Hydraulische Werkstück-Einspannvorrichtung an hydraulischer Presse für Widerstandsschweissung Gegenstand der Erfindung bildet eine hydrauli sche Werkstück-Einspannvorrichtung an hydrauli scher Presse für Widerstandsschweissung, die überall dort Verwendung finden kann, wo ein Werkstück zwecks Bearbeitung in der Presse aufgespannt wer den muss.
Bisher bekannte Werkstück-Einspannvorrichtun gen für hydraulische Pressen sind auf dem Prinzip der mechanischen, pneumatischen, magnetischen oder hydraulischen Einspannung gegründet. Hydraulische Einspannvorrichtungen bestehen im wesentlichen aus einem den beweglichen Teildes Einspannwerkzeuges beherrschenden Einspannzylinder samt Kolben. Diese Einspannzylinder werden dann von einer besonderen oder zusammen mit -dem Presszylinder von einer gemeinsamen Druckquelle gespeist.
Im letzteren Fall kann die Kolbenbewegung des Einspannzylinders durch einen an die Druckleitung der gemeinsamen Pumpe angeschlossenen Verteiler gesteuert werden, oder es kann .die verzögerte Bewegung des Press- kolbens derart ausgenützt werden, dass der Druck raum des Einspannzylinders hydraulisch mit dem Druckraum des Presszylinders verbunden wird, so dass bei der verzögerten Presskolbenbewegung das Werkstück eingespannt wird.
Die erstere Einrichtung, bei der für die Einspan nung eine besondere Druckquelle ausgenützt wird, ist teuer. Nachteil der anderen Einrichtung, bei welcher die verzögerte Kolbenbewegung ausgenützt wird, ist vor allem darin zu erblicken, dass der ganze Ar beitsprozess ziemlich lange dauert, wodurch die für eine Massenfertigung ausschlaggebende Arbeitspro duktivität herabgesetzt wird.
Die erwähnten Nachteile der bisherigen Einspann vorrichtungen sollen durch !den Gegenstand der vor liegenden Erfindung beseitigt werden. Die erfindungsgemässe Werkstückeinspannvor richtung an hydraulischer Presse für Widerstands schweissung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einen hydraulischen Zylinder der Einspannvorrich tung und einen Verteiler eines Presszylinders ein Einspannschieber mit Kolben für die Steuerung der Flüssigkeitseinströmung in den hydraulischen Zylin der der Einspannvorrichtung eingeschaltet ist,
wobei eine Kammer des Einspannschiebers auf -der einen Seite seines Kolbens über eine Abfallkammer des Verteilers des Presszylinders an einen Hubraum dieses Zylinders hydraulisch angeschlossen ist und eine Kammer desselben auf der anderen Seite des Kol bens hydraulisch an einen Druckraum des Press- zylinders derart angeschlossen ist, dass in dem hy draulischen Zylinder der Einspannvorrichtung zu nächst die aus dem Hubraum entweichende Flüssig keit einwirkt und dann die in den Druckraum des Presszylinders zugeführte Druckflüssigkeit.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt.
Die hydraulische Einspannvorrichtung 2 ist mit einer beweglichen Backe 4 versehen, die mit einem in einem Einspannzylinder 6 gelagerten Kolben 5 verbunden ist. Die Backe 4 stützt sich auf eine Feder 7 ab, durch welche sie von der festen Backe 3 in den geöffneten Zustand gedrückt wird. Die hydrauli sche Einspannvorrichtung 2 ist an einer unteren festen Elektrode 1 befestigt.
Eine bewegliche obere Elektrode 8 ist mit einem Differential-Presskolben 9 verbunden, der in einem Presszylinder 10 gelagert ist. Der Presszylinder 10 ist in seinem oberen Teil mit einem Umströmungs- kanal 11 versehen, in dem ein Rückschlagventil 12 eingeschaltet ist. Ein Druckraum 13 :des Presszylin- ders oberhalb des Presskolbens 9 und ein Hubraum 14 unter dem Presskolben 9 sind an einen Verteiler 15 angeschlossen, durch welchen die Zu- und die Abführung der Druckflüssigkeit in und aus dem Presszylinder 10 gesteuert wird.
Ein Schieber 16 des Verteilers 15 wird in Richtung nach oben mittels eines Elektromagneten 17 und in Richtung nach unten mittels einer Feder 18 verschoben. Der Ver teiler 15 ist von üblicher Konstruktion, und sein Körper ist mit fünf Kammern versehen. Eine obere Kammer 19 ist mit einer Abfalleitung c verbunden, die in einen Behälter 20 einmündet. Eine benachbarte Kammer 21 ist mittels einer Leitung a mit dem Druckraum 13 des Presszylinders 10 und mittels einer Leitung d mit einem Druckregler 22 verbunden. Eine höhere Mittelkammer 23 des Verteilers 15 ist durch eine Druckleitung e mit einer Pumpe 24 ver bunden.
Eine niedrigere Mittelkammer 25 ist durch eine Leitung b mit dem Hubraum 14 des Presszylin- ders 10 und eine untere Kammer 26 ist durch eine Leitung f mit einem mittleren Teil 27 der Kammer eines Einspannschiebers 28 verbunden.
In dem Körper des Einspannschiebers 28 sind Kammern für einen Kolben 31 vorgesehen, und zwar eine rechte Randkammer 36, eine mittlere erweiterte Kammer 35 und eine linke Kammer 27. Die rechte Randkammer 36 ist mittels einer Leitung h an die Druckleitung d und dadurch auch an den Druck raum 13 des Presszylinders angeschlossen. Die mitt lere erweiterte Kammer 35 ist mittels einer Leitung k an den hydraulischen Zylinder 6 der Einspannvor richtung 2 angeschlossen. Die linke Kammer 27 ist mittels der Leitung f über die Kammern 26 und 25 an den Hubraum 14 des Presszylinders 10 angeschlos sen. Neben der linken Kammer 27 des Einspann schiebers 28 befindet sich eine weitere Kammer 34, die mittels einer Leitung g an den Abfallbehälter 20 angeschlossen ist.
Eine der Randkammern 36 ist mittels der Leitung h durchlaufend über die Kammer 21 des Schieberverteilers 15 mit dem Druckraum 13 des Presszylinders 10 verbunden. Zwischen der linken Kammer 27 des Einspannschiebers 28 und dessen Kammer 34 ist ein Sicherheitsventil 29 angeordnet, welches mittels einer Feder 30 derart betätigt wird, dass es auf einen bestimmten, angeforderten Ein spanndruck anspricht. An einem Kolben 31 des Einspannschiebers in der linken Kammer 27 ist ein verlängerter Teil 32 derart angeordnet, dass beim Herausschieben des Kolbens 31 nach links dieser Teil des Sicherheitsventils 29 öffnet. Der Kolben 31 des Einspannschiebers 28 stützt sich von der Seite der Kammer 36 auf eine Feder 33 ab, welche ihn in Richtung zum Sicherheitsventil 29 andrückt.
Die Kraft der Feder 33 des Kolbens 31 ist derart ein gestellt, dass die Federkraft 30 des Sicherheitsventils 29 nicht überwunden wird. Der Höchstdruck der Pumpe 24 wird durch das Sicherheitsventil 37 be grenzt, das in eine die Druckleitung e mit dem Behälter 20 verbindende Leitung i eingeschaltet wird.
Die erfindungsgemässe Einrichtung arbeitet folgen dermassen: In der Grundstellung der hydraulischen Presse, wo sich der Presskolben 9 in der oberen Lage befindet - wie in der Zeichnung dargestellt - ist der Elektromagnet 17 stromlos; der Schieber 16 be findet sich in einer solchen Lage, dass die Pumpe 24 in die Kammer 23 des. Schieberverteilers 15 und über dessen Kammer 25 in den Hubraum 14 des Press- zylinders 10, durch den Umströmungskanal 11 über das Rückschlagventil 12 in den Druckraum 13 des Presszylinders -10 und von hier aus über die Kammern 21 und 19 des Schieberverteilers 15 in den Behälter 20 arbeitet. Der Presskolben 9 wird durch die Strö mung des Arbeitsmediums in der oberen Lage gehal ten.
Die bewegliche Backe 4 der hydraulischen Ein spannvorrichtung 2 wird mittels der Feder 7 in den geöffneten Zustand gedrückt. Die Flüssigkeit aus dem Einspannzylinder 6 kann über die Kammern 35 und 36 des Einspannschiebers und über die Kammern 21 und 19 des Schieberverteilers 15 in den Behälter 20 entweichen.
Nach Einlegen des Werkstückes in die Einspann vorrichtung 2 wird durch Eindrücken eines Druck knopfes bzw. auf eine andere bekannte Art der Elektromagnet 17 eingeschaltet. Der Schieber 18 wird in die obere Lage umgestellt, wobei die Kammer 21 mit der Kammer 23 und die Kammer 25 mit der Kammer 26 verbunden wird. Das Arbeitsmedium strömt von der Pumpe 24 über die Kammer 23 und 21 in den Druckraum 13 des Presszylinders 10. Das Rückschlagventil 12 in der Umströmungsröhre 11 schliesst den Zutritt der Flüssigkeit aus dem Druck raum 13 in den Hubraum 14 des Presszylinders. Der Presskolben 9 wird nach unten bewegt. Das Arbeits medium strömt aus dem Hubraum 14 des Press- zylinders durch die Leitung b in die Kammer 25 des Verteilers 15, die in diesem Falle mit der Kam mer 26 verbunden ist.
Das Arbeitsmedium gelangt .so aus der Kammer 26 des Verteilers 15 in die Kammer 27 des Einspannschiebers 28. Da der Druck in dem Raum 14 mit Bezug auf den in dem Raum 13 herrschenden Druck höher ist, und zwar im Verhältnis der Druck- und der Hubfläche des Kolbens 9, wirkt auf den Kolben 31 von der Seite der Kammer 27 ein höherer Druck als von der Seite der Kammer 36. Der Kolben 31 verschiebt sich nach rechts und die Flüssigkeit dringt in die Kammer 35 ein, von wo aus sie weiter in den Einspannzylinder 6 der Ein spannvorrichtung 2 strömt. Der Kolben 5 der Ein spannvorrichtung 2 überwindet die Kraft der Feder 7 und schliesst das Werkstück mittels der Backen 3 und 4 ein.
Der Einspanndruck steigt auf einen Wert, der durch die Kraft der Feder 30 gegeben ist und die auf das Ventil 29 in .dem Einspannschieber 28 einwirkt. Beim überschreiten des durch die Kraft der Feder 30 bestimmten Druckes des Sicherheitsventils 29 öffnet sich dieses und die überschüssige Flüssigkeit ent weicht aus der Kammer 34 durch die Abfalleitung g in den Behälter 20.
Sobald die bewegliche obere Elektrode 8 auf das Werkstück zum Aufliegen kommt, beginnt der Druck in dem Druckraum 13 des Presszylinders zu steigen und da dieser Druckraum 13 über die Kammer 21 des Verteilers 15 mit der Kammer 36 des Einspann schiebers 28 verbunden ist, drückt die Flüssigkeit den Kolben 31 des Einspannverteilers nach links, da in der Kammer 27 der Druck bereits nicht mehr ansteigen kann, weil der Kolben 9 stillsteht und die Flüssigkeit in den Zylinder 6 der Einspannvorrich tung 2 eindringt und somit das Werkstück mit jenem Druck einschliesst, der in dem Raum 13 vorherrscht und durch den Druckregler 22 bestimmt wird.
Der Kolben 31 des Einspannschiebers 28 öffnet gleich zeitig mittels seines verlängerten Teiles 32 das Si cherheitsventil 29, so dass der Hubraum 14 des Presszylinders 10 mit dem Abfallbehälter 20 ver bunden wird. Dadurch wird erreicht, dass der Press- kolben 9 in seiner weiteren Funktion der Einspann vorrichtung 2 nicht beeinflusst wird und kann somit während des Schweissvorganges ungestört die obere bewegliche Elektrode 8 beschleunigen.
Nach Beendigung des Pressvorganges wird der Stromkreis des Elektromagneten 17 ausgeschaltet, der Schieber 16 des Verteilers 15 des Presszylinders 10 sinkt in die untere Lage, in welcher auch eine Ver bindung der Pumpe 24 mit dem Presszylinder 10 eintritt, und zwar derart, dass die Flüssigkeit von der Pumpe 24 über die Kammer 23 und 25 des Verteilers 15 in den Hubraum 14 des Presszylinders 10 strömt und den Kolben 9 in die obere Lage hebt. In dieser Lage entweicht die Druckflüssigkeit durch den Umströmungskanal 11 über das Rückschlag ventil 12, über den Druckraum 13 des Presszylinders und über die Kammern 21 und 19 des Verteilers 15 in den Behälter 20. Die Pumpe 24 arbeitet in ent lastetem Zustand und der Kolben 9 wird in der oberen Lage gehalten.
Der Kolben 31 des Einspann schiebers 28 wird infolge des Kräfteunterschiedes der Federn 30 und 33 in eine solche Lage umgestellt, dass die Kammern 35 und 36 verbunden werden.
Durch Einwirkung der Feder 7, um die sich die bewegliche Backe 4 der Einspannvorrichtung 2 ab stützt, wird die Flüssigkeit aus dem Zylinder über die Kammern 35 und 36 des Einspannschiebers 28 und über die Kammern 21, 19 des Verteilers 15 des Presszylinders, in den Behälter 20 gedrückt.
Die beschriebene Einrichtung hat neben der er erwähnten Entlastung des Presszylinderkolbens auch den Vorteil, dass ein Heruntersinken des Presskolbens 9 aus der oberen Lage infolge des Eigengewichtes und mit einer unzulässigen Geschwindigkeit verhindert wird, wodurch auch eine allfällige Beschädigung der Schweisskanten der Werkstücke ausgeschlossen wird. Dieser Vorteil wird durch Einschalten eines Sicher- heitsventils 29 zwischen die Kammern 34 und 27 des Einspannschiebers 28 erzielt. Ein weiterer Vor teil ist dann -der, dass der Einspannschieber 28 voll automatisch wirkt, so dass Fehler ausgeschlossen sind, die gegebenenfalls durch die manuelle Bedienung auf treten könnten.
Hydraulic workpiece clamping device on hydraulic press for resistance welding The subject of the invention forms a hydraulic cal workpiece clamping device on hydraulic press for resistance welding, which can be used anywhere where a workpiece must be clamped for the purpose of machining in the press.
Previously known workpiece clamping devices for hydraulic presses are based on the principle of mechanical, pneumatic, magnetic or hydraulic clamping. Hydraulic clamping devices essentially consist of a clamping cylinder and piston which dominate the movable part of the clamping tool. These clamping cylinders are then fed from a special pressure source or from a common pressure source together with the press cylinder.
In the latter case, the piston movement of the clamping cylinder can be controlled by a distributor connected to the pressure line of the common pump, or the delayed movement of the plunger can be exploited in such a way that the pressure chamber of the clamping cylinder is hydraulically connected to the pressure chamber of the press cylinder so that the workpiece is clamped during the delayed plunger movement.
The former device, in which a special pressure source is used for the clamping voltage, is expensive. The disadvantage of the other device, in which the delayed piston movement is exploited, can be seen in the fact that the whole work process takes quite a long time, whereby the productivity, which is crucial for mass production, is reduced.
The aforementioned disadvantages of the previous clamping devices are to be eliminated by the subject matter of the present invention. The workpiece clamping device according to the invention on the hydraulic press for resistance welding is characterized in that a clamping slide with piston for controlling the flow of liquid into the hydraulic cylinder of the clamping device is connected between a hydraulic cylinder of the clamping device and a distributor of a press cylinder,
a chamber of the clamping slide on one side of its piston is hydraulically connected to a displacement of this cylinder via a waste chamber of the distributor of the press cylinder and a chamber of the same on the other side of the piston is hydraulically connected to a pressure chamber of the press cylinder in such a way that in the hy draulic cylinder of the clamping device, the liquid escaping from the cubic capacity acts first and then the pressure fluid supplied to the pressure chamber of the press cylinder.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown schematically in the drawing.
The hydraulic clamping device 2 is provided with a movable jaw 4 which is connected to a piston 5 mounted in a clamping cylinder 6. The jaw 4 is supported on a spring 7, by means of which it is pressed by the fixed jaw 3 into the open state. The hydraulic cal jig 2 is attached to a lower fixed electrode 1.
A movable upper electrode 8 is connected to a differential plunger 9 which is supported in a press cylinder 10. The upper part of the press cylinder 10 is provided with a flow passage 11 in which a check valve 12 is switched on. A pressure chamber 13 of the press cylinder above the press piston 9 and a displacement space 14 below the press piston 9 are connected to a distributor 15 through which the supply and discharge of the pressure fluid into and out of the press cylinder 10 is controlled.
A slide 16 of the distributor 15 is moved in an upward direction by means of an electromagnet 17 and in a downward direction by means of a spring 18. The United divider 15 is of conventional construction and its body is provided with five chambers. An upper chamber 19 is connected to a waste line c which opens into a container 20. An adjacent chamber 21 is connected to the pressure chamber 13 of the press cylinder 10 by means of a line a and to a pressure regulator 22 by means of a line d. A higher central chamber 23 of the distributor 15 is ver through a pressure line e with a pump 24 connected.
A lower central chamber 25 is connected by a line b to the displacement 14 of the pressing cylinder 10 and a lower chamber 26 is connected by a line f to a central part 27 of the chamber of a clamping slide 28.
In the body of the clamping slide 28 chambers for a piston 31 are provided, namely a right edge chamber 36, a middle enlarged chamber 35 and a left chamber 27. The right edge chamber 36 is connected to the pressure line d and thereby also to the pressure line d by means of a line h Pressure chamber 13 of the press cylinder connected. The middle enlarged chamber 35 is connected to the hydraulic cylinder 6 of the clamping device 2 by means of a line k. The left chamber 27 is ruled out by means of the line f via the chambers 26 and 25 to the displacement 14 of the press cylinder 10. Next to the left chamber 27 of the clamping slide 28 is another chamber 34 which is connected to the waste container 20 by means of a line g.
One of the edge chambers 36 is continuously connected to the pressure chamber 13 of the press cylinder 10 via the chamber 21 of the slide distributor 15 by means of the line h. A safety valve 29 is arranged between the left chamber 27 of the clamping slide 28 and its chamber 34 and is actuated by means of a spring 30 in such a way that it responds to a specific, requested clamping pressure. An elongated part 32 is arranged on a piston 31 of the clamping slide in the left chamber 27 in such a way that when the piston 31 is pushed out to the left, this part of the safety valve 29 opens. The piston 31 of the clamping slide 28 is supported from the side of the chamber 36 on a spring 33 which presses it in the direction of the safety valve 29.
The force of the spring 33 of the piston 31 is set such that the spring force 30 of the safety valve 29 is not overcome. The maximum pressure of the pump 24 is limited by the safety valve 37, which is switched into a line i connecting the pressure line e to the container 20.
The device according to the invention works as follows: In the basic position of the hydraulic press, where the plunger 9 is in the upper position - as shown in the drawing - the electromagnet 17 is de-energized; the slide 16 is in such a position that the pump 24 enters the chamber 23 of the slide distributor 15 and via its chamber 25 into the displacement 14 of the press cylinder 10, through the flow passage 11 via the check valve 12 into the pressure chamber 13 of the press cylinder -10 and from here via the chambers 21 and 19 of the slide distributor 15 into the container 20 works. The plunger 9 is held th by the flow of the working medium in the upper layer.
The movable jaw 4 of the hydraulic A clamping device 2 is pressed by means of the spring 7 in the open state. The liquid from the clamping cylinder 6 can escape into the container 20 via the chambers 35 and 36 of the clamping slide and via the chambers 21 and 19 of the slide distributor 15.
After inserting the workpiece into the clamping device 2, the electromagnet 17 is switched on by pressing a push button or another known type. The slide 18 is switched to the upper position, the chamber 21 being connected to the chamber 23 and the chamber 25 to the chamber 26. The working medium flows from the pump 24 via the chambers 23 and 21 into the pressure chamber 13 of the press cylinder 10. The check valve 12 in the flow tube 11 closes the entry of the liquid from the pressure chamber 13 into the displacement 14 of the press cylinder. The plunger 9 is moved downwards. The working medium flows from the displacement 14 of the press cylinder through the line b into the chamber 25 of the distributor 15, which in this case is connected to the chamber 26.
The working medium passes .so from the chamber 26 of the distributor 15 into the chamber 27 of the clamping slide 28. Since the pressure in the space 14 is higher than the pressure in the space 13, namely in the ratio of the pressure and the stroke area of the piston 9, a higher pressure acts on the piston 31 from the side of the chamber 27 than from the side of the chamber 36. The piston 31 moves to the right and the liquid penetrates into the chamber 35, from where it continues into the Clamping cylinder 6 of a clamping device 2 flows. The piston 5 of the clamping device 2 overcomes the force of the spring 7 and encloses the workpiece by means of the jaws 3 and 4.
The clamping pressure increases to a value which is given by the force of the spring 30 and which acts on the valve 29 in the clamping slide 28. When the pressure of the safety valve 29 determined by the force of the spring 30 is exceeded, the safety valve 29 opens and the excess liquid escapes from the chamber 34 through the waste line g into the container 20.
As soon as the movable upper electrode 8 comes to rest on the workpiece, the pressure in the pressure chamber 13 of the press cylinder begins to rise and since this pressure chamber 13 is connected via the chamber 21 of the distributor 15 to the chamber 36 of the clamping slide 28, the liquid presses the piston 31 of the clamping distributor to the left, since in the chamber 27 the pressure can no longer rise because the piston 9 is stationary and the liquid penetrates into the cylinder 6 of the Einspannvorrich device 2 and thus includes the workpiece with the pressure that is in the Space 13 prevails and is determined by the pressure regulator 22.
The piston 31 of the clamping slide 28 simultaneously opens the safety valve 29 by means of its extended part 32, so that the displacement 14 of the press cylinder 10 is connected to the waste container 20. This ensures that the plunger 9 is not influenced in its further function of the clamping device 2 and can thus accelerate the upper movable electrode 8 undisturbed during the welding process.
After completion of the pressing process, the circuit of the electromagnet 17 is switched off, the slide 16 of the distributor 15 of the press cylinder 10 sinks into the lower position, in which a connection between the pump 24 and the press cylinder 10 occurs, in such a way that the liquid from the pump 24 flows through the chamber 23 and 25 of the distributor 15 into the displacement 14 of the press cylinder 10 and lifts the piston 9 into the upper position. In this position, the pressure fluid escapes through the flow channel 11 via the check valve 12, through the pressure chamber 13 of the press cylinder and through the chambers 21 and 19 of the distributor 15 into the container 20. The pump 24 works in the ent loaded state and the piston 9 is held in the upper position.
The piston 31 of the clamping slide 28 is switched due to the difference in forces between the springs 30 and 33 in such a position that the chambers 35 and 36 are connected.
By the action of the spring 7, around which the movable jaw 4 of the clamping device 2 is supported, the liquid from the cylinder through the chambers 35 and 36 of the clamping slide 28 and through the chambers 21, 19 of the distributor 15 of the press cylinder, into the container 20 pressed.
In addition to relieving the pressure on the press cylinder piston, the described device also has the advantage that it prevents the press piston 9 from sinking down from the upper position as a result of its own weight and at an inadmissible speed, which also excludes possible damage to the welded edges of the workpieces. This advantage is achieved by switching on a safety valve 29 between the chambers 34 and 27 of the clamping slide 28. Another advantage is then -that the clamping slide 28 acts fully automatically, so that errors are excluded that could possibly occur due to manual operation.