DE3631844A1 - Pneumatischer antrieb, insbesondere fuer eine schweisselektrode - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Antrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Betrachtet man den bevorzugten Einsatzfall der Erfindung, nämlich als Antrieb für eine Schweißelektrode, d.h. zur Bewegung der Schweißelektrode auf das zu schweißende Werkstück, so ist es häufig erforderlich, durch Betätigen dieses Antriebs einen vorgegebenen Wert der Anpreßkraft einzustellen, mit dem die Elektrode bei Beginn des Schweißvorgangs auf dem Werkstück aufliegt. Ein Beispiel hierfür bietet das Widerstandspunktschweißverfahren nach der DE-OS 32 41 897, B 23K 11/10, bei dem die eigentliche Anpreßkraft von einem Krafterzeuger auf die Schweißelektrode mittels einer Feder übertragen wird, die von einem auf einem festen Anschlag aufliegenden Stößel kraftbeaufschlagt ist. Mit zunehmender Ausdehnung des zu schweißenden Werkstücks infolge Ausbildung der Schweißlinse treten "dynamische" Kräfte auf, die bei der bevorzugten Verwendung eines pneumatischen Elektrodenantriebs die Elektrode zurückdrücken. Infolge Verwendung eines festen Anschlags können Schwierigkeiten beim selbsttätigen Ausgleich von Elektrodenverschleiß und Blechdicken­ änderungen auftreten.

Der Einfluß der dynamischen Kräfte ließe sich durch Einsatz eines praktisch inkompres­ siblen, d.h. hydraulischen, Druckmediums für den Antrieb vermeiden, jedoch ist der Einsatz hydraulischer Antriebe mit relativ großen Druckmittelmengen wegen der Verschmutzungsgefahr durch Lecks unerwünscht.

Auch bei anderen pneumatischen Antrieben, bei denen bestimmte Kolbenstellungen zwecks Gewinnung eines Kraft- oder Wegsignals gewahrt bleiben müssen, besteht Bedarf an einer Vorrichtung, die zu einer schnellen und exakten Verriegelung des Pneumatikkolbens führt, wenn eine bestimmte Betriebsbedingung - in dem oben näher erläuterten Anwendungsbeispiel eine bestimmte Elektroden-Anpreßkraft - eintritt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen pneumatischen Antrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, der die Möglichkeit zu einer unverzögerten, exakten Verriegelung der Stellung des Pneumatikkolbens bietet.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspuchs 1, vorteilhafte Ausführungen beschreiben die Unter­ ansprüche.

Während der pneumatische Antrieb gleichsam ein offenes ("aktives") pneumatisches System darstellt, da er über seine Pneumatikanschlüsse mit einer Druckluftquelle verbindbar ist, bildet die Verriegelungsvorrichtung ein abgeschlossenes ("passives") hydraulisches System, da - gegebenenfalls bis auf eine Leckageergänzung - keine Zufuhr von Hydraulikmedium erfolgt, vielmehr dieses nur zwischen den beiden Druckräumen hin- und herbewegt wird. Die hydraulische Verriegelung erfordert - im Gegensatz zum Antriebszylinder - nur eine sehr kleine Druckmittelmenge, so daß die Verschmutzungsgefahr beim Auftreten eines Lecks vernachlässigbar ist und nach wie vor von einem pneumatischen Antrieb gesprochen werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, die einen Längsschnitt durch einen mit einer hydraulischen Verriegelung versehenen Antrieb für eine Schweißelektrode wiedergibt.

Der eigentliche pneumatische Antrieb ist mit 1, die hydraulische Verriegelung mit 2 bezeichnet. Als wesentliche Bestandteile enthält der eigentliche pneumatische Antrieb 1 den Pneumatikzylinder 3 und den in diesem dicht verschiebbaren Pneumatik­ kolben 4, der den Zylinder in die beiden Druckräume 5 und 6 unterteilt; jedem Druckraum ist ein Pneumatikanschluß 7 bzw. 8 zugeordnet. Bei Druckbeaufschlagung des Druckraums 5 bewegt sich der Kolben mit der beiden Einrichtungen 1 und 2 gemeinsamen Kolbenstange 9 in der Figur nach rechts, wobei verständlicherweise aus dem anderen Druckraum 6 Druckluft über den Pneumatikanschluß 8 entweichen kann.

Die Kolbenstange 9 setzt sich durch den Zylinder 10 der Verriegelung 2 hindurch fort und trägt dort den ebenfalls dicht verschiebbaren Verriegelungskolben 11. Die durch den Kolben 11 in den Zylindern 10 gebildeten Druckräume 12 und 13 sind über den Bypass 14 mit dem Elektromagnetventil 15 verbindbar bzw. gegeneinander absperrbar. Der Druckbehälter 16 speist über das Rückschlagventil 17 zur Leckageer­ gänzung Hydraulikmedium nach, wenn ein vorgegebener Mindestdruck in dem System 12, 13, 14 unterschritten ist.

Bei Druckbeaufschlagung des Pneumatikdruckraums 5 bewegt sich die Kolbenstange 9 bei geöffnetem Ventil 15 in der Verriegelung 2 in der Figur nach rechts und drückt dadurch eine nicht gezeichnete Schweißelektrode gegen ein zu schweißendes Werkstück. Die Anpreßkraft oder genauer: die Reaktionskraft ist mit F bezeichnet. Ist ein vorgegebener Wert der Anpreßkraft erreicht, soll die Elektrodenbewegung schnell beendet und die Stellung der Elektrode auch beim Auftreten dynamischer Kräfte infolge Ausdehnung der Schweißlinse gewahrt bleiben. Zu diesem Zweck wird über das Ventil 15 der Bypass 14 unterbrochen, so daß der bisher vorliegende Fluß von Hydraulikmedium aus dem Druckraum 13 über den Bypass 14 in den Druckraum 12 unterbunden wird. Dies bedeutet eine schlagartige Verriegelung des Kolbens 11 und damit über die Kolbenstange 9 auch der Elektrode, wobei der Druckraum 12 als hydraulischer Anschlag für den Kolben 11 und damit die Kolbenstange 9 dient.

In dem dargestellten Ausführungs- und Anwendungsbeispiel wird mittels einer Kraftmeßdose oder eines anderen Kraftmessers oder über einen Wegsensor für die Kolbenstange beim Erreichen des vorgesehenen Werts der Anpreßkraft F ein elektrisches Betätigungssignal für das Ventil 14 erzeugt und zugleich der Schweißstrom eingeschaltet. Infolge der Ausdehnung der sich im zu schweißenden Werkstück ausbildenden Schweißlinse auftretende dynamische Kräfte, die gleichsam die Kraft F vergrößern, können die Stellung der Kolbenstange 9 nicht beeinflussen; sie führen zu einer Verlagerung der etwas federnd gehaltenen Gegenelektrode.

Wie die Figur zeigt, läßt sich die erfindungsgemäße hydraulische Verriegelung mit dem eigentlichen pneumatischen Antrieb leicht zu einer raumsparenden Baueinheit zusammenfassen. Es ist aber auch möglich, den Druckraum 13 außerhalb des Zylin­ ders 10 vorzusehen.

Claims (3)

1. Pneumatischer Antrieb, insbesondere für eine Schweißelektrode, mit einer eine Kolbenstange aufweisenden Kolben-Zylinder-Anordnung in einem pneumatischen Steuer- oder Regelkreis zur Erzeugung definierter Kolbenbewegungen, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kolbenstange (9) zum Schutz gegen unerwünschte Kolbenbewegungen infolge auf die Kolbenstange (9) einwirkender äußerer Kräfte eine abgeschlossene hydraulische Verriegelung (2) angreift, die in einer weiteren Kolben-Zylinder-Anordnung einen als hydraulischer Anschlag dienenden Druckraum (12) sowie einen weiteren Druckraum (13) enthält, die über ein Ventil (15) wahlweise zur Freigabe des Kolbens (7) verbindbar oder zur Verriegelung des Kolbens (7) trennbar sind.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckräume (12, 13) im Verriegelungszylinder (10) beiderseits des Verriegelungskolbens (11) liegen und das Ventil (15) in einer Bypassleitung (14) zum Verriegelungskolben (11) angeordnet ist.

3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (3, 10) stirnseitig aneinanderstoßen und von der auch den Verriegelungskolben (11) tragenden Kolbenstange (9) durchsetzt sind.