DE3430256C1 - Pneumatisch betätigbarer Schweißzylinder - Google Patents

Description

• In F i g. list mit 1 ein Gehäuse bezeichnet und mit 2 eine darin befindliche Kolbenstange, auf deren oberes Ende ein Kolben 3 aufgeschoben und mittels einer Mu(-ter 4 und einer Unterlegscheibc 5 befestigt ist. Das tilltere Ende der Kolbenstange 2 weist einen Bund 6 auf, über den ein Anschlußstück 7 geschoben und mittels einer Ringmutter 8 gegen Herabfallen gesichert ist. Das Anschlußstück 7 dient zur Aufnahme eines nicht dargestellten Elektrodenhalters.
• Die Kolbenstange 2 weist eine durchgehende axiale Bohrung 9 auf. Für den Fall, daß der Kolben 3 entgegen der dargestellten Ausführungsform nicht auf die Kolbenstange 2 aufgeschoben, sondern diese in ihn hineingeschraubt ist, muß die axiale Bohrung 9 auch durch den Kolben 3 hindurchgehen.
• In der axialen Bohrung 9 ist ein Rohr 10 angeordnet, das an seinen beiden Enden Ausklinkungen 11 bzw. 12 aufweist. Das Rohr 10 ist zweckmäßigerweise geringfügig kürzer, als es dem Abstand zwischen der Fläche 13 des Gehäuses 1 und dem Boden 14 des Anschlußstücks 7 entspricht, um eine axiale Belastung des Rohres 10 im dargestellten eingefahrenen Zustand auszuschließen.
• Das Rohr 10 weist radiale Bohrungen 15 auf; auch die Kolbenstange 2 weist radiale Bohrungen 16 auf, die durch eine Ringnut 11 miteinander verbunden sind. Außerdem befinden sich im Innern der Kolbenstange 2 beiderseits der Bohrungen 16 ringförmige Nuten 18 bzw. 19, in denen O-Ringe 20 bzw. 21 vorgesehen sind.
• Mit 22 ist ein Druckluftkanal für den Vorhub und mit 23 ein Druckluftkanal für den Rückhub bezeichnet.
• Führt man dem Kanal 22 Druckluft zu, so drückt diese auf die Oberfläche 24 des Kolbens 3 (sowie auf die Mutter 4) und bewegt den Kolben 3 einschließlich der mit ihm verbundenen Kolbenstange 2 nach unten. Gleichzeitig wird durch das Rohr 10 die Druckluft auch in den als Druckzylinder 25 ausgebildeten Teil des Anschlußstücks 7 geführt; sie sorgt dafür, daß das Anschlußstück 7 seine dargestellte Lage im Verhältnis zur Kolbenstange 2 zunächst beibehält.
• Wenn gemäß F i g. 2 die Elektrode auf das Werkstück aufsetzt - in F i g. 2 und 3 angedeutet durch eine Begrenzung 27 der Bewegung des Anschlußstücks 7 -, so geschieht dies mit verhältnismäßig geringer Kraft, da die von der Druckluft beaufschlagte Fläche des Bodens 14 des Anschlußteils 7 kleiner ist als die Oberfläche 24 des Kolbens 3 (einschließlich der Angriffsfläche der Mutter 4). Anschließend überwindet die den Kolben 3 treibende Kraft die im Druckzylinder 25 vorhandene Gegenkraft und drückt die Kolbenstange 2~über das Rohr 10 schiebend - nach unten, bis deren Stirnfläche 26 auf dem Boden 14 des Anschlußstücks 7 aufsetzt (F i g. 3). Damit erhöht sich die Anpreßkraft der Elektrode auf das Werkstück zunächst auf einen der Oberfläche 24 des Kolbens 3 (einschließlich der Angriffsfläehe der Mutter 4) entsprechenden Wert.
• Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Hub der Kolbenstange 2 im Druckzylinder 25 mit 2 bis 5 mm, vorzugsweise mit 3 mm, festzulegen. Ein Hub von 3 mm reicht einerseits aus, die Aufsetzkraft der Elektrode auf das Werkstück von dem nachfolgenden Druckanstieg zeitlich zu trennen, andererseits wird die Dauer des Schweißvorganges dadurch nicht merklich verlängert.
• Das Verhältnis der Oberfläche 24 des Kolbens 3 (einschließlich der Angriffsfläche der Mutter 4) zur Fläche des Bodens 14 des Anschlußteils 7 weist vorteilhafterweise den Wert 3 1 auf. Bei einem Schweißzylinder mit zwei Druckstufen beträgt bei diesem Oberflächenverhältnis die Aufsetzkraft der Elektrode auf das Werkstück nur ein Sechstel der maximalen Anpreßkraft; sie ist also - wie gefordert - sehr gering.
• Sobald gemäß F i g. 3 die Stirnfläche 26 der Kolbenstange 2 den Boden 14 des Anschlußstücks 7 erreicht hat, befinden sich die Bohrungen 15 im Rohr 10 in gleieher Höhe mit den Bohrungen 16 und der Ringnut 17 in der Kolbenstange 2. Nunmehr kann die Druckluft in den Raum 28 eintreten und auf die Oberfläche des von der Ringmutter 8 und dem von ihr gehaltenen Gleitring 29 gebildeten Kolbens einwirken, so daß sich die Anpreßkraft der Elektrode auf das Werkstück annähernd verdoppelt. Benötigt man noch höhere Kräfte, so können im Rohr 10 und in der Kolbenstange 2 weitere radiale Bohrungen vorgesehen werden, die sich in der in F i g. 3 dargestellten Lage der Kolbenstange 2 (im Verhältnis zum Anschlußstück 7) ebenfalls gegenüberstehen und der Druckluft den Weg zu dann vorzusehenden weiteren Kolben freigeben.
• Für den Fall, daß der Schweißzylinder in einer Lage zum Einsatz kommt, bei der das Anschlußstück 7 nach oben weist, muß verhindert werden, daß sich das Rohr 10 während der in F i g. 2 und 3 dargestellten Arbeitsphasen unter der Einwirkung der Schwerkraft gegenüber der Kolbenstange 2 verschiebt. Diese Aufgabe erfüllen die beiden O-Ringe 20 und 21. Nach Setzen des Schweißpunktes wird die dem Kanal 22 zugeführte Druckluft abgestellt und der Schweißzylinder entlüftet.
• Anschließend wird dem Kanal 23 Druckluft für den Rückhub zugeführt. Diese Druckluft drückt von unten gegen den Kolben 3 und bewirkt dadurch eine Bewegung des Kolbens 3 und der Kolbenstange 2 nach oben.
• Dabei gleitet zunächst die Kolbenstange 2 innerhalb des Anschlußstücks 7 nach oben, bis der Bund 6 der Kolbenstange 2 an der Ringmutter 8 anliegt. Dadurch nimmt die Kolbenstange 2 bei ihrer weiteren Aufwärtsbewegung das Anschlußstück 7 mit. Die Bewegung der Kolbenstange 2 ist beendet, sobald die Oberfläche 24 des Kolbens 3 am Gehäuse 7 und die Ringmutter 8 mit Gleitring 29 am Zwischenstück 30 anliegen. Schon vorher stößt das Rohr 10 an die Fläche 13 des Gehäuses 1 an; dadurch kommt es zu einer Relativbewegung zwischen Rohr 10 und Kolbenstange 2, so daß bei Beendigung der Aufwärtsbewegung der Kolbenstange 2 die radialen Bohrungen 15 bzw. 16 im Rohr 10 und in der Kolbenstange 2 sich nicht mehr gegenüberstehen. Nach Abstellen der dem Kanal 23 zugeführten Druckluft und Entlüften des Schweißzylinders ergibt sich die in F i g. 1 dargestellte Ausgangslage für das Setzen des nächsten Schweißpunktes.
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Claims (1)

1. Patentansprüche: 1. Pneumatisch betätigbarer Schweißzylinder mit mindestens einem Kolben, einer mit dem Kolben fest verbundenen Kolbenstange und einem mit der Kolbenstange verbundenen Anschlußstück zur Aufnahme eines Elektrodenhalters, wobei die Kolbenstange und erforderlichenfalls der Kolben eine durchgehende axiale Bohrung aufweisen und das Anschlußstück auf der Kolbenstange axial verschiebbar angeordnet und sein die Kolbenstange umfassender Teil als Druckzylinder ausgebildet ist, in welchem die Kolbenstange als Kolben dient, d adurch gekennzeichnet, daß in der axialen Bohrung (9) der Kolbenstange (2) ein an beiden Enden mit Ausklinkungen (11, 12) versehenes Rohr (10) verschiebbar angeordnet ist und daß sowohl das Rohr (10) als auch die Kolbenstange (2) radiale Bohrungen (15, 16) aufweisen, die derart angeordnet sind, daß sie jeweils in einer zur Achse des Schweißzylinders senkrechten Ebene liegen und sich dann gegenüberstehen, wenn die Stirnfläche (26) der Kolbenstange (2) auf dem Boden (14) des von dem Anschlußstück (7) gebildeten Druckzylinders (25) aufliegt 2. Schweißzylinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Bohrung (9) der Kolbenstange (2) zu beiden Seiten der radialen Bohrungen (16) je eine ringförmige Nut (18, 19) aufweist und daß in jeder Nut (18, 19) ein das Rohr (10) umfassender O-Ring (20, 21) vorgesehen ist.

   3. Schweißzylinder nach Anspruch 7 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub der Kolbenstange (2) im Druckzylinder (25)2 bis 5 mm, vorzugsweise 3 mm, beträgt.

   4. Schweißzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Oberfläche (24) des Kolbens (3), gegebenenfalls einschließlich der für den Antrieb des Kolbens (3) wirksamen Oberfläche der Mutter (4), zur Fläche des Bodens (74) des Anschlußstücks (7) 3 :1 beträgt.

   Die Erfindung betrifft einen pneumatisch betätigbaren Schweißzylinder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Schweißzylinder ist durch das DE-GM 6933 596 bekannt.

   Um während des Punktschweißens das Geräusch beim Auftreffen der Elektrode auf das Werkstück zu erniedrigen und einer Verformung von Werkstück und Elektrode vorzubeugen, muß die Elektrode weich auf das Werkstück aufgesetzt und dann erst der für das Schweißen erforderliche Anpreßdruck aufgebaut werden.

   Durch das DE-GM 69 33 596 ist es bekannt, zu diesem Zweck in der Kolbenstange auf der dem Anschlußstück zugewandten Seite ein federbelastetes Kugelventil vorzusehen, durch das die axiale Bohrung der Kolbenstange geschlossen werden kann. Andererseits bewirkt ein im Gehäuse des Schweißzylinders verankerter An-#chl'.tgbolzen. der~ mit einem ringförmigen l aUI~ISp; umgeben - in die axiale Bohrung der Kolbenstange eingreift, ein Öffnen des Ventils im eingefahrenen Zustand der Kolbenstange. Durch eine geeignete Führung der Druckluft wird erreicht, daß das Anschlußstück für den Elektrodenhalter zunächst mit einem geringen Druck auf das Werkstück zufährt und daß nach dessen Erreichen der notwendige Anpreßdruck entsteht. Beim Zurückfahren des Anschlußstücks wird die Bewegung der Kolbenstange durch eine zwischen ihrem Kolben und einer Zwischenwand des Schweißzylinders angcordnete Feder unterstützt.

   Bei dieser Anordnung wird ein federbelastetes Kugelventil und eine Druckfeder für den Rücklauf der Kolbenstange verwendet. Bei der hohen Anzahl von Schweißzyklen je Zeiteinheit können an den Federn sehr bald Ermüdungserscheinungen auftreten, die den Funktionsablauf behindern oder sogar unmöglich machen, insbesondere dann, wenn eine Feder zu Bruch geht. Auch kann ein Kugelventil Anlaß zu Störungen geben, denn durch das in ständigem Wechselspiel erfolgende Pressen immer anderer Stellen der Kugel gegen einen kreisförmigen Ventilsitz sind Deformationen der Kugel und/oder des Ventilsitzes nicht auszuschließen.

   Die geringste Deformation genügt aber, um einen Nebenluftkanal zu bilden, der die Ventilwirkung aufhebt.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schweißzylinder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart zu gestalten, daß ein weiches Aufsetzen der Elektrode und ein anschließender Druckaufbau ohne die Verwendung von Federn, Kugeln und ähnlichen Verschleißteilen gewährleistet ist.

   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der axialen Bohrung der Kolbenstange ein an beiden Enden mit Ausklinkungen versehenes Rohr verschiebbar angeordnet ist und daß sowohl das Rohr als auch die Kolbenstange radiale Bohrungen aufweisen, die derart angeordnet sind, daß sie jeweils in einer zur Achse des Schweißzylinders senkrechten Ebene liegen und sich dann gegenüberstehen, wenn die Stirnflächc der Kolbenstange auf dem Boden des von dem Anschlußstück gebildeten Druckzylinders aufliegt.

   Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß keine dem Verschleiß besonders unterworfenen Teile, wie Federn und Ventile, verwendet sind und dennoch die genormten Abmessungen eines Schweißzylinders beibehalten werden können. Ferner ist es in einfacher Weise möglich, den Schweißzylinder mit weiteren Druckstufen auszurüsten, indem parallel zu den radialen Bohrungen im Rohr und in der Kolbenstange in einer oder mehreren anderen Ebene(n) weitere Bohrungen vorgesehen werden, durch die einem oder mehreren weiteren Kolben Druckluft zugeführt werden kann.

   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand eines Schweißzylinders mit zwei Druckstufen in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen erfindungsgemäßen Schweißzylinder im Längsschnitt im eingefahrenen Zustand, F i g. 2 desgleichen, jedoch im teilweise ausgefahrcnen Zustand, und zwar im Augenblick des Auftreffens der Elektrode auf das Werkstück, F i g. 3 desgleichen, jedoch in der Phase des voll aufgebauten Drucks nach Auftreffen der Elektrode auf das Werkstück.