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Widerstandsabbrennschweißmaschme Die Erfindung betrifft eine Widerstandsabbrennschweißmaschine
mit wenigstens einem zum Werkstückvorschub dienenden hydraulischen Zylinder, dessen
Rückschubraum mit einem gesteuerten Ventil in Verbindung steht, das zur Ausführung
eines plötzlichen Stauchstoßes den Rückschubraum des hydraulischen Zylinders mit
einer entlasteten Druckmittelableitung verbindet. Maschinen dieser bekannten Art
sind zum Widerstandsabbrennschweißen mit oder ohne Vorwärmen geeignet.
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Von einer solchen Maschine wird gefordert, daß die während des Verfahrensschrittes
des Abbrennens kleine Vorschubgeschwindigkeit beim Übergang zum Verfahrensschritt
des Stauchens plötzlich erheblich zunimmt. Um dieser Forderung zu entsprechen, ist
es notwendig, daß im Bruchteil einer Sekunde eine relativ große Menge Druckflüssigkeit
(Öl) aus dem Rückschubraum des hydraulischen Zylinders für den Werkstückvorschub
abgeleitet wird. Das ist mit den üblichen Magnetventilen nur in ungenügendem Maße
möglich.
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Bei einer weiteren bekannten Maschine wird zur Betätigung des Auslaßventils
ein pneumatischer Druckübersetzer benutzt, was schon deshalb erforderlich ist, weil
sich das Ventil entgegen dem Druck der aus dem Rückschubraum des dem Werkstückvorschub
dienenden hydraulischen Zylinders ausströmenden Flüssigkeit öffnen muß. Dies führt
zwangläufig zu einem relativ großen Kolben des pneumatischen Druckverstärkers, wobei
trotzdem noch der Auslaßquerschnitt des Ventils in kleinen Grenzen bleiben muß und
die öffnungsgeschwindigkeit des Ventils durch die Gegenwirkung der ausströmenden
Flüssigkeit beschränkt ist.
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Die Erfindung bezweckt, die erwähnten Unvollkommenheiten der bekannten
Maschinen zu beseitigen und besteht im wesentlichen darin, daß die öffnungsbewegung
des Verschlußstückes des als Hubschalter ausgebildeten Ventils in der Richtung der
das Ventil in Offenstellung durchfließenden, den Rückschubraum des hydraulischen
Zylinders entlastenden Strömung und die Ventilsteuerung hydraulisch erfolgt, wobei
der zum Schließen des Ventils unter Druck zu setzende Arbeitsraum des hydraulischen
Steuerzylinders des Ventils wahlweise mit einer unter Druck, stehendes Druckmittel
führenden Leitung oder mit einer entlastenden Druckmittelableitung verbindbar ist,
und daß der lichte Querschnitt des Ventilsitzes kleiner ist als die in Ventilschließrichtung
zu beaufschlagende Fläche des Kolbens des hydraulischen Steuerzylinders des Ventils.
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Die genannte unter Druck stehendes Druckmittel führende Leitung kann
dabei aus dem Rückschubraum des zum Werkstückvorschub dienenden hydraulischen Zylinders
gespeist sein.
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Der Ventilkegel kann zusätzlich mit einem weiteren Kolben verbunden
sein, der in einem pneumatischen Zylinder verschiebbar und in Schließrichtung des
Ventils beaufschlagbar ist.
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Zur Einstellung der Beschleunigung des Werkstückvorschubes beim Übergang
vom Abbrennen zum Stauchen kann die Leitung, welche aus dem Arbeitsraum des hydraulischen
Steuerzylinders des Ventils in die entlastete Druckmittelableitung führt, eine einstellbare
Drossel enthalten.
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Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.
Die einzige Figur zeigt ein teilweises Schema einer Ausführungsform der Maschine.
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Die Maschine, auf welche sich das Schema bezieht, hat für den Werkstückvorschub
zwei hydraulische Zylinder 1 und 2 mit Kolben 3 und 4 und Kolbenstangen 5 und 6.
Die Kolbenstangen 5 und 6 sind mit dem nicht dargestellten Vorschubschlitten der
Maschine verbunden.
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Die Vorschubräume 7 und 8 der Zylinder 1 und 2 sind durch eine verzweigte
Leitung 9 mit dem Hochdruckzylinder 10a eines Druckübersetzers 10 verbunden. An
die Leitung 9 sind eine Druckölleitung 11
mit einem Rückschlagventil
12 und einem steuerbaren Ventil 13 und eine ölableitung 14 mit einem steuerbaren
Ventil 15 angeschlossen. Die Mittel zum Einfüllen des Öles und für den Ölwechsel
sind in der
Zeichnung nicht dargestellt. Eine Leitung
16 mit einem steuerbaren Ventil 17 verbindet den Arbeitsraum des Niederdruckzylinders
10 b des Druckübersetzers 10 wahlweise mit einem Druckluftbehälter 18 oder mit einer
Entlastungsleitung 19.
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Die Maschine hat einen Doppelzylinder 20, welcher einen hydraulischen
Steuerzylinder 20 a und einen pneumatischen Steuerzylinder 20 b umfaßt. Im
Zylinder 20a ist ein Kolben 21 verschiebbar, der mit einem Ventilkegel 22 verbunden
ist. Aus den Rückschubräumen 23 und 24 der Zylinder 1 und
2 führt eine verzweigte Leitung 25 koaxial in den Zylinder 20a. Die Mündung
dieser Leitung 25 bildet einen Sitz 26 für den Ventilkegel 22. Das dem Ventilsitz
26 abgewandte Ende des Zylinders 20 a ist mittels eines Dreiweg-Steuerventils
27, entweder durch eine Leitung 28 mit der Leitung 25 oder durch eine Leitung 29
in einen dem Sitz 26 benachbarten Ringraum 31 des Zylinders 20 a verbindbar. In
der Leitung 29 liegt eine einstellbare Drossel 30. An den Ringraum 31 ist eine entlastete
ölableitung32 angeschlossen. An die Leitung 25 sind eine Druckölleitung 33 mit einem
Ventil 34 und eine Ölableitung 35 mit einem Ventil 36 angeschlossen. In dem Zylinder
20 b ist ein Kolben 37 verschiebbar, welcher mit dem Kolben 21 verbunden ist. Das
dem Sitz 26 abgewandte Ende des Zylinders 20 b ist an ein Ventil 38 angeschlossen,
welches es ermöglicht, den in der Zeichnung links des Kolbens 37 liegenden Zylinderraum
wahlweise entweder mit dem Druckluftbehälter 18 oder mit der Außenluft zu verbinden.
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Der innere Durchmesser des Zylinders 20a und der Durchmesser der Kolbenstange,
welche die Kolben 21 und 37 miteinander verbindet, sind so gewählt, daß die wirksame
Fläche der in der Zeichnung linken Seite des Kolbens 21 größer ist als der lichte
Querschnitt des Sitzes 26.
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Die Leitungen 25 und 32 haben einen verhältnismäßig großen Querschnitt,
um beim Stauchvorgang einen raschen Abfluß einer großen Ölmenge aus den Rückschubräumen
23 und 24 der Zylinder 1 und 2 zu ermöglichen. Die Leitungen 14, 32, 35 führen in
einen (nicht dargestellten) Ölbehälter. Die Leitungen 11 und 33 erhalten Öl unter
Druck aus diesem Behälter. (Die Mittel, mit welchen das Öl unter Druck in die Leitungen
11 und 33 gefördert wird, sind in der Zeichnung nicht dargestellt.) Die Ventile
13, 15, 17, 27, 34, 36 und 38 sind Magnetventile, deren Magnetwicklung von einem
nicht dargestellten Steuergerät gemäß dem Schweißprogramm erregt werden.
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Bei der betriebsbereiten Maschine sind der Arbeitsraum des Hochdruckzylinders
10a, die Vorschubräume 7, 8 und Rückschubräume 23, 24 der Zylinder 1 und
2, der in der Zeichnung links des Kolbens 21 liegende Raum des Zylinders
20a und die mit diesen Räumen kommunizierenden Leitungen mit Öl gefüllt.
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Es dienen die Ventile 13 und 36 zur Einstellung der Vorschubgeschwindigkeit
beim Abbrennen, die Drossel 30 zur Einstellung der Beschleunigung des Vorschubes
beim übergang vom Abbrennen zum Stauchen.
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Die Wirkungsweise des beschriebenen Teiles der Maschine ist folgende:
Am Anfang des Abbrennvorganges befinden sich die Kolben 3 und 4, die Kolben 21,
37 und der Ventilkegel 22 sowie der Doppelkolben des Druckübersetzers
10 in der in der Zeichnung dargestellten Lage. Das Ventil 38 verbindet
den Arbeitsraum des Zylinders 20 b mit der Außenluft. Das Ventil 27 verbindet den
in der Zeichnung links des Kolbens 21 liegenden Zylinderraum mit der Leitung 25.
Das Ventil 17 verbindet den Arbeitsraum des Niederdruckzylinders 10 b mit der Außenluft.
Die Ventile 13, 15, 34 sind geschlossen, das Ventil 36 ist geöffnet.
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Der Abbrennvorschub wird eingeleitet, indem das Ventil 13 geöffnet
wird. Dann gelangt zusätzliches Drucköl durch die Leitungen 11 und 9 in die Zylinderräume
7 und B. Die Kolben 3 und 4 werden in der Zeichnung nach links gedrückt und üben
einen Druck auf das Öl in den Zylinderräumen 23 und 24 und der Leitung 25 aus. Unter
diesem Druck steht auch das Öl in dem in der Zeichnung linken Raum des Zylinders
20a, welcher durch das Ventil 27 und die Leitungen 28 und 25 mit den Zylinderräumen
23 und 24 verbunden ist.
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Da die in der Zeichnung linke Seite des Kolbens 21 eine wirksame Fläche
hat, die größer ist als der lichte Querschnitt des Sitzes 26, wird der Ventilkegel
22 gegen seinen Sitz 26 gepreßt, und zwar mit einer Kraft, welche um so größer ist,
je größer der auf den Ventilkegel 22 wirkende Öldruck ist. Dadurch wird insbesondere
auch bei großer lichter Weite des Ventilsitzes 21 und hohem Öldruck ein Abfließen
des Drucköls in die Entlastungsleitung 32 zuverlässig verhindert. Das Drucköl kann
nur durch das Ventil 36 abfließen. Die Geschwindigkeit des Abbrennvorschubes hängt
demnach von der Einstellung der Ventile 13 und 36 ab und ist mittels dieser Ventile
regelbar.
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Zur Einleitung des Stauchvorganges wird das Ventil 17 in die Stellung
gebracht, in welcher der Arbeitsraum des Niederdruckzylinders 10b mit dem Druckluftbehälter
18 verbunden ist, so daß der Druckübersetzer 10 den Öldruck in den Zylinderräumen
7 und 8 erhöht, wobei das Rückschlagventil 12 schließt. Außerdem wird das Ventil
27 in die Stellung gebracht, in welcher es den in der Zeichnung linken Raum des
Zylinders 20 a durch die Leitung 29 mit dem Ringraum 31 verbindet, welcher mit der
Entlastungsleitung 32 kommuniziert. Dadurch wird der in der Zeichnung linke Raum
des Zylinders 20a vom Öldruck entlastet. Der Öldruck wirkt nun nur noch in der Zeichnung
von rechts auf den Ventilkegel 22. Der Ventilkegel 22 wird folglich in der Zeichnung
nach links gestoßen, und dadurch wird im Ringraum 31 ein großer Durchlaß zwischen
der Leitung 25 und der Entlastungsleitung 32 gebildet. Durch diesen Durchlaß kann
das Öl aus den Zylinderräumen 23 und 24 plötzlich unter überwindung eines nicht
nennenswerten Widerstandes abfließen. Dadurch wird die Bewegung der Kolben 3 und
4 und damit der Werkstückvorschub plötzlich stark beschleunigt. Das Maß dieser Beschleunigung
hängt von der Geschwindigkeit ab, mit welcher der in der Zeichnung linke Raum des
Zylinders 20 a vom Druck entlastet wird. Diese Entlastungsgeschwindigkeit ist mittels
der Drossel 30 einstellbar.
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Es ist zu beachten, daß der Ventilkegel 22 durch den Öldruck während
des Abbrennens in Schließlage gehalten und bei Auslösung des Stauchvorganges durch
den Öldruck in Offenstellung gestoßen wird. Dabei wird mit geringem technischem
Aufwand ein auch bei hohem Öldruck zuverlässiger Verschluß
sichergestellt
und ein plötzliches, weites Öffnen dieses Verschlusses in einfacher Weise ermöglicht.
Die dichtende Kraft und die Kraft beim Öffnen ist selbsttätig dem Öldruck angepaßt.
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Nachdem die Schweißung durchgeführt wurde, werden die Ventile 17 und
27 wieder in ihre Ausgangsstellung gebracht, in welcher der Arbeitsraum des Niederdruckzylinders
10b des Druckübersetzers 10 mit der Außenluft und der in der Zeichnung linke
Raum des Zylinders 20a durch die Leitung 28 mit der Leitung 25 verbunden ist. Die
Ventile 13 und 36 werden geschlossen, und das Ventil 34 wird geöffnet. Außerdem
wird der Kolben 37 durch Betätigung des Ventils 38 kurzzeitig mit Druckluft beaufschlagt,
so daß der Ventilkegel 22 wieder in Schließlage gebracht wird. Das durch die Leitung
33 und das Ventil 34 in die Leitung 25 einströmende öl drückt dann die Kolben 3
und 4 und den Doppelkolben des Druckübersetzers 10 in die in der Zeichnung dargestellten
Ausgangslagen zurück, wobei noch das Ventil 15 geöffnet wird, wenn der Doppelkolben
des Druckübersetzers 10 die in der Zeichnung dargestellte Lage erreicht hat, woraufhin
das für den Abbrennvorschub in die Zylinderräume 7 und 8 gedrückte öl durch die
Leitung 14 entweichen kann.