DE102009023757A1 - Arrangement for carrying out form-technical joining process, comprises a tool holder with a tool suited for joining process, and two pneumatic compensating drives, by which the tool is changeable in its position relative to a workpiece - Google Patents

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Abstract

The arrangement for carrying out form-technical joining process, comprises a tool holder (17) with a tool suited for joining process, and two pneumatic compensating drives (110), where the tool is changeable in its position relative to a workpiece by the first drive realized as compensating drive for the tool holder and by the second drive as main hoist drive for the tool holder. An electro motor (12) and a compressed air producing means (11) are arranged directly on the arrangement, where the compressed air producing means is formed and is connected with the electromotor. The arrangement for carrying out form-technical joining process, comprises a tool holder (17) with a tool suited for joining process, and two pneumatic compensating drives (110), where the tool is changeable in its position relative to a workpiece by the first drive realized as compensating drive for the tool holder and by the second drive as main hoist drive for the tool holder. An electro motor (12) and a compressed air producing means (11) are arranged directly on the arrangement, where the compressed air producing means is formed and is connected with the electromotor in such a way that it is driven by the electromotor. The compressed air producing means is connected with the compensating drive for supplying compressed air. An electro-pneumatic pressure control valve (111) is arranged between the compressed air producing means and the compensation drive. A control and/or regulator is provided for realizing the joining process and/or the compensating movement of the tool holder. The tool holder is formed as welding tong and the joining process is a resistance welding process or clinching, punch riveting, handling, stamping, screwing or pressing. An independent claim is included for a method for operating an arrangement for carrying out form-technical joining process.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Durchführung eines umformtechnischen Fügeprozesses, insbesondere Schweißprozesse und dergleichen zur Realisierung einer Verbindung zweier Materialien sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Einrichtung.The The invention relates to a device for carrying out a Forming joining process, in particular welding processes and the like for realizing a connection of two materials and a method of operating such a device.

Derartige Einrichtungen werden häufig vollständig oder zumindest teilweise mittels pneumatischer Antriebskomponenten betrieben. Insbesondere in der Widerstandsschweißtechnik ist es üblich den sogenannten Ausgleichsantrieb für die Widerstandsschweißzange mittels eines Pneumatikzylinders zu realisieren, welcher mittels eines Pneumatikventils ansteuerbar ist. Insbesondere in der fertigenden Industrie findet man häufig Kompressorstationen zur Realisierung zentraler Druckluftversorgungen für pneumatisch betriebene Werkzeuge. Zwischen den Kompressorstationen und den Standorten der Werkzeuge, beispielsweise in einer Fertigungshalle, muss dann ein Druckluftversorgungsnetz installiert werden.such Facilities are often complete or at least partially operated by means of pneumatic drive components. Especially in resistance welding technology it is common practice so-called compensation drive for the resistance welding gun to realize by means of a pneumatic cylinder, which means a pneumatic valve can be controlled. Especially in the finished Industry you can often find compressor stations for realization Central compressed air supplies for pneumatically operated Tools. Between the compressor stations and the locations of the Tools, for example in a production hall, then have to Compressed air supply network to be installed.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2004 059 288 A1 zeigt ein solches Druckluftversorgungsnetz mit einer Verdichterstation zur Erzeugung von Druckluft, einer Mehrzahl von Verbrauchern und einer Steuereinheit zur Steuerung der Verdichterstation in Abhängigkeit von Ist-Drücken im Druckluftversorgungsnetz. Um den Energieverbrauch der Verdichterstation zu verringern und/oder die Betriebssicherheit der Verbraucher zu verbessern, werden auch unmittelbar beim den Verbrauchern vorherrschende Ist-Drücke erfasst und bei der Ansteuerung berücksichtigt. Die Realisierung eines solchen Druckluftversorgungsnetzes ist sehr aufwändig und das Netz bedarf der ständigen Wartung. Die Verwendung pneumatischer Antriebskomponenten ist jedoch vorteilhaft, weil diese preiswert herstellbar und durch einfache Mittel ansteuerbar sind.The publication DE 10 2004 059 288 A1 shows such a compressed air supply network with a compressor station for generating compressed air, a plurality of consumers and a control unit for controlling the compressor station in response to actual pressures in the compressed air supply network. In order to reduce the energy consumption of the compressor station and / or to improve the operational safety of the consumers, the actual pressures prevailing at the consumers are also detected directly and taken into account during the activation. The realization of such a compressed air supply network is very complex and the network requires constant maintenance. However, the use of pneumatic drive components is advantageous because they are inexpensive to manufacture and can be controlled by simple means.

Die Erfindung stellt eine Lösung vor, welche es ermöglicht, die zuvor erwähnten Nachteile eines Druckluftversorgungsnetzes zu vermeiden, ohne dass auf die Vorteile pneumatischer Antriebe verzichtet werden müsste.The Invention presents a solution which makes it possible the aforementioned disadvantages of a compressed air supply network to avoid, without the benefits of pneumatic actuators would have to be waived.

Hierzu schlägt die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung eines umformtechnischen Fügeprozesses vor. Diese Einrichtung umfasst einen Werkzeughalter mit zumindest einem zur Durchführung des Fügeprozesses geeigneten Werkzeug, sowie einen pneumatischen Ausgleichsantrieb, mittels dessen der Werkzeughalter in seiner Position relativ gegenüber einem zu bearbeitenden Werkstück veränderbar ist. Erfindungsgemäß sind ein Elektromotor und ein Drucklufterzeugungsmittel vorgesehen und unmittelbar an der Einrichtung angeordnet. Das Drucklufterzeugungsmittel ist derart ausgebildet und mit dem Elektromotor derart verbunden, dass es mittels des Elektromotors antreibbar ist. Das Drucklufterzeugungsmittel ist außerdem mit dem Ausgleichsantrieb zur Versorgung desselben mit Druckluft verbunden.For this the invention proposes a device for implementation a forming-technical joining process before. This device includes a tool holder with at least one for implementation the joining process suitable tool, as well as a pneumatic Compensating drive, by means of which the tool holder in its position relative to a workpiece to be machined is changeable. According to the invention an electric motor and a compressed air generating means provided and immediately arranged on the device. The compressed air generating agent is designed and connected to the electric motor such that it is drivable by means of the electric motor. The compressed air generating agent is also the same with the compensation drive to supply it connected with compressed air.

Die Erfordernis der Realisierung eines zentral versorgten Druckluftversorgungsnetzes, wie Eingangs erwähnt, entfällt nun. Allenfalls die an den Einrichtungen unmittelbar angeordneten Elektromotoren müssen zentral mit Energie versorgt werden, was durch Verwendung von elektrischen Leitungen erfolgen kann. Elektrische Leitungen sind leichter handhabbar als Druckluftleitungen und können beispielsweise in Leerrohren, im Mauerwerk oder im Fußboden verlegt werden. Die Erfindung liefert somit ein dezentrales mit elektrischer Energie zentral versorgtes pneumatisches Antriebssystem, welches die Vorteile elektrischer Antriebstechnik im Hinblick auf die Energieverteilung und die Vorteile pneumatischer Antriebstechnik im Hinblick auf die kostengünstige Realisierbarkeit vereint. Die Anlage wird außerdem flexibler bezüglich etwaiger erforderlicher Standortänderungen der Werkzeuge beispielsweise innerhalb einer Fertigungshalle. Die Standorte der Werkzeuge können daher innerhalb der Fertigungshalle schnell und unkompliziert, beispielsweise bei der Implementierung neuer Fertigungsprozesse, verändert werden.The Requirement of realization of a centrally supplied compressed air supply network, as mentioned in the introduction, it is no longer necessary. at best must be located directly on the facilities electric motors be centrally powered, resulting from the use of electrical Lines can be made. Electrical cables are easier to handle as compressed air lines and can, for example, in conduits, be laid in masonry or in the floor. The invention thus provides a decentralized with electrical energy centrally supplied pneumatic drive system, which has the advantages of electric Drive technology with regard to energy distribution and advantages pneumatic drive technology with regard to the cost-effective feasibility united. The system will also be more flexible in terms of any required location changes of the tools for example, within a production hall. The locations of Tools can therefore be fast within the production hall and straightforward, for example when implementing new ones Manufacturing processes are changed.

Im Rahmen einer konkreten Realisierung könnte der Elektromotor einen Verdichter antreiben, welcher einen Speicher auf einen vorbestimmten Druck Von auflädt. Ein Druckminderer reduziert den Druck auf den vom Druckverteilnetz geforderten Druck. Der pneumatische Antrieb nimmt Druckluft aus dem System auf.in the The electric motor could be part of a concrete realization driving a compressor, which stores a memory to a predetermined pressure From charging. A pressure reducer reduces the pressure the pressure required by the pressure distribution network. The pneumatic drive takes in compressed air from the system.

Für den Elektromotor der erfindungsgemäßen Einrichtung sind grundsätzlich vier voneinander unterschiedliche Betriebsarten wählbar:

  • a) Eine erste Betriebsart „Aussetzbetrieb” wird wie folgt realisiert: Falls der Druck einen bestimmten Wert unterschritten hat, wird der Elektromotor eingeschaltet und falls der Druck einen bestimmten Wert überschritten hat, wird der Elektromotor ausgeschaltet. Alternativ kann der Motor auch zeitgesteuert eingeschaltet und/oder ausgeschaltet werden. Voraussetzung hierbei ist, dass der mittlere Druckbedarf von der Einrichtung selbst und/oder von einer übergeordneten Steuerung abgeschätzt und vorgegeben wird. Der Vorteil dieser Betriebsart liegt in der einfachen Steuerung der erfindungsgemäßen Einrichtung.
  • b) Eine zweite Betriebsart „konstante Geschwindigkeit” wird wie folgt realisiert: Zur Abdeckung einer gegebenenfalls vorhandenen konstanten Grunddruckabnahme läuft der Motor zur Abdeckung der Grundlast mit konstanter Geschwindigkeit. Ein zweiter Motor könnte zusätzlich optional im Aussetzbetrieb arbeiten, um Lastspitzen abzudecken. Die Steuerung ist einfach zu realisieren und der Wirkungsgrad ist besser als beim reinen Aussetzbetrieb. Der Grundlastmotor wird kaum beansprucht, denn er läuft immer mit konstanter Geschwindigkeit. Vorzugsweise kommt ein Asynchronmotor zum Einsatz, denn der Asynchronmotor benötigt keine Regeleinrichtung und kann mit der Netzfrequenz (50 Hz) betrieben werden. Da eine Drucklufterzeugung bei konstanter Drehzahl ohne Weiteres realisierbar ist, ist ein Asynchronmotor an dieser Stelle ausreichend. Ein Motor anderer Bauart (Synchronmotor und dergleichen) wäre auch verwendbar, würde aber gegebenenfalls eine Regeleinrichtung erfordern.
  • c) Eine dritte Betriebsart „Aussetzbetrieb mit Polumschaltung unter Verwendung eines Asynchronmotors” wird wie folgt realisiert: Die Drehzahl des Asynchronmotors berechnet sich mit f/p (f = Netzfrequenz, p = Polpaarzahl). Mittels der Polumschaltung wird die Drehzahl stufenweise variiert. Damit wird eine stufenweise Lastadaption realisierbar. Der Wirkungsgrad ist auch hier besser als beim reinen Aussetzbetrieb.
  • d) Eine vierte Betriebsart „Drehzahlregelung” wird wie folgt realisiert: Die Motordrehzahl wird stetig an den aktuellen Druckluftbedarf angepasst. Es kann auf einen großen Speicher verzichtet werden und der Wirkungsgrad ist gut. Mittels dieser Betriebsart können Leerlaufverluste reduziert werden.
For the electric motor of the device according to the invention basically four different operating modes can be selected:
  • a) A first operating mode "intermittent operation" is realized as follows: If the pressure has fallen below a certain value, the electric motor is turned on and if the pressure has exceeded a certain value, the electric motor is turned off. Alternatively, the motor can also be switched on and / or off in a time-controlled manner. The prerequisite here is that the average pressure requirement is estimated and specified by the device itself and / or by a higher-level controller. The advantage of this mode is the simple control of the device according to the invention.
  • b) A second operating mode "constant speed" is realized as follows: To cover an optionally existing constant basic pressure decrease, the motor runs at constant speed to cover the base load. A second engine could also be optional operate in intermittent mode to cover peak loads. The control is easy to implement and the efficiency is better than in pure intermittent operation. The base load motor is hardly stressed because it always runs at a constant speed. Preferably, an asynchronous motor is used, because the asynchronous motor requires no control device and can be operated with the mains frequency (50 Hz). Since compressed air generation at constant speed is readily feasible, an asynchronous motor is sufficient at this point. An engine of a different type (synchronous motor and the like) would also be usable, but would eventually require a control device.
  • c) A third operating mode "Intermittent mode with pole change using an asynchronous motor" is realized as follows: The speed of the asynchronous motor is calculated with f / p (f = mains frequency, p = pole pair number). By means of Polumschaltung the speed is varied gradually. Thus, a gradual load adaptation can be realized. The efficiency is better here than in pure intermittent operation.
  • d) A fourth operating mode "Speed control" is realized as follows: The engine speed is continuously adapted to the current compressed air requirement. It can be dispensed with a large memory and the efficiency is good. By means of this mode, no-load losses can be reduced.

Vorzugsweise ist zur Verbindung des Drucklufterzeugungsmittels mit dem Ausgleichsantrieb ein elektropneumatisches Druckregelventil vorgesehen. Der elektrische Antrieb (Motor) kann entweder mittels eines Getriebes (z. B. Keilriemen) oder direkt mit dem Druckerzeugungsmittel (z. B. Verdichter wie Kolbenverdichter, Schraubenverdichter) verbunden sein. Die direkte Verbindung ermöglicht eine kompakte Bauweise und die Verwendung des elektropneumatischen Druckregelventils ermöglicht die Realisierung einer unkomplizierten Ansteuerung des Ausgleichsantriebs. Die Einrichtung kann fest an ihrem Standort montiert sein, sie könnte aber auch mobil aufgebaut sein, um bei Bedarf den Standort in eine andere Produktionszelle verlegen zu können. Vorteilhafterweise ist auch eine zentrale und/oder von jeder Einrichtung umfasste dezentrale Steuerung zur Steuerung des Fügeprozesses und/oder zur Steuerung der Ausgleichsbewegung des Ausgleichsantriebs vorgesehen, wobei die dezentralen Steuerungen und/oder Regelungen der Einrichtungen mit der zentralen Steuerung mittels eines Feldbusses kommunizieren können, wobei der Feldbus auch für den Fügeprozess relevante Soll-/Istwerte übermitteln kann.Preferably is to connect the compressed air generating agent with the compensation drive an electropneumatic pressure control valve is provided. The electric Drive (motor) can be either by means of a gearbox (eg V-belt) or directly with the pressure generating means (eg compressors such as Piston compressor, screw compressor). The direct Connection allows a compact design and use the electropneumatic pressure control valve allows the Realization of an uncomplicated control of the compensation drive. The device can be permanently mounted at its location, it could but also be mobile, to the site in one if necessary to move another production cell. Advantageously also a centralized and / or decentralized facility encompassed by each facility Control for controlling the joining process and / or for Control of the compensation movement of the compensation drive provided being the decentralized controls and / or regulations of the facilities can communicate with the central controller by means of a fieldbus, whereby the fieldbus is also relevant for the joining process Can transmit set / actual values.

Bevorzugt wird der Werkzeughalter als Schweißzange ausgebildet und bei dem Fügeprozess handelt es sich vorzugsweise um einen Widerstandsweißprozess oder um einen Widerstandspressschweißprozess oder um Clinchen, Stanznieten, Handlingprozess, Prägeprozesse oder um einen Schraub- und Einpressprozess. Der erfindungsgemäß elektropneumatisch angesteuerte Ausgleichantriebes kompensiert somit die Gewichtskraft des Werkzeughalters auf das zu bearbeitende Objekte. Bei einer Schweißzange sorgt der Ausgleich zusätzlich noch für einen Wegausgleich, denn die Kappen an den Schweißelektroden werden nach einer bestimmten Anzahl von Schweißzyklen mechanisch bearbeitet (gefräst), daher ändert sich die Länge der Strecke zum Blech im Laufe der Betriebszeit. Der Ausgleich muss daher in der Lage sein eine bestimmte Strecke (ca. 20 mm) zu fahren, bis er auf ein Objekt (z. B. das Werkstück) trifft. Wenn das Material sich aufgrund des Schweißstromes verflüssigt und sich dadurch die Lastkraft ändert, sorgt der Ausgleich dafür, dass die feste Elektrode immer am zu schweißenden Objekt bleibt (dies ist bei anderen Prozessen nicht notwendig). Mittels der Erfindung ist ein solcher zuverlässiger Ausgleich preiswert realisierbar.Prefers the tool holder is designed as a welding gun and the joining process is preferably one Resistance welding process or a resistance pressure welding process or clinching, punch riveting, handling process, embossing processes or a screwing and pressing process. The invention electropneumatic triggered compensation drive thus compensates the weight of the tool holder on the objects to be processed. With a welding tongs the compensation additionally provides for one Distance compensation, because the caps on the welding electrodes become mechanical after a certain number of welding cycles machined (milled), so the length changes the distance to the plate during the operating time. The compensation must therefore be able to drive a certain distance (about 20 mm), until it hits an object (eg the workpiece). If the material liquefies due to the welding current and this changes the load, the compensation ensures making sure that the solid electrode is always on the weld Object remains (this is not necessary in other processes). By means of the invention is such a reliable compensation reasonably priced.

Die Erfindung schlägt ebenfalls ein Verfahren zum Betrieb der zuvor beschriebenen Einrichtung vor, wobei Druckluft mittels des Drucklufterzeugungsmittels unter Verwendung eines Elektromotors (Asynchronmotor oder Synchronmotor) als Antrieb für das Drucklufterzeugungsmittel erzeugt wird und wobei das Drucklufterzeugungsmittel mittels eines Druckregelventils den Ausgleichsantrieb mit Druckluft versorgt. Insbesondere dient das Verfahren zum Betrieb einer Schweißeinrichtung und dergleichenThe Invention also proposes a method for operating the previously described device, wherein compressed air by means of Compressed air generating agent using an electric motor (Asynchronous motor or synchronous motor) as a drive for the compressed air generating means is generated and wherein the compressed air generating means by means of a Pressure control valve supplies the compensation drive with compressed air. In particular, the method is used to operate a welding device and the same

Pneumatische Antriebe sind in Vergleich zu elektrischen Direktantrieben für Werkzeuge kleiner, leichter, preiswerter und einfacher bezüglich ihres Aufbaus, ihrer Bedienung und ihrer Montage.pneumatic Drives are in comparison to direct electrical drives for Tools smaller, lighter, cheaper and easier re their structure, their operation and their assembly.

Pneumatische Lösungen können auch in explosionsgeschützten Bereichen eingesetzt werden. Die Lebensdauer der pneumatischen Antriebe ist im Vergleich zu elektrischen Direktantrieben höher. Die Erfindung bietet eine elektrische Schnittstelle und erfordert keine zentrale Druckluftversorgung. Die Leistung der Drucklufterzeugungsmittel kann gemäß des Bedarfs jeder einzelnen Einrichtung oder eines Einrichtungsverbundes ausgelegt werden.pneumatic Solutions can also be explosion-proof Areas are used. The life of the pneumatic drives is higher compared to electric direct drives. The invention provides an electrical interface and requires no central compressed air supply. The performance of compressed air generating means can according to the needs of each individual institution or a set up.

Mittels der Erfindung werden erheblich weniger pneumatische Versorgungsleitungen benötigt und treten daher auch geringere Verluste auf als bei einer zentralen Druckluftversorgung. Die Anlage ist somit auch weniger störanfällig. Ein zentral versorgtes Druckluftnetz muss dagegen stets auf Lecks überprüft werden, wobei die Wahrscheinlichkeit für das Vorhandensein eines Lecks aufgrund der Vielzahl der Versorgungsleitungen steigt.through The invention provides significantly less pneumatic supply lines therefore requires and occurs lower losses than in a central compressed air supply. The plant is thus too less susceptible to interference. A centrally supplied compressed air network must always be checked for leaks, the probability of the presence of a Leaks due to the variety of supply lines increases.

Nicht alle Endgeräte benötigen das gleiche Druckniveau und die gleiche Luftqualität (Filterung). Die Vorkehrungen zur Realisierung des geforderten Druckniveaus und der geforderten Luftqualität werden daher auf das Endgerät bzw. die dezentral angeordnete Einrichtung und gegebenenfalls unter Berücksichtigung ihren Einsatzfalles abgestimmt.Not all devices need the same Pressure level and the same air quality (filtering). The provisions for realizing the required pressure level and the required air quality are therefore adapted to the terminal or the decentralized device and, where appropriate, taking into account their application.

Es wird auch vorgeschlagen die erfindungsgemäßen dezentralen Kompressoren derart zu realisieren, dass sie zu einem Verbund zusammengeschlossen werden können, um die Kompressorauslastung beispielsweise zur Abdeckung von Spitzenlasten im Verbund zu erhöhen. Zur Vermeidung übermäßiger Lärmbelästigung erfolgt der Einsatz von Dämmmaterialien und/oder eine optimierte Luftführung. Auch die Auswahl besonders geräuscharmer Lager und Schwingungsdämpfer hilft den Lärmpegel vor Ort zu reduzieren.It is also proposed the inventive decentralized compressors to be realized in such a way that they become one Composite can be joined together to increase the compressor load For example, to cover the peak loads in the composite increase. To avoid excessive noise pollution the use of insulation materials and / or an optimized Air duct. Also the selection of particularly quiet bearings and vibration damper helps to reduce the noise level Place to reduce.

Dasselbe erfindungsgemäße Konzept wäre auch für eine Einrichtung umfassend zwei pneumatische Antriebe verwendbar. Mittels des ersten Antriebs, vorzugsweise der Ausgleichsantrieb für den Werkzeughalter, kann der Werkzeughalter selbst und mittels des zweiten Antriebs, vorzugsweise der Haupthubantrieb für den Werkzeughalter, kann das Werkzeug in seiner Position relativ zu einem Werkstück verändert werden. Zumindest ein Elektromotor und zumindest ein Drucklufterzeugungsmittel sind vorgesehen und unmittelbar an der Einrichtung angeordnet. Das Drucklufterzeugungsmittel ist dabei derart ausgebildet und mit dem Elektromotor derart verbunden, dass es mittels des Elektromotors antreibbar ist, wobei das Drucklufterzeugungsmittel mit jeweils einem Antrieb zur Versorgung desselben mit Druckluft verbunden ist. Es könnte auch für jeden Antrieb ein separates Drucklufterzeugungsmittel und ein separater Elektromotor vorgesehen werden, wobei jeweils ein Drucklufterzeugungsmittel mit jeweils einem Antrieb zur Versorgung desselben mit Druckluft verbunden wird.The same thing inventive concept would be synonymous for a device comprising two pneumatic drives used. By means of the first drive, preferably the compensation drive for the tool holder, the tool holder itself can and by means of the second drive, preferably the main lift drive For the tool holder, the tool can be in its position be changed relative to a workpiece. At least an electric motor and at least one compressed air generating means are provided and arranged directly on the device. The compressed air generating agent is designed and connected to the electric motor in such a way, that it is drivable by means of the electric motor, wherein the compressed air generating means each with a drive to supply the same with compressed air connected is. It could also be for every drive separate compressed air generating means and a separate electric motor be provided, wherein in each case a compressed air generating means with each connected to a drive for supplying the same with compressed air becomes.

Generell sind folgende Realisierungsformen bei diesem erfindungsgemäßen Konzept denkbar:

  • a) Für jeden Antrieb wird ein separates Steuervertil vorgesehen, so dass eine getrennte Druckluftversorgung für den Hauptantrieb und den Ausgleichsantrieb gewährleistet ist.
  • b) Die Steuerventile werden entweder mittels einer einzigen Druckluftquelle (ein Motor + ein Verdichter) oder einer für jedes Steuerventil separaten Druckluftquelle (jeweils ein Motor + ein Verdichter) mit Druckluft versorgt.
  • c) Die Ansteuerung der Antriebe kann mittels einer einzigen von der Einrichtung umfassten übergeordneten Steuerung oder mittels zweier separater von der Einrichtung umfasster Steuerungen erfolgen.
In general, the following implementation forms are conceivable in this inventive concept:
  • a) For each drive a separate control valve is provided, so that a separate compressed air supply for the main drive and the compensation drive is ensured.
  • b) The control valves are supplied with compressed air either by means of a single source of compressed air (one motor + one compressor) or a separate compressed air source (one motor + one compressor for each control valve).
  • c) The actuation of the drives can take place by means of a single parent control encompassed by the device or by means of two separate controls encompassed by the device.

Gleichermaßen wie die hier erläuterten pneumatischen Hybridlösungen wären auch hydraulische Hybridlösungen denkbar, indem die Hydraulikkomponenten anstelle der Pneumatikkomponenten von der Einrichtung umfasst werden und die Einrichtung selbst mittels eines elektrischen Versorgungsnetzes zentral betrieben wird. Die in der Beschreibung erwähnten pneumatischen Komponenten müssten dabei durch hydraulische Komponenten mit äquivalenten Wirkungen ersetzt werden.equally like the pneumatic hybrid solutions discussed here would also be conceivable hybrid hydraulic solutions, by replacing the hydraulic components instead of the pneumatic components the device and the device itself by means of an electrical supply network is operated centrally. The in the description mentioned pneumatic components would have doing so by hydraulic components with equivalent effects be replaced.

Nachfolgend wird anhand der 1 bis 4 das erfindungsgemäße Prinzip erläutert. Die Figuren sind rein schematisch und beispielhaft zu betrachten und schränken die Erfindung nicht auf die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen ein. Die Offenbarung der Erfindung erstreckt sich auch auf mögliche Kombinationen von in der Beschreibung erwähnten oder in den Zeichnungen gezeigten Sachverhalten untereinander oder auch Kombinationen dieser Merkmale mit Merkmalen der Patentansprüche.The following is based on the 1 to 4 explains the principle of the invention. The figures are to be considered purely schematically and by way of example and do not limit the invention to the embodiments shown in the figures. The disclosure of the invention also extends to possible combinations of situations mentioned in the description or shown in the drawings with each other or combinations of these features with features of the claims.

1 zeigt eine drehzahlgeregelte Lösung: Der Verdichter 11 ist mittels einer mechanischen Kupplung mit einem Motor 12 verbunden. Der Motor 12 ist mittels der Regeleinrichtung 13 ansteuerbar. Bezugszeichen 10 repräsentiert den Haupthubantrieb. Die Regeleinrichtung 13 ist mittels einer Feedbackleitung 14 und einer Leistungsversorgungsleitung 15 mit dem Motor 12 verbunden. Die Regeleinrichtung 13 ist außerdem mit einer übergeordneten Steuerung 16 (SPS) verbunden. Diese Steuerung 16 ist geeignet, um die Zange 17 anzusteuern und meldet der Regeleinrichtung 13, sobald Druckluft benötigt wird. Die Regeleinrichtung 13 treibt den Motor 12 anschließend derart an, dass der gewünschte Druck mittels des gezeigten Pneumatik-Wegeventils 111 am pneumatischen Zangenausgleich 110 bereit steht. Die Drehzahl des Servomotors 12 wird dabei in Abhängigkeit vom gemessenen Druck geregelt. Zusätzlich sind Einrichtungen zur Druckmessung 18 und zur Filterung 19 bzw. zur Luftaufbereitung 19 vorgesehen, welche ebenfalls mit der Regeleinrichtung 13 bzw. mit der Steuerung 16 kommunizieren könnten. Der Vorteil der Anordnung liegt auch in einem höheren Wirkungsgrad gegenüber einer Lösung mit zentraler Druckluftversorgung. 1 shows a speed-controlled solution: the compressor 11 is by means of a mechanical coupling with a motor 12 connected. The motor 12 is by means of the control device 13 controllable. reference numeral 10 represents the main lift drive. The control device 13 is by means of a feedback line 14 and a power supply line 15 with the engine 12 connected. The control device 13 is also with a higher level control 16 (PLC) connected. This control 16 is suitable to the pliers 17 to drive and reports the control device 13 as soon as compressed air is needed. The control device 13 drives the engine 12 then such that the desired pressure by means of the pneumatic directional valve shown 111 on the pneumatic pliers compensation 110 is ready. The speed of the servomotor 12 is regulated depending on the measured pressure. In addition, facilities for pressure measurement 18 and for filtering 19 or for air treatment 19 provided, which also with the control device 13 or with the controller 16 could communicate. The advantage of the arrangement is also in a higher efficiency compared to a solution with central compressed air supply.

2 zeigt einen gesteuerten Antrieb. Bezugszeichen 20 repräsentiert den Haupthubantrieb. Der Motor 22 läuft entweder mit konstanter Drehzahl, im Aussetzbetrieb oder es erfolgt eine Polumschaltung im Rahmen der Verwendung eines Asynchronmotors 22 anstelle eines Servomotors (keine Regeleinrichtung erforderlich). Die Druckschwankungen, die wegen der Schaltvorgänge entstehen können, werden durch einen Speicher 23 abgefangen. Die Steuereinrichtung 24 ist derart realisiert, dass diese den Motor 22 direkt ansteuern kann. Außerdem ist die Steuereinrichtung 24 noch an eine übergeordnete Steuereinrichtung (SPS) 25 angeschlossen. Diese übergeordnete Steuereinrichtung (SPS) 25 ist geeignet, um die Zange 27 mittels des gezeigten Pneumatik-Wegeventils 111 direkt anzusteuern. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass mit einer reinen Steuereinrichtung ohne Regelfunktion gearbeitet werden kann. Diese ist in der Regel preiswerter und einfacher als eine Einrichtung mit Regelfunktion (vgl. 1) realisierbar. 2 shows a controlled drive. reference numeral 20 represents the main lift drive. The motor 22 runs either with constant speed, in intermittent operation or there is a pole change in the context of using an asynchronous motor 22 instead of a servomotor (no control device required). The pressure fluctuations, which can arise due to the switching operations are through a memory 23 intercepted. The control device 24 is realized in such a way that this the engine 22 can drive directly. In addition, the control device 24 still to a parent Control device (PLC) 25 connected. This higher-level control device (PLC) 25 is suitable to the pliers 27 by means of the pneumatic directional valve shown 111 directly to drive. The advantage of this arrangement is that it can be used with a pure control device without control function. This is usually cheaper and easier than a device with control function (see. 1 ) feasible.

3 zeigt den Verbund von drei erfindungsgemäßen Einrichtungen umfassend unter anderem Schweißzangen 31, 32, 33 und Regeleinrichtungen 37, 38, 39. Die Funktion der einzelnen Einrichtungen wurde bereits in Verbindung mit den Erläuterungen zu 1 beschrieben. Es wird an dieser Stelle auf die dortige Beschreibung verwiesen. Die Regeleinrichtungen 37, 38, 39 sind untereinander verbunden und können untereinander kommunizieren (gestrichelte Linie). Die dezentralen Verdichter 34, 35, 36, welche ebenfalls zu einem Verbund zusammengeschlossen sein könnten, können mehrere Zangenantriebe 325, 326, 327 mit Druckluft versorgen. Die dezentral organisierten Druckmesseinrichtungen 310, 311, 312 und die dezentralen Filtereinrichtungen bzw. Luftreinigungseinrichtungen 313, 314, 315 erfüllen dieselbe Funktion, wie bereits bezüglich der in der 1 gezeigten Ausführungsform beschrieben. Die Motoren 316, 317, 318 sind mittels Leistungsversorgungsleitungen 319, 320, 321 und Feedbackleitungen 322, 323, 324 mit den Regeleinrichtungen 37, 38, 39 verbunden. Die zentrale Verbundssteuerung 329 ermittelt mittels einer zentralen Druckmesseinrichtung 328 den Druckspeicherzustand und steuert gezielt die Verdichtereinheiten 34, 35, 36 an, um die Druckluftversorgung für die Zangenantriebe 325, 326, 327 an den aktuellen Bedarf anzupassen. Vorteilhaft ist auch hier, dass ein besonders hoher Wirkungsgrad erzielt werden kann, wobei allerdings eine intelligente Steuerung/Regelung 329 des Verbundes notwendig wird. Es ist auch eine Kombination aus einem Grundlastverdichter (z. B. angetrieben durch einen mit konstanter Drehzahl laufenden Asynchronmotor) und einer Verbundlösung denkbar. Selbstverständlich könnte die Größe des hier gezeigten Verbundes auch auf mehr als drei erfindungsgemäße Einrichtungen ausgedehnt werden, bzw. es könnten auch weniger als drei Einrichtungen umfasst sein. 3 shows the composite of three devices according to the invention comprising, among other welding tongs 31 . 32 . 33 and control devices 37 . 38 . 39 , The function of each facility has already been discussed in conjunction with the explanatory notes 1 described. Reference is made at this point to the description there. The control devices 37 . 38 . 39 are interconnected and can communicate with each other (dashed line). The decentralized compressors 34 . 35 . 36 , which could also be joined together to form a composite, can a plurality of pliers drives 325 . 326 . 327 supply with compressed air. The decentrally organized pressure measuring equipment 310 . 311 . 312 and the decentralized filter devices or air purification devices 313 . 314 . 315 fulfill the same function, as already with respect to in the 1 shown embodiment described. The motors 316 . 317 . 318 are by means of power supply lines 319 . 320 . 321 and feedback lines 322 . 323 . 324 with the control devices 37 . 38 . 39 connected. The central network controller 329 determined by means of a central pressure measuring device 328 the accumulator state and specifically controls the compressor units 34 . 35 . 36 to the compressed air supply for the caliper drives 325 . 326 . 327 to adapt to current needs. It is also advantageous here that a particularly high efficiency can be achieved, although an intelligent control / regulation 329 of the network becomes necessary. It is also a combination of a base load compressor (eg driven by a running at constant speed induction motor) and a composite solution conceivable. Of course, the size of the network shown here could also be extended to more than three devices according to the invention, or less than three devices could also be included.

4 zeigt einen Aufbau, der weitestgehend identisch mit der in 1 beschriebenen Ausführungsform ist. Es ist eine Einrichtung umfassend zwei pneumatischen Antrieben gezeigt. Der oberhalb des Werkzeughalters gezeigte Antrieb steuert den Haupthub des Werkzeughalters, der unterhalb des Werkzeughalters gezeigte Antrieb steuert des Ausgleich des Werkzeughalters. In dieser Ausführungsform der Erfindung sind sämtliche Antriebskomponenten doppelt vorhanden. Bezüglich der Antriebskomponenten für den Ausgleichsantrieb wird auf 1 verwiesen. Die Antriebskomponenten für den Haupthub werden nachfolgend beschrieben. Der Verdichter 420 ist mittels einer mechanischen Kupplung mit einem Motor 412 verbunden. Der Motor 412 ist mittels der Regeleinrichtung 413 ansteuerbar. Die Regeleinrichtung 413 ist mittels einer Feedbackleitung 414 und einer Leistungsversorgungsleitung 415 mit dem Motor 412 verbunden. Die Regeleinrichtung 413 ist außerdem mit einer übergeordneten Steuerung 416 (SPS) verbunden. Diese Steuerung 416 ist geeignet, um die Zange 417 anzusteuern und meldet der Regeleinrichtung 413, sobald Druckluft benötigt wird. Die Regeleinrichtung 413 treibt den Motor 412 anschließend derart an, dass der gewünschte Druck mittels des gezeigten Pneumatik-Wegeventils 411 am pneumatischen Zangenhaupthub 410 bereit steht. Die Drehzahl des Servomotors 412 wird dabei in Abhängigkeit vom gemessenen Druck geregelt. Zusätzlich sind Einrichtungen zur Druckmessung 418 und zur Filterung 419 bzw. zur Luftaufbereitung 419 vorgesehen, welche ebenfalls mit der Regeleinrichtung 413 bzw. mit der Steuerung 416 kommunizieren können. Der Vorteil der Anordnung liegt auch hier in einem höheren Wirkungsgrad gegenüber einer Lösung mit zentraler Druckluftversorgung. Bei einer derartigen Ausführungsform könnten die Komponenten zur Drucklufterzeugung auch zusammengefasst werden, so dass lediglich die Steuerventile (111, 411) und die Antriebe (110, 410) doppelt ausgeführt werden müssen. Dies spart Kosten und Aufwand ein. 4 shows a structure that is largely identical to the in 1 described embodiment. It is shown a device comprising two pneumatic actuators. The drive shown above the tool holder controls the main stroke of the tool holder, the drive shown below the tool holder controls the compensation of the tool holder. In this embodiment of the invention, all drive components are duplicated. Regarding the drive components for the compensation drive is on 1 directed. The drive components for the main lift are described below. The compressor 420 is by means of a mechanical coupling with a motor 412 connected. The motor 412 is by means of the control device 413 controllable. The control device 413 is by means of a feedback line 414 and a power supply line 415 with the engine 412 connected. The control device 413 is also with a higher level control 416 (PLC) connected. This control 416 is suitable to the pliers 417 to drive and reports the control device 413 as soon as compressed air is needed. The control device 413 drives the engine 412 then such that the desired pressure by means of the pneumatic directional valve shown 411 on the pneumatic tongs main stroke 410 is ready. The speed of the servomotor 412 is regulated depending on the measured pressure. In addition, facilities for pressure measurement 418 and for filtering 419 or for air treatment 419 provided, which also with the control device 413 or with the controller 416 to be able to communicate. The advantage of the arrangement is also here in a higher efficiency compared to a solution with central compressed air supply. In such an embodiment, the components for generating compressed air could also be combined, so that only the control valves ( 111 . 411 ) and the drives ( 110 . 410 ) must be performed twice. This saves costs and effort.

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Claims (9)

Einrichtung zur Durchführung eines umformtechnischen Fügeprozesses umfassend einen Werkzeughalter (17) mit zumindest einem zur Durchführung des Fügeprozesses geeigneten Werkzeug, sowie umfassend einen pneumatischen Ausgleichsantrieb (110), mittels dessen der Werkzeughalter (17) in seiner Position veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Elektromotor (12) und ein Drucklufterzeugungsmittel (11) vorgesehen und unmittelbar an der Einrichtung angeordnet sind, wobei das Drucklufterzeugungsmittel (11) derart ausgebildet und mit dem Elektromotor (12) derart verbunden ist, dass es mittels des Elektromotors (12) antreibbar ist und wobei das Drucklufterzeugungsmittel (11) mit dem Ausgleichsantrieb (110) zur Versorgung desselben mit Druckluft verbunden ist.Device for carrying out a forming-joining process comprising a tool holder ( 17 ) with at least one tool suitable for carrying out the joining process, and comprising a pneumatic compensating drive ( 110 ), by means of which the tool holder ( 17 ) is variable in its position, characterized in that in addition an electric motor ( 12 ) and a compressed air generating agent ( 11 ) and are arranged directly on the device, wherein the compressed air generating means ( 11 ) and configured with the electric motor ( 12 ) is connected in such a way that by means of the electric motor ( 12 ) and wherein the compressed air generating agent ( 11 ) with the compensation drive ( 110 ) is connected to the supply of the same with compressed air. Einrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Drucklufterzeugungsmittel (11) und dem Ausgleichsantrieb (12) ein elektropneumatisches Druckregelventil (111) vorgesehen ist.Device according to one of the preceding claims, wherein between the compressed air generating means ( 11 ) and the compensation drive ( 12 ) an electropneumatic pressure regulating valve ( 111 ) is provided. Einrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Steuerung und/oder eine Regelung (13) zur Realisierung des Fügeprozesses und/oder einer Ausgleichsbewegung des Werkzeughalters (17) vorgesehen ist.Device according to one of the preceding claims, wherein a control and / or a regulation ( 13 ) for the realization of the joining process and / or a compensation movement of the tool holder ( 17 ) is provided. Einrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Werkzeughalter (17) als Schweißzange ausgebildet ist und wobei es sich bei dem Fügeprozess um einen Widerstandschweißprozess oder um Clinchen, Stanznieten, Handling, Prägen oder Schrauben und Einpressen handelt.Device according to one of the preceding claims, wherein the tool holder ( 17 ) is designed as a welding tongs and wherein it is the joining process to a resistance welding process or clinching, punch riveting, handling, embossing or screwing and pressing. Industrielle Anlage, umfassend mehrere Einrichtungen (31, 32, 33, 17) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtungen (31, 32, 33, 17) vorzugsweise als Verbund dezentral und unabhängig voneinander mit Druckluft versorgt werden können.Industrial plant comprising several facilities ( 31 . 32 . 33 . 17 ) according to one of the preceding claims, wherein the devices ( 31 . 32 . 33 . 17 ) can preferably be supplied as a composite decentralized and independently with compressed air. Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung zur Durchführung eines umformtechnischen Fügeprozesses umfassend einen Werkzeughalter (17) mit zumindest einem zur Durchführung des Fügeprozesses geeigneten Werkzeug, sowie umfassend einen pneumatischen Ausgleichsantrieb (110), mittels dessen der Werkzeughalter (17) in seiner Position veränderbar ist, wobei zusätzlich ein Elektromotor (12) und ein Drucklufterzeugungsmittel (11) vorgesehen und unmittelbar an der Einrichtung angeordnet sind, wobei Druckluft mittels des Drucklufterzeugungsmittels (11) unter Verwendung des Elektromotors (12) erzeugt wird und wobei das Drucklufterzeugungsmittel (11) mittels eines Druckregelventils (111) den Ausgleichsantrieb (110) mit Druckluft versorgt.Method for operating a device for carrying out a forming-joining process comprising a tool holder ( 17 ) with at least one tool suitable for carrying out the joining process, and comprising a pneumatic compensating drive ( 110 ), by means of which the tool holder ( 17 ) is variable in its position, wherein in addition an electric motor ( 12 ) and a compressed air generating agent ( 11 ) are provided and disposed directly on the device, wherein compressed air by means of the compressed air generating means ( 11 ) using the electric motor ( 12 ) and wherein the compressed air generating means ( 11 ) by means of a pressure regulating valve ( 111 ) the compensating drive ( 110 ) supplied with compressed air. Verwendung des Verfahrens zum Betrieb einer Schweißeinrichtung und dergleichen.Use of the method for operating a welding device and the same. Einrichtung zur Durchführung eines umformtechnischen Fügeprozesses, umfassend einen Werkzeughalter (47) mit zumindest einem zur Durchführung des Fügeprozesses geeigneten Werkzeug, sowie umfassend zwei pneumatische Antriebe (110, 410), wobei mittels des ersten Antriebs (110), vorzugsweise realisiert als Ausgleichsantrieb für den Werkzeughalter, der Werkzeughalter (17) selbst und mittels des zweiten Antriebs (410), vorzugsweise realisiert als Haupthubantrieb für den Werkzeughalter, das Werkzeug in seiner Position relativ zu einem Werkstück veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Elektromotor (12, 412) und zumindest ein Drucklufterzeugungsmittel (11, 420) vorgesehen und unmittelbar an der Einrichtung angeordnet sind, wobei das Drucklufterzeugungsmittel (11, 420) derart ausgebildet und mit dem Elektromotor (12, 412) derart verbunden ist, dass es mittels des Elektromotors (12, 412) antreibbar ist und wobei das Drucklufterzeugungsmittel (11, 420) mit jeweils einem Antrieb (110, 410) zur Versorgung desselben mit Druckluft verbunden ist.Device for carrying out a forming joining process, comprising a tool holder ( 47 ) with at least one tool suitable for carrying out the joining process, and comprising two pneumatic drives ( 110 . 410 ), wherein by means of the first drive ( 110 ), preferably realized as compensation drive for the tool holder, the tool holder ( 17 ) itself and by means of the second drive ( 410 ), preferably realized as a main lifting drive for the tool holder, the tool is changeable in its position relative to a workpiece, characterized in that at least one electric motor ( 12 . 412 ) and at least one compressed air generating agent ( 11 . 420 ) and are arranged directly on the device, wherein the compressed air generating means ( 11 . 420 ) and configured with the electric motor ( 12 . 412 ) is connected in such a way that by means of the electric motor ( 12 . 412 ) and wherein the compressed air generating agent ( 11 . 420 ) each with a drive ( 110 . 410 ) is connected to the supply of the same with compressed air. Einrichtung nach Anspruch 8, wobei für jeden Antrieb (110, 410) ein separates Drucklufterzeugungsmittel (11, 420) und ein separater Elektromotor (12, 412) vorgesehen ist, wobei jeweils ein Drucklufterzeugungsmittel (11, 420) mit jeweils einem Antrieb (110, 410) zur Versorgung desselben mit Druckluft verbunden ist.Device according to claim 8, wherein for each drive ( 110 . 410 ) a separate compressed air generating agent ( 11 . 420 ) and a separate electric motor ( 12 . 412 ) is provided, wherein in each case a compressed air generating means ( 11 . 420 ) each with a drive ( 110 . 410 ) is connected to the supply of the same with compressed air.
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