DE3508277A1

DE3508277A1 - Geraet zur steuerung der bewegung eines kolbens in einem doppeltwirkenden pneumatikzylinder, insbesondere fuer pneumatisch betaetigbare schweisszangen

Info

Publication number: DE3508277A1
Application number: DE19853508277
Authority: DE
Inventors: Helmut 6053 Obertshausen Frohnheiser; Günther 6072 Dreieich Herbert; Franz 6082 Mörfelden-Walldorf Pitsch; Hans E. 6074 Rödermark Winkelmann
Original assignee: Hans E Winkelmann 6074 Roedermark GmbH; Lothar Schmitt 6072 Dreieich GmbH; LOTHAR SCHMITT GmbH; HANS E WINKELMANN GmbH
Current assignee: Hans E Winkelmann Ingenieurbuero 6074 Roede GmbH
Priority date: 1985-03-08
Filing date: 1985-03-08
Publication date: 1986-09-11
Also published as: US4819541A; DE3508277C2

Description

Lothar Schmitt GmbH

und
Hans E. Winkelmann GmbH

Gerät zur Steuerung der Bewegung eines KoLbens

in einem doppeltwirkenden Pneumatikzylinder,

insbesondere für pneumatisch betätigbare

Schweißzangen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Steuerung der Bewegung eines Kolbens in einem doppeltwirkenden Pneumati kzy I i nder, wie er insbesondere zur Betätigung von Schweißzangen für das Widerstandspunktschweißen verwendet wi rd .

Bewegt ein mit dem üblichen Betriebsdruck beaufschlagter Kolben eines Pneumatikzylinders die Elektroden einer Punktschweißzange innerhalb eines Schweißzyklus aufeinander zu, so tritt beim Auftreffen der Elektroden auf die zu verschweißenden Werkstücke eine Prallwirkung ein. Diese erzeugt Lärm, belastet die Lager der Schweißzange zusätzlich, führt zu einer vorzeitigen Abnutzung der Elektroden und kann eine Deformation der Werkstücke hervorrufen.

Es ist bekannt, zur Verringerung der Prallwirkung sowohl mehrstufige, ineinander I iegende als auch mittels Luft oder öl gedämpfte Pneumatikzylinder zu verwenden. Beide Lösungsformen haben den Nachteil, das solche Zylinder sehr aufwendig sind, nicht den Normen entsprechen und für jeden Anwendungsfall gesondert ausgelegt werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Prallwirkung bei Verwendung bzw. Weiterbenutzung handelsüblicher doppeltwirkender Pneumatikzylinder zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem gattungsgemäßen Steuergerät Mittel vorgesehen sind, die dem KoLben zu seinem mit einer einstellbaren Geschwindigkeit erfolgenden Ausfahren einen einstellbaren, geringeren Druck als den Betriebsdruck zuführen und bei Stillstand des Kolbens an einer beliebigen Stelle seines Weges den zugeführten Druck selbsttätig auf den vollen Betriebsdruck umschalten.

Eine weitere. Ausgesta Itung der Erfindung ist in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 2 angegeben.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht vor allem darin, daß das Steuergerät in Verbindung mit allen handelsüblichen und genormten sowie mit den am Einsatzort bereits vorhandenen doppeltwirkenden Pneumatikzylindern verwendet werden kann. Es ist Ie d.i glich erforderlich, das erfindungsgemäße Steuergerät in die Rohrleitungen zwischen dem stets vorhandenen 5/2-Wege-Pneumatikventi I und dem Pneumatikzylinder einzubauen. Durch die am Steuergerät vorhandenen Einstellmöglichkeiten kann es jedem üblichen dopeltwirkenden Pneumatikzylinder angepaßt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die Zeichnung zeigt ein erfindungsgemäßes Steuergerät im Schnitt. In einem Ventilblock 1 sind im wesentlichen folgende Ventile angeordnet:

3 Rückschlagventile 2, 3 und 4,

1 einstellbares Drosselventil 5,

1 einstellbares Differenzdruckventil 6 und

1 Differenzflachen ventiI 7.

Diese Ventile sind - wie nachfolgend näher erläutert untereinander und/oder mit Anschlüssen A und B bzw. C und D des Ventilblocks 1 durch Kanäle verbunden.

Die Anschlüsse A und B sind mit den Ausgängen eines schematisch dargestellten 5/2-Wege-Pneumatikventils 8 und die Anschlüsse C und D mit einem ebenfalls schematisch dargestellten doppeltwirkenden Pneumatikzylinder 9 durch Rohrleitungen verbunden. Der Pneumatikzylinder 9 weist einen Kolben 10 und eine Kolbenstange 11 auf.

Zum Ausfahren des Kolbens 10 wird das 5/2-Wege-Pneumatikventil 8 umgeschaltet, so daß am Anschluß B der volle Betriebsdruck ansteht; der Anschluß A ist drucklos. Der Anschluß B steht über einen Kanal 12 und einen Abzweig des geschlossenen Rückschlagventils 2 mit den Kanälen 13 und 14 in Verbindung, übersteigt der im Kanal 13 sich aufbauende Druck die einstellbare Kraft der Schließfeder des Di fferenzdruckventiIs 6, so öffnet sich dieses Ventil und läßt so lange Luft in den Kanal 15 einströmen, bis es sich unter der Einwirkung der Kraft seiner Feder wieder schließt. Dadurch herrscht im Kanal 15 ein wesentlich niedrigerer Druck als der in den Kanälen 12 und 13 anstehende Betriebsdruck. Der sich im Kanal 15 bildende Druck wird über den Anschluß D dem Pneumatikzylinder 9 zugeführt, so daß dessen Kolben 10 mit dem reduzierten Druck ausfährt.

Die auf der Kolbenstangenseite des Pneumatikzylinders 9 austretende Rückluft wird über den Anschluß C, einen Kanal 16, einen Abzweig des geschlossenen Rückschlagventils 3, das einstellbare Drosselventil 5 und die Kanäle 17 und 18 dem Anschluß A zugeführt. Je nach Einstellung des Drosselventils 5 entsteht in den Kanälen 16 und 19 ein mehr oder weniger großer Staudruck. Dieser Staudruck wirkt auf die große Fläche des vom vorhergehenden Schweißzyklus bereits

geschlossenen Differenzflächenventils 7 ein und preßt dessen Dichtplatte 20 auf den Ventilsitz 21. Dadurch wird der im Kanal 14 herrschende Betriebsdruck vom Kanal 22 und damit vom Rückschlagventil 4 ferngehalten. Ein etwaiger Druckausgleich zwischen den Kanälen 19 und 22 wird durch einen Dichtring 23 des Differenzflächenventils 7 verhindert .

Stößt die Kolbenstange 11 (oder daran befestigte Elemente) während des Kolbenhubes an einer beliebigen Stelle ihres Weges gegen ein Werkstück, einen Anschlag oder allgemein gegen einen Widerstand, der größer als der Ausfahrdruck des Kolbens 10 ist, so bleibt der Kolben 10 stehen. Dadurch bricht der in den Kanälen 16 und 19 vorhandene Staudruck zusammen und der im Kanal 14 anstehende Betriebsdruck öffnet das Differenzflachen venti I 7. Nunmehr kann der Betriebsdruck über den Kanal 22, das Rückschlagventil 4 und den Anschluß D zum PneumatikzyLinder 9 gelangen, wodurch die Wirkkraft des Kolbens 10 schlagartig ansteigt.

Auf diese Weise wird durch das erfindungsgemäße Steuergerät jede Prallwirkung beim Punktschweißen vermieden. Sobald der an einen Elektrodenarm der Schweißzange angelenkte PneumatikzyIinder 9 und die am anderen Elektrodenarm angelenkte Kolbenstange 11 die Elektrodenarme soweit einander genähert haben, daß die Schweißelektroden die zu verschweißenden Werkstücke mit geringem Druck, also ohne Prallwirkung, berühren, setzt der volle Betriebsdruck ein; eine Prallwirkung kann dann aber nicht mehr auftreten.

Zum Einfahren des Kolbens 10 wird das 5/2-Wege-VentiI umgeschaltet (diese Stellung entspricht dem gezeichneten Ausführungsbeispiel). Dadurch steht am Anschluß A der volle Betriebsdruck an, während der Anschluß B drucklos ist. Der im Kanal 18 nunmehr herrschende Betriebsdruck öffnet das Rückschlagventil 3 und gelangt über den Anschluß C auf

die der KoLbenstange 11 zugewandte Seite des KoLbens 10 des PneumatikzyLinders 9. Der Betriebsdruck wirkt ferner über den KanaL 19 auf das DifferenzfLächenventiL 7 ein und schLießt dieses gegen den dabei in den KanäLen 14 und 13 herrschenden AbLuftdruck.

Die aus dem PneumatikzyLinder 9 austretende RückLuft gelangt über den Anschluß D und einen Abzweig des geschlossenen Rücksch Lag vent i L s 4 in den KanaL 15 und von dort über einen Abzweig des geschLossenen DifferenzdruckventiLs 6 in den KanaL 24, öffnet das Rüc ksch Lag vent i L 2 und strömt über den AnschLuß B ab.

Das erfindungsgemäße Steuergerät ist in. erster Linie zum Einsatz in Verbindung mit pneumatisch betätigbaren Punktschweißzangen bestimmt, jedoch ist seine Anwendung nicht hierauf beschränkt. Vielmehr kann es überalL dort Verwendung finden, wo der Kolben eines doppeltwirkenden PneumatikzyLinders zunächst mit einstellbarem geringen Druck und einstellbarer Geschwindigkeit an eine beliebig vorgegebene Stelle herangefahren werden und bei Erreichen dieser Stel-Ie schlagartig und prallfrei seine voLLe Kraft entwickeln soll.

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Claims

3508271 Patentansprüche

1. Gerät zur Steuerung der Bewegung eines Kolbens in einem doppeltwirkenden Pneumatikzylinder, insbesondere für pneumatisch betätigbare Schweißzangen, da durch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die dem Kolben zu seinem mit einer einstellbaren Geschwindigkeit erfolgenden Ausfahren einen einstellbaren, geringeren Druck als den Betriebsdruck zuführen und bei Stillstand des Kolbens an einer beliebigen Stelle seines Weges den zugegeführten Druck selbsttätig auf den vollen Betriebsdruck umschalten.

2. Gerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,

daß ein Rückschlagventil (2) vorgesehen ist, das beim Ausfahren des Kolbens (10) den direk

ten Zugang des vollen Betriebsdrucks auf den Kolben (10) sperrt und beim Einfahren des Kolbens (10) die Rückluft frei abströmen läßt,

daß ein einstellbares Differenzdruckventil (6)

vorgesehen ist, über das der Kolben (10) zum

Ausfahren mit einem Druck unterhalb des Betriebsdrucks beaufschlagt wird,

daß ein Rückschlagventil (3) vorgesehen ist, das beim Ausfahren des Kolbens (10) den Rückluftstrom sperrt und beim Einfahren des Kolbens

(10) den vollen Betriebsdruck auf die Kolbenstangenseite des Kolbens (10) freigibt und dabei das Schließen eines Differenzflächenventils (7) bewirkt,

daß ein einstellbares Drosselventil (5) vorgesehen ist, das beim Ausfahren des Kolbens (10) den Austritt der Rückluft drosselt und dabei einen einstellbaren Staudruck hervorruft, der das Differenzflächenventil (7) geschlossen hält und dessen Höhe die Ausfahrgeschwindigkeit des Kolbens (10) bestimmt, und

daß sich bei Stillstand des Kolbens an einer beliebigen Stelle seines Ausfahrweges das DifferenzflächenventiI (7) infolge Zusammenbrechens des Staudrucks öffnet, so daß der Kolben (10) über ein Rückschlagventil (4) mit dem vollen Betriebsdruck beaufschlagt wird.