DE4108220C2 - Kolben-Zylinder-Anordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Anordnung, die aus mehreren zusammenwirkenden Arbeitszylindern zusammenge­ setzt ist.

Aus der DE-GM 19 28 863 U geht eine Kolben-Zylinder-Anordnung hervor, die als sogenannter Tandemzylinder ausgeführt ist. Er enthält zwei axial hintereinander geschaltete Arbeitszylin­ der, die offensichtlich sowohl beim Ausfahrhub als auch beim Rückhub stets gemeinsam in gleicher Richtung betätigt werden. Dadurch eignet sich die Kolben-Zylinder-Anordnung für Einsät­ ze, bei den auf einen Gegenstand eine hohe, lokal begrenzte Drückkraft ausgeübt werden soll. Bevorzugte Einsatzgebiete sind der Automobilbau oder die sonstige blechverarbeitende Industrie, und dort vor allem im Zusammenhang mit Punkt­ schweißanlagen. Dort kann die Kolbenstange als Träger für ei­ ne Schweißelektrode herangezogen werden, die im Rahmen einer Hubbewegung an der Oberfläche der zu verschweißenden Bleche positioniert und anschließend während des Schweißvorganges stark angedrückt wird. Allerdings sollte hierbei die Schweiß­ elektrode möglichst erst dann mit besonders hohem Druck be­ aufschlagt werden, wenn sie bereits an die zu verschweißenden Bleche herangeführt worden ist. Die bekannte Kolben-Zylinder- Anordnung ließe sich zwar prinzipiell in einer solchen Weise einsetzen, allerdings nur in Verbindung mit gewissen Unzu­ länglichkeiten. So hätte die zur Erzeugung der notwendigen Drückkraft erfolgende Druckbeaufschlagung zur Folge, dass sich die Kolbenstange mit hoher Geschwindigkeit an die zu verschweißende Bleche annähert und mit hoher Wucht auf diese aufprallt, was zu Beschädigungen der Schweißelektrode führen könnte. Zwar sind heutzutage Proportionalventil-Techniken be­ kannt, mit denen sich die Strömungsrate des Druckmediums va­ riabel vorgeben lässt, so dass es prinzipiell denkbar wäre unter Verwendung von Proportionalventilen eine zunächst lang­ same Annäherung an die zu verschweißenden Werkstücke hervor­ zurufen, und erst nach Erreichen der eigentlichen Arbeits­ stellung den benötigten höheren Druck zuzulassen. Derartige Ventiltechniken sind allerdings relativ aufwendig.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Maßnahmen vor­ zusehen, die eine variable Beaufschlagung einer Mehrfachkol­ benanordnung ermöglichen, wobei die Beaufschlagung der ein­ zelnen Kolben in Abhängigkeit von der benötigten Kraft vorge­ nommen werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Kolben-Zylinder- Anordnung, mit einem Hubzylinder, in dessen Zylindergehäuse ein axial verschiebbarer Hubkolben angeordnet ist, der mit einem an einer Arbeitsseite aus dem Zylindergehäuse herausra­ genden Drückelement in fester Verbindung steht, das einen Drückkraft-Abgriff ermöglicht, wobei der Hubkolben im Zylin­ dergehäuse zwei derart mit Druckmittel beaufschlagbare und/oder belüftbare Arbeitsräume voneinander abtrennt, dass das Drückelement im Rahmen eines Arbeitshubes aus einer ein­ gefahrenen Ausgangsstellung in eine ausgefahrene Arbeitsstel­ lung und im Rahmen des Rückhubes in umgekehrter Richtung be­ wegbar ist, und mit einem Drückkolben zum Ausüben einer in Richtung des Arbeitshubes wirkenden, fluidisch erzeugten Ar­ beitsdruckkraft auf das sich in der Arbeitsstellung befinden­ de Drückelement, der Bestandteil eines axial neben dem Hubzy­ linder angeordneten, einen Drückzylinder bildenden Arbeitszy­ linders ist und der unter Bildung einer nur gemeinsam ver­ schiebbaren Vorschubeinheit fest mit dem Hubkolben und dem Drückelement verbunden ist, mit einem im Gehäuse des Drückzy­ linders auf der der Arbeitsseite abgewandten Rückseite des Drückkolbens vorgesehenen, wahlweise mit Druckmittel beaufschlagbaren oder belüftbaren Drückraum, und mit einer Steuereinrichtung, durch die eine derartige Steuerung der Druckmittelversorgung bezüglich der Hub- und Drückzylinder erfolgt, dass die in Richtung des Arbeitshubes gerichtete Druckbeaufschlagung des Drückzylinders später als diejenige des Hubzylinder erfolgt und sich im Drückraum der die Ar­ beitsdruckkraft erzeugende Arbeitsdruck erst einstellt, wenn das Drückelement mittels des Hubzylinders in die Arbeitsstel­ lung positioniert ist, wobei die Steuereinrichtung für druck­ abhängige und/oder wegabhängige und/oder zeitabhängige Druck­ beaufschlagung des Drückraumes eines jeweiligen Drückzylin­ ders ausgelegt ist.

Auf diese Weise liegt eine Kolben-Zylinder-Anordnung vor, bei der eine funktionelle Unterteilung in einen Hubzylinder und einen Drückzylinder vorgesehen ist, die in einer nach Bedarf aufeinander abgestimmten Weise mittels einer zugehörigen Steuereinrichtung betätigt werden können. Es ist eine dahin­ gehende Steuerung der Druckmittelversorgung möglich, dass die in Richtung des Arbeitshubes gerichtete Druckbeaufschlagung des Drückzylinders später als diejenige des Hubzylinders vor­ genommen wird und sich im Drückraum der die Arbeitsdruckkraft erzeugende Arbeitsdruck erst einstellt, wenn das Drückelement durch den Hubzylinder bereits in der Arbeitsstellung positio­ niert ist. Da die Steuereinrichtung für druckabhängige und/oder wegabhängige und/oder zeitabhängige Druckbeaufschla­ gung des Drückraumes des betreffenden Drückzylinders ausge­ legt ist, ist eine sehr flexible Ansteuerung möglich, mit der den Gegebenheiten des Einsatzzweckes optimal Rechnung getra­ gen werden kann. Insbesondere ist dadurch ein zeitsparender und zugleich verschleiß- und geräuscharmer Betrieb möglich.

Aus der EP 0 203 794 A1 geht zwar bereits eine hydraulische Rammenvorrichtung hervor, die eine mit einem Elektromagnet­ ventil und einer steuerbaren Hydraulikpumpe ausgestattete Steuereinrichtung enthält, mit der zwei Kolben derart mit Druck beaufschlagt werden können, wie dies der Einsatzzweck erfordert. Jeder Kolben kann eigenständig beaufschlagt wer­ den. Da beide Kolben in Reihe geschaltet sind, ergibt sich eine Krafterhöhung, wenn beide Kolben zusammen beaufschlagt werden. Die vorhandene Steuereinrichtung verfügt allerdings nicht über eine Steuereinrichtung mit der besonderen Ausges­ taltung und Flexibilität der erfindungsgemäßen Bauform.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen aufgeführt.

Um bei kompakter Bauweise hohe Arbeitsdruckkräfte zu erhal­ ten, ist es zweckmäßig, mehrere Drückzylinder vorzusehen, die axial hintereinander geschaltet sind und mit dem Hubzylinder eine Reihenschaltung bilden. Der Hubzylinder stellt dabei zweckmäßigerweise das letzte Glied der Reihe dar.

Als Drückelement kommt zweckmäßigerweise eine Drückstange zum Einsatz, die sämtliche Kolben des Hubzylinders und der vor­ handenen Drückzylinder starr und fest miteinander verbindet, so dass weiterhin eine einheitlich bewegbare Vorschubeinheit vorliegt.

Der dem Drückraum entgegengesetzte Zylinderraum eines jewei­ ligen Drückzylinders ist zweckmäßigerweise dauerbelüftet, so dass an ihm ständig Atmosphärendruck anliegt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeich­ nung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine erste Bauform der Kolben-Zylinder- Anordnung im Längsschnitt und in schematischer Darstellung bei einer Anwendung zum Punkt­ schweißen, in der Ausgangsstellung bei einge­ fahrenem Drückelement gesehen,

Fig. 2 die Anordnung der Fig. 2 in einer Zwischen­ stellung bei momentan den Arbeitshub durchfüh­ render Vorschubeinheit und

Fig. 3 die Anordnung der Fig. 1 und 2 in der Arbeitsstellung des Druckelements bzw. der Vorschubeinheit, bei bereits begonnenem Schweißvorgang.

Die beispielsgemäße Kolben-Zylinder-Anordnung 1 besitzt drei Arbeitszylinder 3, die in Axialrichtung 2 hintereinander­ geschaltet sind und von denen einer einen Hubzylinder 4 und zwei Stück jeweils einen Drückzylinder 5, 6 bilden. Die beiden Drückzylinder 5, 6 sind der axialen Arbeitsseite 7 unmittelbar aufeinanderfolgend zugeordnet, während der Hub­ zylinder 4 den Abschluß der Anordnung 1 an der entgegenge­ setzten axialen Rückseite 8 bildet. Die jeweils axial benach­ barten Arbeitszylinder 3 können separat ausgebildet und zum Beispiel lösbar aneinandergeflanscht sein. Es ist aber auch möglich, die Zylindergehäuse 12, 13, 14 der drei Arbeits­ zylinder 3 so weit als möglich zu einer insbesondere integralen Baueinheit zusammenzufassen, zum Beispiel derart, daß alle drei Arbeitszylinder lediglich Abschnitte eines mehrstufigen Arbeitszylinders sind. In den schematischen Zeichnungsfiguren sind die für Montagezwecke erforderlichen Gehäusetrennstellen der Einfachheit halber nicht dargestellt.

Wesentlich für den Erfindungsgedanken ist das Vorhandensein mindestens eines Hubzylinders und mindestens eines Drückzylinders. Dabei kann von jeder Zylindergattung auch eine Mehrzahl vor­ handen sein. Als besonders vorteilhaft hat sich die Kombination eines Hubzylinders mit ein bis drei Drückzylindern herausgestellt, entsprechend der beispielsgemäßen Verwirklichung.

Zurückkommend auf das konkrete Ausführungsbeispiel ist im Zylindergehäuse 12 des Hubzylinders 4 ein axial (2) verschieb­ barer Hubkolben 15 angeordnet. In den Zylindergehäusen 13, 14 der Drückzylinder 5, 6 befindet sich jeweils ein ebenfalls in Axialrichtung 2 hin und her bewegbar geführter Drückkolben 16, 17. Alle drei Kolben 15, 16, 17 sind zweckmäßigerweise koaxial zueinander angeordnet und stehen über ein Drückelement 18 untereinander in fester Verbindung. Das Drückelement 18 ist beim Ausführungsbeispiel stangenförmig ausgebildet und bildet eine Drückstange 19, die nach Art einer allen Kolben gemeinsamen Kolbenstange sämtliche der Kolben 15, 16, 17 miteinander verbindet. Mithin besteht die Drückstange 19 aus mehreren, jeweils axial benachbarte Kolben miteinander verbin­ denden Stangenabschnitten 20 sowie einem Stangenendabschnitt 21, mit dem sie an der Arbeitsseite 7 aus dem Zylindergehäuse 14 des entsprechenden Drückzylinders 6 herausragt. An den Stellen, an denen die Drückstange 19 durch die diversen Zwischenwände der Arbeitszylinder 3 hindurchtritt, können selbstverständlich nicht näher dargestellte Führungs- und/oder Dichtungsanordnungen vorgesehen werden, um die Räume der einzelnen Arbeitszylinder 3 druckdicht voneinander abzutrennen.

Sämtliche Kolben 15, 16, 17 bilden zusammen mit der Drückstange 19 eine nur gemeinsam axial verschiebbare Vorschubeinheit 22.

Die Verschiebebewegung der Vorschubeinheit 22 erfolgt unter Vermittlung des Hubzylinders 4. Dessen Hubkolben 15 trennt im zugehörigen Zylindergehäuse 12 zwei Arbeitsräume 27, 28 druckdicht voneinander ab, die unter Vermittlung einer noch zu erläuternden Steuereinrichtung wahlweise mit einem fluidischen Druckmittel wie Druckluft beaufschlagbar und/oder belüftbar sind. Die Vorschubeinheit 22 läßt sich somit ausgehend von der in Fig. 1 abgebildeten Ausgangsstellung, in der die Drückstange 19 in die Arbeitszylinder 3 ein- bzw. zurückgefahren ist, im Rahmen eines in Fig. 2 angedeuteten Arbeitshubes in eine in Fig. 3 abgebildete Arbeitsstellung verbringen, in der die Drückstange 19 weiter ausgefahren ist und insbesondere an einem Gegenstand 29 zur Anlage kommt. Der Rückhub in die Ausgangsstellung erfolgt ebenfalls unter Vermittlung des Hub­ zylinders 4.

Die Drückkolben 16, 17 unterteilen den ihnen jeweils zugeordneten Zylinderraum ebenfalls in zwei axial aufeinanderfolgende Kammern, wobei die jeweilige der Rückseite 8 zugewandte Kammer einen mit fluidischem Druckmittel wie Druckluft beauf­ schlagbaren und/oder belüftbaren Drückraum 30, 31 darstellt. Somit ist es möglich, über die Drückkolben 16, 17 auf die Drückstange 19 eine Arbeitsdruckkraft auszuüben, wenn selbige sich in der Arbeitsstellung gemäß Fig. 3 befindet. Auch hierbei wirkt zweckmäßigerweise die bereits erwähnte Steuer­ einrichtung 32 mit.

Die Steuereinrichtung 32 ist dazu vorgesehen, die einzelnen Betriebsphasen der Kolben-Zylinder-Anordnung miteinander zu koordinieren. Sie ermöglicht es insbesondere, die Druckmittel­ versorgung bezüglich der vorhandenen Arbeitszylinder 3 derart zu steuern, daß sich in den Drückräumen 30, 31 der die gewünschte Arbeitsdruckkraft erzeugende Arbeitsdruck erst einstellt, wenn die Vorschubeinheit 22 bzw. die Drückstange 19 unter Vermittlung des Hubzylinders 4 in der Arbeitsstellung gemäß Fig. 3 positioniert ist. Es ist also ein zweiphasiger Arbeitstakt möglich, wobei in der ersten Phase mit relativ geringer Vorschubenergie eine Positionierung der Vorschub­ einheit 22 in der Arbeitsstellung erfolgt und erst hernach die für den Arbeitsprozeß erforderliche gesamte Druckkraft durch Zuschalten der Drückzylinder 5, 6 aufgebracht wird.

Vorteilhaft ist ein solcher Arbeitstakt insbesondere beim Punktschweißen, wozu sich die erfindungsgemäße Anordnung besonders eignet. Das abgebildete Ausführungsbeispiel ist für diesen Anwendungsfall besonders ausgelegt, weshalb der Stangen­ endabschnitt 21 an der Stirnseite ein Kontaktglied 33 trägt, das als Punktschweißelektrode ausgebildet ist. Im Rahmen des Arbeitshubes und des Rückhubes wird das Kontaktglied 33 axial hin und her bewegt. Im Verschiebeweg des Kontaktgliedes 3 ist ein zum Beispiel blechförmiger Gegenstand 29 anordenbar, der mit einem weiteren Gegenstand 29' verschweißt werden soll, weshalb beide Gegenstände aufeinanderliegend angeordnet sind. Auf der dem Kontaktglied 33 entgegengesetzten Seite der Gegenstände 29, 29' ist ein Gegenhalter 34 angeordnet, der beim Ausführungsbeispiel eine Gegenelektrode bildet und in axialer Flucht mit dem Kontaktglied 33 liegt.

Ein Betrieb ist nun derart möglich, daß zunächst das Kontakt­ glied 33 ausgehend von der Ausgangsstellung gemäß Fig. 1 im Rahmen des die erste Arbeitsphase bildenden Arbeitshubes in die Arbeitsstellung gemäß Fig. 3 verbracht wird, wo es an der Oberfläche des zugewandten Gegenstandes 29 zur Anlage kommt. Beide Gegenstände 29, 29' sind nun zwischen den Teilen 33, 34 eingespannt. In der sich nun anschließenden zweiten Arbeitsphase wird die Arbeitsdruckkraft aufgebracht, die für den Punktschweißvorgang erforderlich ist und das Kontaktglied 33 mit großer Kraft gegen die Gegenstände 29, 29' andrückt. Es versteht sich daß zugleich die für den Schweißvorgang erforderliche elektrische Energie in üblicher Weise zur Verfügung gestellt wird.

Von Vorteil ist dabei, daß das Herstellen des Berührkontaktes zwischen dem Kontaktglied 33 und dem zu verschweißenden Gegenstand 29 mit einem relativ geringen Impuls erfolgt, so daß der Aufprall gering ist, was sich vermindernd auf das Arbeitsgeräusch, das Entstehen von Schweißspritzern und den Verschleiß der Elektroden auswirkt. Man könnte diese Arbeits­ weise als "Soft-Touch"-Arbeitsweise bezeichnen.

Die Steuereinrichtung 32 des Ausführungsbeispiels umfaßt für die Betätigung des doppeltwirkenden Hubzylinders ein erstes Schaltventil 36, das als Vierwegeventil ausgebildet ist. Es verfügt über zwei Arbeitsausgänge 37, 37', deren einer (37) mit dem für den Arbeitshub verantwortlichen Arbeitshub-Arbeits­ raum 27 und deren anderer (37') mit dem für den Rückhub ver­ antwortlichen Rückhub-Arbeitsraum 28 kommuniziert. Seitens des Zylindergehäuses 12 sind in den jeweiligen Arbeitsraum 27, 28 mündende Anschlußöffnungen 39 vorgesehen, mit denen die Arbeitsausgänge 37, 37' über geeignete Verbindungsleitungen oder -kanäle 38 kommunizieren. Das erste Schaltventil 36 besitzt desweiteren einen Entlüftungsausgang 40 sowie einen Druck­ mitteleingang 44 zur Einspeisung des für die Hubbewegung verantwortlichen Druckmittels unter einem Druck P_h. Da das erste Schaltventil 36 beim Ausführungsbeispiel als Zwei­ stellungsventil ausgebildet ist, erfolgt je nach Schaltstellung der Arbeitshub oder der Rückhub. Es versteht sich natürlich, daß auch ein Schaltventil mit Neutralstellung einsetzbar ist.

Die Steuereinrichtung 32 des Ausführungsbeispiels weist des­ weiteren ein zweites Schaltventil 46 auf, das die Druckmittel­ versorgung hinsichtlich der Drückzylinder 5, 6 reguliert.

Hierbei ist ein einziges zweites Schaltventil 46 vorgesehen, das für die Betätigung aller Drückzylinder 5, 6 zuständig ist. Bei einer nicht näher dargestellten Variante ist mehreren Drückzylindern oder Gruppen von Drückzylindern jeweils ein eigenes zweites Schaltventil zugeordnet.

Das zweite Schaltventil 46 ist beim Ausführungsbeispiel als Dreiwegeventil ausgebildet, dessen einziger Arbeitsausgang 47 gleichzeitig mit beiden Drückräumen 30, 31 kommuniziert. Beide Drückzylinder 5, 6 besitzen hierzu jeweils eine geeig­ nete Anschlußöffnung 48, die über eine geeignete Verbindungs­ leitung bzw. einen Verbindungskanal 49 an den Arbeitsausgang 47 angeschlossen ist. Zur Versorgung beider Drückzylinder 5, 6 ist die Verbindungsleitung 49 aufgezweigt.

Das zweite Schaltventil 46 verfügt desweiteren über einen Ent­ lüftungsausgang 50 und einen Druckmitteleingang 51 zur Einspei­ sung des die Arbeitsdruckkraft liefernden Druckmediums unter einem Druck P_D.

Auch das zweite Schaltventil 46 ist als Zweistellungs-Ventil ausgebildet, wobei in der einen Stellung die beiden Anschluß­ öffnungen 48 mit dem Druckmitteleingang 51 und in der anderen Stellung mit dem Entlüftungsausgang 50 kommunizieren.

Da für den Rückhub ausschließlich der Hubzylinder 4 vorgesehen ist, genügt es, den dem jeweiligen Drückraum 30, 31 entgegen­ gesetzten Zylinderraum 52 der Drückzylinder 5, 6 mit einer Dauerbelüftung auszustatten, wobei die entsprechenden Ent­ lüftungskanäle beim Ausführungsbeispiel bei 53 angedeutet sind. Dies vereinfacht den Aufbau der Anordnung.

Damit die Druckbeaufschlagung der Drückräume 30, 31 tatsächlich erst zu dem gewünschten Zeitpunkt erfolgt, der zweckmäßiger­ weise mit dem Erreichen der Arbeitsstellung zusammenfällt oder sich darauffolgend anschließt, ist die Steuereinrichtung 32 derart ausgebildet, daß sie die in Richtung des Arbeits­ hubes gerichtete Druckbeaufschlagung der Drückzylinder 5, 6 druckabhängig und/oder wegabhängig und/oder zeitabhängig steuert. Beim Ausführungsbeispiel sind alle drei der vorgenannten Steuerungsmöglichkeiten verwirklicht, die zweckmäßigerweise wahlweise betreibbar sind. Es versteht sich jedoch, daß die Kolben-Zylinder-Anordnung 1 auch mit lediglich einer oder einer Kombination aus zweien der genannten Steuerungsmöglichkeiten ausgestattet sein kann.

Die druckabhängige Ansteuerung, die bei 54 angedeutet ist, steuert den Beginn der zweiten Arbeitsphase in Abhängigkeit von dem im Arbeitshub-Arbeitsraum 27 herrschenden Druck p_s. Hierzu ist zweckmäßigerweise ein geeigneter Drucksensor 55 und/oder ein Manometer vorgesehen, der mit dem vorgenannten Arbeitsraum 27 kommuniziert und die Schaltstellung des zweiten Schaltventils 46 beeinflußt. Sobald der Druck im Arbeits­ hub-Arbeitsraum 27 einen gewissen Schwellwert bzw. Schalt­ druck erreicht, der ankündigt, daß das Kontaktglied 33 auf den Gegenstand 29 aufgelaufen ist, wird das zweite Schaltventil 46 aus der in Fig. 1 abgebildeten Entlüftungsstellung in die in Fig. 3 abgebildete Einspeisestellung umgeschaltet. Das erste Schaltventil 36, das während des Arbeitshubes die in Fig. 2 abgebildete Betätigungsstellung einnimmt, wird auch während der zweiten Arbeitsphase gemäß Fig. 3 zweckmäßiger­ weise in dieser Stellung belassen, damit kein Gegendruck aufgebaut wird. Sofern das Ventil allerdings über eine Neutral­ stellung verfügt, ist es auch durchaus möglich, während der Betätigung der Drückzylinder 5, 6 auf das Ausüben eines Druckes im Arbeitshub-Arbeitsraum 27 zu verzichten.

Die weiterhin vorgesehene hubwegabhängige Ansteuerung 61 initiiert die zweite Arbeitsphase zweckmäßigerweise in Abhängig­ keit vom im Rahmen des Arbeitshubes zurückgelegten Weg der Vorschubeinheit 22. Hierbei findet vorzugsweise eine berührungs­ lose Stellungsabfrage statt, wozu beim Ausführungsbeispiel am Hubkolben 15 ein Permanentmagnet 62 angeordnet ist, der mit einem im Bereich des Außenumfanges bzw. Mantels des Zylinder­ gehäuses 12 vorgesehenen magnetfeldempfindlichen Schalter bzw. Sensor 63 zusammenarbeitet. Als Sensor kommt zum Beispiel ein sogenannter Reed-Schalter zum Einsatz. Sowie der Permanent­ magnet 62 im Rahmen des Arbeitshubes in den Empfindlichkeits­ bereich des Sensors 63 gelangt, wird selbiger betätigt, woraus sich ein für das Umschalten des zweiten Schaltventils 46 aus der Ruhestellung in die Einspeisestellung verursachendes Signal ableiten läßt.

Die für die Betätigung des Positionssensors 63 erforderliche Schalthubposition der Vorschubeinheit 22 läßt sich vorzugs­ weise durch axiales Verstellen des Positionssensors 63 entlang einer Führungseinrichtung 64 des Hubzylinders 4 bedarfsgemäß variieren. Es ist dadurch möglich, in Anpassung an die Dicke der Gegenstände 29, 29' exakt den gewünschten Schaltzeitpunkt einzustellen.

Letztlich erlaubt die zeitabhängige Ansteuerung 65 die Vorgabe einer Zeitverzögerung, nach der das zweite Schaltventil 46 in die Einspeisestellung umgeschaltet wird. Als Bezugsgröße für das Zeitmaß dient beispielsweise der Zeitpunkt der Umschaltung des ersten Schaltventils 36 aus seiner in Fig. 1 abgebildeten Ruhestellung in die in Fig. 2 dargestellte Betätigungsstellung. Es handelt sich zweckmäßigerweise um eine elektronische Zeit­ steuerung.

In der bevorzugten Betriebsweise der Kolben-Zylinder-Anordnung werden zunächst in der Ausgangsstellung gemäß Fig. 1 die miteinander zu verschweißenden Gegenstände 29, 29' im Weg des Arbeitshubes des Kontaktgliedes 33 angeordnet. Die beiden Schaltventile 36, 46 befindet sich in ihrer Ruhestellung, wobei die beiden Drückräume 30, 31 sowie der Arbeitshub-Arbeits­ raum 27 belüftet sind. Sodann erfolgt automatisch bzw. maschinell oder manuell ein Umschalten des ersten Schaltventils 36 in die in Fig. 2 abgebildete Betätigungsstellung, unter Beibe­ haltung der Ruhestellung des zweiten Schaltventils 46. Als Folge findet im Rahmen der ersten Arbeitsphase der Arbeitshub statt, von dem die Fig. 2 eine Momentaufnahme darstellt. Am Ende des Arbeitshubes trifft das Kontaktglied 33 mit relativ geringer Kraft auf den zu verschweißenden Gegenständen 29, 29' auf, womit die Arbeitsstellung erreicht ist. Jetzt kann das zweite Schaltventil 46 in die in Fig. 3 abgebildete Einspeisestellung umgeschaltet werden, wonach bei praktisch Null Hub das Kontaktglied 33 mit sehr großer Kraft gegen die Gegenstände 29, 29' angedrückt wird. Es findet dabei der Punktschweißvorgang statt. Nach dessen Beendigung erfolgt eine Rückstellung des zweiten Schaltventils 46 in die Ruhestellung, wozu zweckmäßigerweise wiederum eine Steuereinrichtung beiträgt, die in die Steuereinrichtung 32 integriert oder separat hierzu ausgebildet sein kann. Der Umschaltzeitpunkt orientiert sich zweckmäßigerweise an dem für den Punktschweißvorgang erforderlichen Zeitraum. Zugleich mit der Rückstellung des zweiten Schaltventils 46 kann ein Zurückschalten des ersten Schaltventils vorgenommen werden, damit die Vorschubeinheit 22 den Rückhub durchführt.

Es versteht sich, daß durch geeignete Ansteuerungen bzw. Steuereinrichtungen ein praktisch vollautomatischer Betrieb der erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Anordnung realisierbar ist.

Es ist auch möglich mehrere Drückzylinder und/oder Hubzylinder zu Arbeitsgruppen zusammenzufassen und jeweils über separate Ventile, insbesondere Dreiwege- bzw. Vierwegeventile anzusteuern. Man kann je nach Bedarf eine unterschiedliche Anzahl von Zylinder-Ventil-Kombinationen vorsehen.

Claims (15)

1. Kolben-Zylinder-Anordnung, mit einem Hubzylinder (4), in dessen Zylindergehäuse (12) ein axial verschiebbarer Hubkol­ ben (15) angeordnet ist, der mit einem an einer Arbeitssei­ te (7) aus dem Zylindergehäuse herausragenden Drückele­ ment (18) in fester Verbindung steht, das einen Drückkraft- Abgriff ermöglicht, wobei der Hubkolben (15) im Zylinderge­ häuse (12) zwei derart mit Druckmittel beaufschlagbare und/oder belüftbare Arbeitsräume (27, 28) voneinander ab­ trennt, dass das Drückelement (18) im Rahmen eines Arbeitshu­ bes aus einer eingefahrenen Ausgangsstellung in eine ausge­ fahrene Arbeitsstellung und im Rahmen des Rückhubes in umge­ kehrter Richtung bewegbar ist, und mit einem Drückkolben (16, 17) zum Ausüben einer in Richtung des Arbeitshubes wir­ kenden, fluidisch erzeugten Arbeitsdruckkraft auf das sich in der Arbeitsstellung befindende Drückelement (18), der Be­ standteil eines axial neben dem Hubzylinder (4) angeordneten, einen Drückzylinder (5, 6) bildenden Arbeitszylinders (3) ist und der unter Bildung einer nur gemeinsam verschiebbaren Vor­ schubeinheit (22) fest mit dem Hubkolben (15) und dem Drück­ element (18) verbunden ist, mit einem im Gehäuse (13, 14) des Drückzylinders 5, 6) auf der der Arbeitsseite (7) abgewandten Rückseite des Drückkolbens (16, 17) vorgesehenen, wahlweise mit Druckmittel beaufschlagbaren oder belüftbaren Drückraum (30, 31), und mit einer Steuereinrichtung (32), durch die ei­ ne derartige Steuerung der Druckmittelversorgung bezüglich der Hub- und Drückzylinder (4, 5, 6) erfolgt, dass die in Richtung des Arbeitshubes gerichtete Druckbeaufschlagung des Drückzylinders (5, 6) später als diejenige des Hubzylin­ der (4) erfolgt und sich im Drückraum (30, 31) der die Ar­ beitsdruckkraft erzeugende Arbeitsdruck erst einstellt, wenn das Drückelement (18) mittels des Hubzylinders (4) in die Ar­ beitsstellung positioniert ist, wobei die Steuereinrich­ tung (32) für druckabhängige und/oder wegabhängige und/oder zeitabhängige Druckbeaufschlagung des Drückraumes (30, 31) eines jeweiligen Drückzylinders (5, 6) ausgelegt ist.

2. Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass mehrere Drückzylinder (5, 6) axial hinter­ einandergeschaltet sind, deren sämtliche Drückkolben (16, 17) mit dem Drückelement (18) und dem Hubkolben (15) zu der Vor­ schubeinheit (22) zusammengefasst sind.

3. Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die mehreren Drückzylinder (5, 6) unmit­ telbar hintereinandergeschaltet sind.

4. Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Hubzylinder (4) der der Arbeitseite abgewandte (7) abgewandten Rückseite (8) der Drückzylinderan­ ordnung (5, 6) zugeordnet ist.

5. Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Drückelement (18) ei­ ne sämtliche Kolben der Hub- und Drückzylinder (4, 5, 6) fest miteinander verbindende Drückstange vorgesehen ist.

6. Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrich­ tung (32) für die Betätigung des Hubzylinders (4) ein Schalt­ ventil (36) aufweist.

7. Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrich­ tung (32) für die Betätigung mindestens eines Drückzylinders (5, 6) ein Schaltventil (46) aufweist.

8. Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Drückraum (30, 31) entgegengesetzter Zylinderraum (52) eines jeweiligen Drückzylinders (5, 6) ausgelegt ist.

9. Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die in Richtung des Ar­ beitshubes gerichtete Druckbeaufschlagung der Drückzylinder (5, 6) bei druckabhängiger Ansteuerung in Abhängigkeit von dem im für den Arbeitshub zuständigen Arbeitsraum (27) des Hubzylinders (4) herrschenden Druck erfolgt.

10. Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, dass ein Drucksensor (55) zur Erfassung des im für den Arbeitshub zuständigen Arbeitsraumes (27) herrschen­ den Druckes vorgesehen ist.

11. Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 9 oder 10, da­ durch gekennzeichnet, dass die Druckbeaufschlagung der Drück­ räume (30, 31) in Abhängigkeit vom Erreichen eines Schaltdru­ ckes im Arbeitshub-Arbeitsraum (27) des Hubzylinders (4) aus­ gelöst wird.

12. Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die in Richtung des Ar­ beitshubes gerichtete Druckbeaufschlagung der Drückzylinder (5, 6) bei hubwegabhängiger Ansteuerung in Abhängigkeit vom im Rahmen des Arbeitshubes zurückgelegten Weg der Vorschub­ einheit (22) erfolgt.

13. Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, dass wenigstens ein Positionssensor (63) zur Erfassung des Hubweges und/oder einer Position der Vorschub­ einheit (22) vorgesehen ist.

14. Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, da­ durch gekennzeichnet, dass die Druckbeaufschlagung der Drück­ räume (30, 31) in Abhängigkeit vom Erreichen einer Schalthub­ position der Vorschubeinheit (22) ausgelöst wird.

15. Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die in Richtung des Ar­ beitshubes gerichtete Ansteuerung gegenüber der Druckbeauf­ schlagung des Arbeitshub-Arbeitsraumes (27) verzögert ein­ setzt.