DE102006007995A1

DE102006007995A1 - Vorrichtung zur Positionierung einer Schweisszange

Info

Publication number: DE102006007995A1
Application number: DE102006007995A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Arbter
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2005-04-07
Filing date: 2006-02-21
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2026-02-22
Also published as: DE102006007995B4

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Positionierung einer Schweißzange (10) mit einer seiner Schweißelektroden (13) an zu verschweißenden Werkstücken (11, 12) mittels eines fluidischen Arbeitszylinders (15) vorgeschlagen, wobei der fluidische Druck in den beiden Kammern (16, 17) des Arbeitszylinders (15) mittels einer Druckregelventilanordnung vorgebbar ist. Ein einziges Differenzdruckregelventil (19) ist zur Vorgabe eines Differenzdrucks in den beiden Kammern (16, 17) des Arbeitszylinders (15) mit diesen verbunden, und ein Sollwerteingang des Differenzdruckregelventils (19) ist zur Vorgabe eines Differenzdruck-Sollwerts (DELTAP¶soll¶) ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Positionierung einer Schweißzange mit einer seiner Schweißelektroden an zu verschweißenden Werkstücken mittels eines fluidischen Arbeitszylinders, wobei der fluidische Druck in den beiden Kammern des Arbeitszylinders mittels einer Druckregelventilanordnung vorgebbar ist.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 19955017 A1 bekannt. Zum Schweißen beispielsweise von Blechteilen müssen die beiden Schweißelektroden an gegenüberliegenden Stellen der zu verschweißenden Bleche positioniert werden. Hierzu wird zunächst die Schweißzange so lange mittels eines fluidischen Arbeitszylinders verschoben, bis eine seiner Elektroden an den zu verschweißenden Werkstücken anliegt. Danach wird die andere Schweißelektrode mittels eines weiteren Arbeitszylinders von der anderen Seite her an die Werkstücke angelegt, sodass diese zwischen den beiden Schweißelektroden mit einer definierten Kraft verklemmt sind.

Dann erfolgt der Schweißvorgang mittels eines Schweißstroms durch die beiden Schweißelektroden.

Insbesondere bei dünnwandigen Blechen muss gewährleistet sein, dass diese beim Anlegevorgang der ersten Schweißelektrode nicht durch eine zu große Kraft verformt werden. Ein fester Weg kann dabei nicht vorgegeben werden, da zum einen unterschiedliche Schweißpositionen eingenommen werden müssen und zum anderen durch Abbrand der Schweißelektroden diese in ihrer Geometrie verändert werden. Bei der bekannten Vorrichtung werden die Drücke in den beiden Kammern des Arbeitszylinders mittels zwei Druckregelventilen eingestellt. Das erste wird zunächst so eingestellt, wie es zur Überwindung der Reibung und zur Überwindung der Gewichtskraft der Schweißzange erforderlich ist. Dieser Wert wird empirisch ermittelt, und es erfolgt dann üblicherweise eine manuelle Einstellung des Druckregelventils. Da die erforderlichen Kräfte jedoch sehr unterschiedlich sind in Abhängigkeit der Position der Schweißzange, also ob sie sich nach oben, nach unten oder horizontal bewegen soll, sind derartige Einstellvorgänge meistens sehr aufwendig.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der die erforderliche Anpassung und Einstellung der Drücke für die Anlagebewegung der ersten Schweißelektrode vereinfacht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, dass nur ein einziges Differenzdruckregelventil erforderlich ist und die Einstellung des für die Bewegung erforderlichen Differenzdrucks durch einfache Vorgabe eines Differenzdruck-Sollwerts erfolgt. Dabei kann in vorteilhafter Weise der gesamte zur Verfügung stehende Druck einer Druckquelle als Differenzdruck vorgegeben werden, falls dies erforderlich sein sollte. Auch eine Umkehrung der Druckverhältnisse von einer Anlagebewegung von unten her zu einer Anlagebewegung von oben her kann einfach und schnell erfolgen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich.

In vorteilhafter Weise besitzt das Differenzdruckregelventil eine elektronische Schnittstelle, die insbesondere mit einer externen Steuervorrichtung über Leitungen, insbesondere Busleitungen, oder mittels einer drahtlosen Datenübertragungseinrichtung verbindbar ist. Hierdurch wird eine Fernsteuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, wobei über diese Schnittstelle auch Rückmeldungen von Sensordaten, beispielsweise Druck-Istwerten, möglich ist.

Zusätzlich oder alternativ hierzu kann am Differenzdruckdruckregelventil auch ein elektronisches oder elektrisches Einstellglied zur Vorgabe des Differenzdruck-Sollwerts vorgesehen sein, um auch an Ort und Stelle Einstellung vornehmen zu können.

Das Differenzdruckregelventil ist zweckmäßigerweise als Proportionalventil ausgebildet, um eine besonders exakte Druckeinstellung zu ermöglichen.

Eine besonders einfache Montage ergibt sich bei Verwendung eines Differenzdruckregelventils, bei dem der Differenzdruckregler und/oder die erforderlichen Drucksensoren für die Regelung mitintegriert sind. Hierdurch ergibt sich eine vereinfachte Installation und ein schneller Austausch bei eventuellen Defekten.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schematisch dargestellte Schweißzange mit angeschlossenem Differenzdruckregelventil.
Die in der einzigen Figur schematisch dargestellte Schweißzange 10 dient zum Verschweißen von metallischen Werkstücken, die im Ausführungsbeispiel als zwei aneinanderliegende Bleche 11, 12 ausgebildet sind. Die Schweißzange 10 besitzt zwei Schweißelektroden 13, 14, die an die zu verschweißenden Bleche 11, 12 von zwei gegenüberliegenden Seiten aus angelegt werden müssen und die Bleche 11, 12 mit einer definierten Kraft zwischen sich einklemmen. Danach erfolgt der eigentliche Schweißvorgang mittels eines Schweißstroms durch die Schweißelektroden 13, 14.
Zunächst wird die in der Figur untere erste Schweißelektrode 13 von unten her an die Bleche 11, 12 angelegt, indem die Schweißzange 10 und die fest damit verbundene erste Schweißelektrode 13 mittels eines fluidischen Arbeitszylinders 15 bis zum Kontakt der ersten Schweißelektrode 13 mit den Blechen 11, 12 angehoben wird. Diese Schweißelektrode 13 muss dabei sanft angelegt werden, um die Bleche 11, 12 insbesondere bei dünnwandiger Ausbildung nicht in unerwünschter Weise zu verformen. Hierzu sind die beiden Kammern 16, 17 des Arbeitszylinders 15 zu beiden Seiten des Arbeitkolbens 18 mit einem Differenzdruckregelventil 19 verbunden. Dieses besitzt ein als Proportionalventil ausgebildetes 5/3-Wegeventil 20, das einerseits mit den beiden Kammern 16, 17 des Arbeitszylinders 15 und andererseits mit einer Druckquelle P verbunden ist. Die Drücke in den Leitungen zu den beiden Kammern 16, 17 werden mittels zweier Druck-Spannungs-Wandler 21, 22 erfasst und einem Differenzdruckregler 23 zugeführt. Dieser regelt die Arbeitsposition des 5/3-Wegeventils 20 in Abhängigkeit eines angelegten Differenzdruck-Sollwerts ΔP_soll. Hierdurch stellt sich ein dem Differenzdruck-Sollwert entsprechender Differenzdruck in den beiden Kammern 16, 17 des Arbeitszylinders 15 ein, der so gewählt wird, dass sich die Schweißzange 10 mit geringer Kraft mittels der ersten Schweißelektrode 13 an die zu verschweißenden Bleche 11, 12 anlegt. Der Differenzdruck muss dabei im Wesentlichen lediglich die Reibung und die Gewichtskraft der Schweißzange 10 überwinden.
Ein Differenzdruckregelventil ist für sich beispielsweise aus der DE 10021744 A1 bekannt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Differenzdruckregelventil 19 verwendet, bei dem das 5/3-Wegeventil 20, die Druck-Spannungs-Wandler 21, 22 und der Differenzdruckregler 23 in einer integrierten Einheit angeordnet sind. Anstelle eines 5/3-Wegeventils 20 kann diese integrierte Einheit auch ein gleichwirkendes anderes Wegeventil enthalten.
Der Differenzdruck muss sehr unterschiedlich eingestellt werden, je nachdem, ob sich die Schweißzange 10 von unten her, von oben her oder horizontal gegen die zu verschweißenden Werkstücke beziehungsweise Bleche 11, 12 bewegt. Dies kann durch Vorgabe entsprechender Differenzdruck-Sollwerte schnell und einfach erfolgen.
Nach dem Anlegen der ersten Schweißelektrode 13 wird durch entsprechende Betätigung eines weiteren Arbeitszylinders 24 die zweite Schweißelektrode 14 mittels eines Schwenkhebels 25 von der anderen Seite her gegen die Bleche 11, 12 bewegt und an diese angelegt. Dann erfolgt der Schweißvorgang. Die Steuerung des zweiten Arbeitszylinders 24 ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung, sodass auf eine entsprechende detailliertere Beschreibung verzichtet werden kann. Hierzu wird auf die ausführlichere Beschreibung im eingangs angegebenen Stand der Technik verwiesen.
Das Differenzdruckregelventil 19, also beispielsweise der integrierte Differenzdruckregler 23, kann mit einer elektronischen Schnittstelle ausgestattet sein, um mit einer externen Steuervorrichtung kommunizieren zu können. Die Verbindung kann über Leitungen, beispielsweise Datenleitungen oder drahtlos mittels einer drahtlosen Datenübertragungseinrichtung erfolgen. Hierdurch kann die beschriebene Vorrichtung von dieser externen Steuervorrichtung aus ferngesteuert werden. Dabei ist es auch möglich, über diese Schnittstelle Sen sorrückmeldungen vorzunehmen, also beispielsweise die mittels der Druck-Spannungs-Wandler 21, 22 erfassten Druckwerte.
Um auch Einstellungen an Ort und Stelle vornehmen zu können, können die Differenzdruck-Sollwerte ΔP_soll auch mittels eines nicht dargestellten elektronischen oder elektrischen Einstellglieds manuell vorgegeben werden. Dieses kann am Differenzdruckregelventil 19 oder in dessen Nähe, also beispielsweise an einer anderen Stelle an der Schweißzange angebracht sein.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die beschriebene sogenannte C-Schweißzange beschränkt, sondern umfasst auch die sogenannten X-Schweißzangen.

Claims

Vorrichtung zur Positionierung einer Schweißzange mit einer seiner Schweißelektroden an zu verschweißenden Werkstücken mittels eines fluidischen Arbeitszylinders, wobei der fluidische Druck in den beiden Kammern des Arbeitszylinders mittels einer Druckregelventilanordnung vorgebbar ist, da durch gekennzeichnet, dass ein einziges Differenzdruckregelventil (19) zur Vorgabe eines Differenzdrucks in den beiden Kammern (16, 17) des Arbeitszylinders (15) mit diesen verbunden ist, wobei ein Sollwerteingang des Differenzdruckregelventils (19) zur Vorgabe eines Differenzdruck-Sollwerts (ΔP_soll) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenzdruckregelventil (19) eine elektronische Schnittstelle besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schnittstelle mit einer externen Steuervorrichtung über Leitungen, insbesondere Busleitungen, oder mittels einer drahtlosen Datenübertragungseinrichtung verbindbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenzdruckregelventil (19) ein elektronisches oder elektrisches Einstellglied zur Vorgabe des Differenzdruck-Sollwerts (ΔP_soll) besitzt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenzdruckregelventil (19) als Proportionalventil ausgebildet ist oder ein solches enthält
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Differenzdruckregler (23) und/oder Drucksensoren (21, 22) am oder im Differenzdruckregelventil (19) integriert sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenzdruckregelventil (19) als 5/3-Wegeventil (20) ausgebildet ist oder ein solches enthält.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißzange (10) einen zweiten Arbeitszylinder (24) zur Positionierung der anderen seiner beiden Schweißelektroden (14) relativ zur ersten Schweißelektrode (13) besitzt.