DE2843543A1

DE2843543A1 - Anordnung zur regelung der geschwindigkeit eines pneumatischen zylinders und zur differenzdruckabhaengigen steuerung der aufsetzkraft

Info

Publication number: DE2843543A1
Application number: DE19782843543
Authority: DE
Inventors: Bernd Schneider
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-10-05
Filing date: 1978-10-05
Publication date: 1980-04-10
Also published as: DE2843543C2

Description

Anordnung zur Regelung der Geschwindigkeit eines
pneumatischen Zylinders und zur differenzdruckabgängigen Steuerung der Aufsetzkraft.
Die Erfindung' betrifft eine Anordnung zur Regelung der Geschwindigkeit eines pneumatischen Zylinders durch Abluftdrosselung über ein Schieberventil und zwei Drosselrückschlagventile und die beispielsweise Anwendung einer derartigen Anordnung für einen pneumatischen Schweißkopf zur elektrischen Widerstandsschweißung mit einer auf die Schweißelektrode wirkenden Zylinderkolbenstange.
Um die Geschwindigkeit eines pneumatischen Zylinders zu regeln, wird fast ausschließlich die sogenannte Abluftdrosselung angewandt. Dabei wird die auf der Abluftseite des Zylinders befindliche Luft durch eine einstellbare Drossel gebremst entlüftet und dabei eine gleichmäßige, regelbare Bewegung des Zylinders erreicht.
Bei Geräten, bei denen die von der Zylinderkolbenstange auf ein Werkstück auszuübende Kraft über den Preßluftdruck geregelt werden soll, führt die Abluftdrosselung zu folgendem Problem: Abhängig von der Drosselstellung kann es nämlich länger als 10 Sekunden dauern, bis der Abluftdruck über die Drossel voll abgebaut ist und damit die über den Zuluftdruck eingestellte Kraft an der Kolbenstange tatsächlich zur Verfügung steht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, durch die dieser Nachteil beseitigt wird und die bei pneumatischen Zylindern neben einer über den Zuluftdruck einstellbaren reproduzierbaren Kraft an der Kolbenstange und einer schnelleren Taktfolge auch noch eine kraftabhängige Signalauslösung ermöglicht. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein zusätzliches Schieberventil, ein Drosselrückschlagventil als Dämpfungsglied und ein Signalgeber für einen weiteren Arbeitsvorgang vorgesehen sind und daß beim Rückstellen des Zylinderkolbens das zusätzliche Ventil über die als Dämpfungsglied dienende Drossel und der Signalgeber zurückgeschaltet werden.
Auf diese Weise wird erreicht, daß beim Aufsetzen der Kolbenstange auf einen Anschlag die Abluftkammer des Zylinders schlagartig und ungedrosselt über das zusätzliche Schieberventil entlüftet und gleichzeitig der Signalgeber in der Weise angesteuert wird, daß eine zwangsläufige Verbindung zwischen der Entlüftung der Abluftkammer und der Signalgabe besteht. Damit steht im Moment der Signalgabe die volle, durch den Zuluftdruck voreingestellte Kraft an der Kolbenstange zur Verfügung.
Die Steuerung dieses Vorgangs erfolgt auf rein pneumatischem Weg ohne Einschaltung eines anderen Steuermediums.
Die Erfindung ist vorzugsweise bei einer Übertragung auf das elektrische Widerstandsschweißen mit einer auf die Schweiß elektrode wirkenden Zylinderkolbenstange sehr vorteilhaft, wobei als Signalgeber z. B. ein pneumatischelektrischer Wandler vorgesehen ist, der den Schweißstrom einschaltet. Der wesentliche Vorteil dieser Anwendung besteht in dem sicheren Erreichen der eingestellten Schweißkraft durch die zwangsläufige Verbindung des Entlüftungsvorganges mit dem Auslösen des Schweißstromes. Durch die schlagartige Entlüftung der Abluftkammer wird ferner das für eine gute Verbindung wichtige nNachsacken" der Elektrode in den aufschmelzenden Werkstoff begünstigt.
Anordnungen entsprechend der Erfindung finden z. B. auch Anwendung bei Endlagenkontrollen. Wenn die Moglichkeit besteht, daß durch ein Hindernis im Zustellweg des Zylinders Personen- oder Sachschaden auftreten kann, läßt sich die beschriebene Anordnung folgendermaßen anwenden: Die Endlage der Kolbenstange wird durch einen Endschalter angezeigt. Wenn ein Hindernis vor der Endlage vorhanden ist, wird durch die Anordnung nach der Erfindung beim Auffahren der Kolbenstange auf das Hindernis ein Signal abgegeben, das zur Einleitung eventueller Schutzmaßnahmen verwendet werden kann. In diesem Fall muß allerdings auf die Entlüftung der Abluftkammer verzichtet werden.
Die Erfindung wird anhand der Figuren für das Anwendungsbeispiel Widerstandsschweißen erläutert. Es zeigen: Figur 1 die Ausgangsstellung eines schematisch dargestellten pneumatisch betätigten Widerstandsschweißkopfes mit Regeleinrichtung, Figur 2 die Zustellbewegung des Schweißkopfes auf das Werkzeug und Figur 3 das Aufsetzen des Schweißkopfes auf das Werkzeug und das Äuslosen des Schweißstromimpulses.
In einem Zylinder 1 ist ein Kolben 2 vorgesehen, der über eine Kolbenstange 3 und z. 3. eine nicht dargestellte Feder auf die auf einem Elektrodenschlitten 4 befestigte Schweißelektrode 5 wirkt. Mit I ist beim Zustellvorgang die Zuluftkammer des Zylinders und mit II die Abluftkammer bezeichnet Das Schieberventil VI dient der Richtungssteuerung (ab, auf) und das zusätzliche Schieberventil V2 der Lösung nach der Erfindung. Die Drosseln DR2, DR3 dienen der Geschwindigkeitseinstellung und das Drosselrückschlagventil DRI als Dämpfungsglied entsprechend der Erfindung. Mit P ist der regelbare Zuluftanschluß bezeichnet und mit P/E ein Signalgeber, der z. B. aus einem pneumatisch-elektrischen Wandler besteht.
In der Ausgangsstellung steht der Zylinderkolben 2 in seiner oberen Endlage. Die Kammer II ist mit dem Arbeitsdruck (regelbarer Zuluftdruck) beaufschlagt. In dieser Betriebslage ist die Kammer I entlüftet. Die Ventile V1 und V2 befinden sich in der in Figur 1 gezeichneten Stellung. Eine Steuerseite des Ventils V2 ist über das Drosselrückschlagventil DR1 beaufschlagt.
Während der Zustellbewegung wird das Ventil V1 an der "ab"-Steuerseite über den Zuluftanschluß P beaufschlagt.
Das kann von Hand, pneumatisch oder elektrisch erfolgen.
Dabei schaltet das Ventil V1 in die in der Figur 2 gezeigte Stellung um. Die Kammer I des Zylinders wird mit Arbeitsdruck versehen, während die Kammer II über die Drossel DR3 (Abluftdrossel) gedrosselt entlüftet wird.
Zwischen den beiden Kammern herrscht dabei Druckgleichgewicht, solange die Elektrode 5 nicht gegen einen festen Anschlag fährt. Dieses Druckgleichgewicht verhindert auch, daß sich der Steuerschieber des Ventils V2, dessen eine Seite vom Arbeits- und dessen andere Seite vom Abluftdruck beaufschlagt ist, bewegt.
Wenn die Elektrode 5 auf ein Werkstück 6, das nur schematisch angedeutet ist, auftrifft, bleibt der Zylinderkolben 2 stehen. Die Kammer II wird über die Drossel DR3 weiter entlüftet. Damit entsteht an den beiden Seiten des Steuerschiebers eine Druck- und damit Kraftdifferenz. Abhängig von der Größe der Steuerflächen am Steuerschieber schaltet das Ventil V2 bei einem Differenzdruck von z. B. 0,3 bis 0,6 bar in die in Figur 3 gezeichnete Stellung um.
Damit kann die Kammer II des Zylinders 1 schlagartig und ungedrosselt über das Ventil V2 entlüften. Daraufhin liegt der volle Arbeitsdruck an der Elektrode 5. Gleichzeitig erhält der pneumatisch-elektrische Wandler P/E Arbeitsdruck und schaltet den Schweißstrom ein. Das Drosselrückschlagventil DR1 dient als Dämpfungsglied und soll ein vorzeitiges Umschalten des Ventils V2 verhindern.
Zum Rückstellen wird das Ventil V1 an der ttauf"-Steuerseite beaufschlagt und schaltet in die in Bild 1 gezeigte Stellung um. Dabei wird die Zylinderkammer II mit Arbeitsdruck beaufschlagt und das Ventil V2 über das Drosselrückschlagventil DR1 zurückgeschaltet, während die andere Steuerseite über das Ventil V1 entlüftet.
Der pneumatisch-elektrische Wandler schaltet zurück und der Kolben 2 fährt in die Ausgangsstellung.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung erfolgt die Auslösung des Schweiß impulses unabhängig von der Höhe des Werkstückes oder der Elektrodenlänge mit nur geringer Verzögerung.
2 Patentansprüche 3 Figuren

Claims

Patentansruche.

1. Anordnung zur Regelung der Geschwindigkeit eines pneunatischen Zylinders durch Abluftdrosselung über ein Schieberventil und zwei Drosselrückschlagventile, d a d u r c h g e k e n n z e i c 11 n e t , daß ein zusätzliches Schieberventil (V2), ein Drosselrückscblagventil (DR1) als Däpfungsglied und ein Signalgeber (P/E) für einen weiteren Arbeitsvorgang vorgesehen sind und daß beim Rückstellen des Zylinderkolbens (2) das zusätzliche Ventil (V2) über die als Dämpfungsglied dienende Drossel (DR1) und der Signalgeber (P/E) zurückgeschaltet werden.

2. Anwendung der Anordnung nach Anspruch 1 für einen pneumatischen Schweißkopf zur elektrischen Widerstandsschweißung mit einer auf die Schweißelektrode (5) wirkenden Zylinderkolbenstange (3), wobei als Signalgeber z. B. ein pneumatisch-elektrischer Wandler (P/E) vorgesehen ist, der den Schweißstrom einschaltet.