DE4040395A1

DE4040395A1 - Control cylinder with free floating piston - in pressure fluid system of resistance welding tongs to reduce noise level as tongs are closed

Info

Publication number: DE4040395A1
Application number: DE19904040395
Authority: DE
Inventors: Walter Backa
Original assignee: Daimler Benz AG; Mercedes Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1990-12-17
Filing date: 1990-12-17
Publication date: 1992-07-02
Anticipated expiration: 2010-12-18
Also published as: DE4040395C2

Abstract

Work cylinder (13) for activating the electrode tongs (2) of an electric resistance welding device includes a control cylinder (6) in the fluid feed system. The control cylinder has a free flaoting piston (8) which can move between fixed lower and upper positions and which has a displacement volume less than that of the full movement of the work piston (11). The piston (8) has a permanently open valve bore (10) which allows the controlled passage of pressure fluid from one side to the other side of the piston.

Description

Die Erfindung betrifft einen Arbeitszylinder zur Betätigung von Elektroden für elektrische Widerstandsschweißungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie er aus der gattungsbildend zugrundegelegten Schrift DE-PS 38 32 977 als bekannt hervor geht.The invention relates to a cylinder for actuating Electrodes for electrical resistance welding according to the Preamble of claim 1, as it from the generic underlying document DE-PS 38 32 977 as known goes.

Die DE-PS 38 32 977 betrifft einen Arbeitszylinder zur Betäti gung von Elektroden einer Schweißzange zum Widerstands schweißen, bei der für jeden Arbeitszylinder in einer seiner Druckleitungen ein Kontrollzylinder eingebaut ist. In dem Kon trollzylinder, der als fluidischer Mengenmesser ausgebildet ist, ist ein Freiflugkolben angeordnet, der durch das Druckme dium zwischen zwei Endlagen axial beweglich ist und dessen Stellungen durch Reed-Schalter abgefragt werden können. Ist eine der Endlagen erreicht, so strömt das Druckmedium über eine der in den Endlagen über ein Druckbegrenzungsventil geöffneten Umgehungs-Leitungen in den bzw. aus dem jeweiligen Arbeitsraum des Arbeitszylinders. Bei der vorbekannten Anordnung ist der Kontrollzylinder mit einer externen Möglichkeit zur Stellungs abfrage der Schweißelektrode vorgesehen, um vor dem Weitertakten der robotergeführten Schweißzange steuerungstechnisch sicherstellen zu können, daß beide Schweißelektroden vom Werkstück abgehoben haben und nicht etwa eine der Elektroden festhängt. Nachteilig ist, daß die Elek troden der Schweißzange auf das Blech mit einem harten Schlag aufsetzen, was einen hohen Geräuschpegel verursacht. Außerdem verursacht das rasche Öffnen und Schließen der Elektroden der Schweißzange eine hohe Beanspruchung der einzelnen Bauteile, insbesondere der Schwenkachsen der Schweißzange. Des weiteren ist der Gesamtaufbau des Mengenmessers mit den Umgehungs-Lei tungen kompliziert; letztere stellen zusätzlich eine latente Störquelle dar.DE-PS 38 32 977 relates to a working cylinder for actuation electrodes of a welding gun for resistance welding, for each cylinder in one of its Pressure lines a control cylinder is installed. In the con troll cylinder, which is designed as a fluid flow meter is, a free-flight piston is arranged by the Druckme dium is axially movable between two end positions and its Positions can be queried by reed switches. Is one of the end positions is reached, the pressure medium flows over one those opened in the end positions via a pressure relief valve Bypass lines in and out of the respective work area of the working cylinder. In the previously known arrangement Control cylinder with an external possibility for position interrogation of the welding electrode provided in front of the Continued clocking of the robot-guided welding gun control technology to be able to ensure that both Have welding electrodes lifted off the workpiece and not, for example one of the electrodes is stuck. The disadvantage is that the elec the welding gun tread on the sheet with a hard blow put on, which causes a high noise level. Furthermore causes the electrodes of the Welding gun a high load on the individual components, especially the swivel axes of the welding gun. Furthermore is the overall structure of the flow meter with the bypass lei complicated; the latter also represent a deferred Source of interference.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die zugrundegelegte Schweiß zylinder dahingehend weiterzuentwickeln, daß bei einer ein facheren Gesamtbauart des Kontrollzylinders die Belastung der Schweißzange beim Öffnen und Schließen und die Geräuschemission speziell beim Schließen der Schweißzange geringer ist.The object of the invention is the underlying sweat further develop cylinder in such a way that with a more complex overall design of the control cylinder the load of the Welding gun when opening and closing and the noise emission especially when closing the welding gun.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem kennzeichnenden Merk mal des Anspruchs 1 gelöst. Befindet sich der Freiflugkolben in einer seiner beiden Endlagen, strömt das Druckmedium mit einem geringerem Volumenfluß nur noch durch die im Freiflugkolben angeordnete Drosselbohrung. Dadurch ist die Geschwindigkeit der Schweißzange bzw. der Elektroden in der Endphase des Öffnens und des Schließens reduziert, wodurch die Belastung der Schweißzange und speziell beim Schließen die Geräuschemission gesenkt ist.The object is achieved with the characteristic note times of claim 1 solved. The free-flying piston is in one of its two end positions, the pressure medium flows with one lower volume flow only through that in the free-flight piston arranged throttle bore. This makes the speed of the Welding gun or electrodes in the final phase of opening and closing, reducing the stress on the Welding gun and especially when closing the noise emission is lowered.

Damit ohne große Veränderungen am Kontrollzylinder auch Bleche unterschiedlicher Wandstärken bearbeitet werden können, sowie mit Unterkupfer unterschiedlicher Dicken, beispielsweise bei Außenhautschweißungen, ist es günstig, in wenigstens eine der Kammern des Kontrollzylinders einen Anschlag, insbesondere ei nen Stößel, anzuordnen, dessen axiale Eindringtiefe vorgebbar ist. Dadurch ist das vom Freiflugkolben verdrängbare Volumen und damit der Zeitpunkt des Beginns der verlangsamten Elektro denbewegung regulierbar. Günstigerweise wird der Stößel beim Vorlauf schweißzangenseitig und beim Rücklauf pumpenseitig an geordnet. This means that sheets can also be made without major changes to the control cylinder different wall thicknesses can be processed, as well with lower copper of different thicknesses, for example at Outer skin welds, it is convenient in at least one of the Chambers of the control cylinder a stop, especially egg NEN plunger to be arranged, the axial penetration depth can be specified is. This means that the volume that can be displaced by the free-flying piston is and hence the time of the beginning of the slowed electro adjustable movement. Conveniently, the plunger is Flow on the welding gun side and on the return side on the pump side orderly.

Günstigerweise können am Gehäuse des Kontrollzylinders Reed- Schalter angeordnet werden, die die jeweilige Endlage für die Stellungsabfrage der Elektroden der Schweißzange ermöglichen, wodurch die hierfür erforderlichen Leitungen nicht am Indu strieroboter verlaufen und aufgescheuert werden können.Conveniently, on the housing of the control cylinder, reed Switches are arranged that the respective end position for the Enable position detection of the electrodes of the welding gun, whereby the lines required for this are not at the Indu strieroboten run and can be rubbed on.

Die Einstellung der axialen Eindringtiefe erfolgt vorteilhafter weise durch einen elektromotorischen Antrieb, der beispiels weise mit dem den Industrieroboter steuernden Prozeßrechner ansteuerbar ist.The axial penetration depth is set more advantageously example by an electric motor drive, the example wise with the process computer controlling the industrial robot is controllable.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden erläutert. Dabei zeigtAn embodiment of the invention is in the drawings shown and will be explained in the following. It shows

Fig. 1 einen Aufbau der Schweißzange mit Kontrollzylin der und Fig. 1 shows a structure of the welding gun with control cylinder and

Fig. 2 einen möglichen Kontrollzylinder. Fig. 2 shows a possible control cylinder.

Der schematische Aufbau der hydraulisch betätigten Schweißzange 2 mit dem Kontrollzylinder 6 ist in Fig. 1 dargestellt. Der funktionelle Zusammenhang bezüglich einer einzelnen Elektrode 1 ist dabei wie folgt.The schematic structure of the hydraulically operated welding gun 2 with the control cylinder 6 is shown in FIG. 1. The functional relationship with respect to an individual electrode 1 is as follows.

Die Elektrode 1 der Schweißzange 2 ist mit dem Kolben 11 des zugeordneten Arbeitszylinders 3 verbunden. Die Arbeitszylinder 3, 3′ beider Elektroden 1, 1′ sind in einem Paar verbundener Zylinder 13 untergebracht. Der Kolben 11 des Arbeitszylinders 3 wird mittels der durch die hydraulischen Versorgungseinheiten 5 einströmenden Druckmedium (Flüssigkeit) bewegt. Damit ist die Bewegung mit dem am Kolben 11 über einen Hebel angebrachten Elektrode 1 verbunden. In einem Zweig der hydraulischen Ver sorgungseinheit 5 ist der Kontrollzylinder 6 zwischengeschal tet. Der Kontrollzylinder 6 hat in diesem Fall einen Zylinder 7 und einen innenliegenden Freiflugkolben 8. An jeder Endstellung des Kolbens 8 ist zu dessen Stellungsabfrage ein Reed-Schalter 4 montiert. Damit dies möglich ist, weist der Freiflugkolben 8 eine Ringnut auf, in der ein Magnetring 9 angeordnet ist. Beim Schließen der Elektrode 1 strömt die Flüssigkeit in den Kon trollzylinder 6 und bewegt den Freiflugkolben 8 aus seiner un teren Endlage in seine obere Endlage, in der die Schweißzange 2 noch nicht geschlossen ist. Nachdem der Freiflugkolben 8 seine obere Endlage erreicht hat, strömt die Flüssigkeit durch die Drosselbohrung 10 in die eine Arbeitskammer des Arbeitszylin ders 3. Die restliche zum Schließen noch benötigte Flüssigkeit passiert also die Drosselbohrung 10 und gelangt mit vermin dertem Volumenfluß in den Arbeitszylinder 3, wodurch die Schweißzange 2 mit geringerer Geschwindigkeit geschlossen wird.The electrode 1 of the welding gun 2 is connected to the piston 11 of the associated working cylinder 3 . The working cylinders 3 , 3 'of both electrodes 1 , 1' are housed in a pair of connected cylinders 13 . The piston 11 of the working cylinder 3 is moved by means of the pressure medium (liquid) flowing in through the hydraulic supply units 5 . The movement is thus connected to the electrode 1 attached to the piston 11 via a lever. In a branch of the hydraulic supply unit 5 , the control cylinder 6 is interposed. The control cylinder 6 in this case has a cylinder 7 and an internal free-flying piston 8 . At each end position of the piston 8 , a reed switch 4 is mounted to check its position. To make this possible, the free-flight piston 8 has an annular groove in which a magnetic ring 9 is arranged. When the electrode 1 is closed , the liquid flows into the control cylinder 6 and moves the free-flying piston 8 from its lower end position to its upper end position, in which the welding gun 2 is not yet closed. After the free-flying piston 8 has reached its upper end position, the liquid flows through the throttle bore 10 into a working chamber of the working cylinder 3 . The rest of the liquid still required for closing thus passes through the throttle bore 10 and reaches the working cylinder 3 with reduced volume flow, whereby the welding gun 2 is closed at a lower speed.

Ist der Schweißvorgang beendet, wird durch die hydraulische Versorgungseinheit 5, die in diesem Fall nicht einen zwischen geschalteten Kontrollzylinder 6 aufweist, Flüssigkeit in den Arbeitszylinder 3 geleitet. Dadurch wird die auf der anderen Seite des Kolbens 11 befindliche Flüssigkeit verdrängt. Diese verdrängte Flüssigkeit fließt in den Kontrollzylinder 6 und bewegt den Freiflugkolben 8 aus seiner oberen in seine untere Endlage. Das Volumen zwischen den beiden Endlagen des Frei flugkolbens 8 ist, um sicherzustellen, daß die restliche Bewe gung der Schweißzange 2 mit einer geringeren Geschwindigkeit und damit mit einem geringen Impuls verläuft, geringer als das Volumen des Arbeitszylinders 3. Ist der Freiflugkolben 8 in der unteren Endlage angekommen, wird dies durch den unteren Reed- Schalter 4 registriert. Die restliche zurückfließende Flüssig keit strömt erneut durch die stets geöffnete Drosselbohrung 10. Gleichzeitig gibt der untere Schalter 4 ein Freigabesignal an die Bewegungsautomatik des Industrieroboters, an dem die Schweißzange 2 angebracht ist. Die Schaltung des anderen Ar beitszylinders 3′ ist entsprechend ausgebildet. When the welding process is finished, liquid is fed into the working cylinder 3 by the hydraulic supply unit 5 , which in this case does not have an interposed control cylinder 6 . This displaces the liquid on the other side of the piston 11 . This displaced liquid flows into the control cylinder 6 and moves the free-flying piston 8 from its upper to its lower end position. The volume between the two end positions of the free piston 8 is to ensure that the remaining movement of the welding gun 2 runs at a lower speed and thus with a small pulse, less than the volume of the working cylinder 3rd When the free-flying piston 8 has reached the lower end position, this is registered by the lower reed switch 4 . The remaining liquid flowing back flows again through the always open throttle bore 10 . At the same time, the lower switch 4 issues a release signal to the automatic movement of the industrial robot to which the welding gun 2 is attached. The circuit of the other Ar beitszylinders 3 'is designed accordingly.

Der Kontrollzylinder 6 ist als Ausführungsbeispiel in Fig. 2 detailliert dargestellt. Innerhalb des Zylinders 7 ist der Freiflugkolben 8. Er besteht aus einem der Längsrichtung nach freibeweglichen Freiflugkolben 8, der aus einem nichtmagne tischen Material gefertigt ist und der eine den Volumenfluß des Druckmediums verringernde Drosselbohrung 10 aufweist. An seinen Enden ist der Zylinder 7 mit zwei Deckeln 15 verschlossen, die jeweils einen Anschluß 16 für die Hydraulikleitung aufweisen. Die untere Endlage des Freiflugkolbens 8 ist durch einen Stößel 12, der zentrisch in den Zylinder 7 ragt, vorgebbar. Dadurch ist es günstigerweise möglich, Bleche mit unterschiedlichen Materialstärken zu verschweißen, und dennoch die Verzögerung der Zangenbewegung beeinflussen zu können. Die Eindringtiefe des Stößels 12, erfolgt mittels eines Justiergewindes, bzw. bei rechnergesteuerten Industrierobotern mit einem elektromoto rischen Stellantrieb 14.The control cylinder 6 is shown in detail as an exemplary embodiment in FIG. 2. The free-flying piston 8 is inside the cylinder 7 . It consists of a longitudinally freely movable free-flying piston 8 , which is made of a non-magnetic table material and which has a throttle bore 10 which reduces the volume flow of the pressure medium. At its ends, the cylinder 7 is closed with two lids 15 , each of which has a connection 16 for the hydraulic line. The lower end position of the free-flying piston 8 can be predetermined by a plunger 12 which projects centrally into the cylinder 7 . As a result, it is advantageously possible to weld sheets with different material thicknesses and still be able to influence the delay in the movement of the pliers. The depth of penetration of the plunger 12 takes place by means of an adjusting thread, or in the case of computer-controlled industrial robots with an electromotive actuator 14 .

Claims

1. Working cylinder for actuating electrodes for elec trical resistance welding, the working piston of which can perform a defined working stroke, with a control cylinder arranged in a pressure line of the working cylinder, which has a free-flight piston which can be actuated by the pressure medium flowing in the pressure line and has a defined piston path, the displacement volume of which is less than the volume required for a complete working stroke of the working cylinder, and with a bypass line assigned to the control cylinder, which connects the two chambers of the control cylinder arranged on both sides of the free flight, characterized in that the bypass line as a piston Integrated, constantly open throttle bore ( 10 ) is formed.

2. Working cylinder according to claim 1, characterized in that the control cylinder ( 6 ) has a stroke-limiting, adjustable stop in at least one of its chambers.

3. Working cylinder according to claim 2, characterized in that the stop is designed as a centrally arranged, cylindrical plunger ( 12 ) which is axially adjustable by means of an adjusting thread.

4. Working cylinder according to claim 2 or 3, characterized in that the stop is connected to an electromotive actuator ( 14 ) which defines the axial depth of penetration.