DE4109162C2 - Schweißpistolenvorrichtung und fluidgetriebener Zylinder - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Im Stand der Technik sind eine Vielzahl von Schweißvorrich­ tungen bekannt, welche einen fluidgetriebenen Zylinder ver­ wenden, um Elektroden zu einem Werkstück und von diesem weg zu bewegen. Im allgemeinen verwenden die meisten Schweißvor­ richtungen im Stand der Technik neben einem einzelnen fluid­ getriebenen Zylinder Stahlfedern, um die Elektroden hinsicht­ lich des Werkstückes auszubalancieren bzw. auszurichten. Ei­ nige bekannte Vorrichtungen verwenden zwei fluidgetriebene Zylinder zur Balancierung der Elektroden hinsichtlich des Werkstückes, um die Schweißpistolenvorrichtung zu betreiben. Ob nun ein Zylinder mit Federn oder zwei Zylinder zur Aus­ richtung der Pistole verwendet werden, die meisten im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen befestigen den Körper des fluidgetriebenen Zylinders an einem festen Schwenkpunkt, wäh­ rend die Kolbenstange an einem beweglichen Schwenkpunkt befe­ stigt ist. Die daraus resultierende Anordnung bewirkt, daß der Zylinderkörper über einen vergleichsweise großen Winkel­ bereich schwingt, so daß es erforderlich ist, den Zylinder in entsprechender Entfernung von dem Umformer oder jeder anderen festen Komponente anzuordnen, damit der Zylinder schwingen kann, ohne mit irgendeiner anderen Komponente, die auf der Schweißpistolenbefestigungsvorrichtung angeordnet ist, in In­ terferenz zu geraten. Im allgemeinen verwenden die meisten bekannten Vorrichtungen einen fluidgetriebenen Zylinder, bei welchem das äußere Gehäuse gegen Axialbewegungen fixiert ist. Derartige Vorrichtungen verlassen sich auf im Inneren ange­ ordnete Kolben und daran befestigte Kolbenstangen, welche re­ lativ zum fest positionierten äußeren Gehäuse beweglich sind.

Aus der US 30 08 033, inbesondere Fig. 1, ist ein Zylin­ derpaar offenbart, wobei der eine teleskopartig in dem ande­ ren aufgenommen ist. Der äußere Zylinder hat einen Endver­ schluß mit einer Gewindeverlängerung, um die Schweißpistole in einer festen Position zu sichern. Der innere Zylinder hat einen festpositionierten Kolben mit einer entsprechend fest­ positionierten Kolbenstange, welche am Endverschluß des äuße­ ren Zylinders befestigt ist. Ein Endverschluß des inneren Zy­ linders ist in Form eines mit Öffnungen versehenen Kolbens ausgebildet, welcher auf der Kolbenstange gleitet. Das andere Ende des inneren Zylinders steht aus dem äußeren Zylinder hervor und weist die daran befestigten Schweißelektroden auf. Durch die Einstellung des Fluiddruckes auf jeweils einer Seite des mit Öffnungen versehenen Gleitkolbens und des fe­ sten Kolbens kann der innere Zylinder in Richtung des zu schweißenden Werkstückes und von diesem weg bewegt werden.

Von dieser vorbeschriebenen Vorrichtung unterscheidet sich die vorliegende Erfindung dadurch, daß das äußere Gehäuse des fluidgetriebenen Zylinders in der Lage ist, unter dem Einfluß von im Inneren positionierten Kolben kontrollierte Bewegungen durchzuführen.

Aus der US 41 37 828 ist eine Schweißvorrichtung bekannt, welche eine große axiale Kraft bereitstellen kann, wie sie beispielsweise zum Schweißen von Betonstahl erforderlich ist. Die Schweißvorrichtung verwendet innere und äußere teleskop­ artige Zylinderelemente. Das äußere Gehäuse ist gegen axiale Bewegung fixiert und weist einen inneren Zylinder auf, an welchem die Schweißelektroden befestigt sind. Der innere Zy­ linder hat einen mit Öffnungen versehenen Endverschluß, wel­ cher als Kolben dient. Eine Kolbenstange ist an einem Ende des äußeren Zylinders befestigt und steht von diesem vor, so daß sie durch den mit Öffnungen versehenen Endverschluß des inneren Zylinders läuft. Die Kolbenstange weist zwei daran befestigte, voneinander beabstandete Kolben auf. Der innere Zylinder umfaßt eine festpositionierte Trennwand, welche zwi­ schen dem Paar von voneinander beabstandeten Kolben angeord­ net ist. Die Trennwand hat eine axial ausgerichtete Öffnung, durch welche die Kolbenstange relativ zu ihr bewegbar ist. Der innere Zylinder wird innerhalb des äußeren Zylinders un­ ter dem Einfluß von drei Luftkammern angetrieben, an welche simultan Druck angelegt wird. Der Rückführungsschlag des in­ neren Zylinders wird durch das Anlegen von Luftdruck auf eine vierte Druckkammer gesteuert.

Gegenüber dieser Anordnung unterscheidet sich die vorliegende Erfindung dadurch, daß sie weder eine fixierte Trennwand noch Teleskopzylinderanordnungen verwendet, noch daß das die Kol­ ben aufweisende Gehäuse des fluidgetriebenen Zylinders hin­ sichtlich des Werkstückes fixiert ist.

In der US 46 84 778 ist eine Punktschweißvorrichtung be­ schrieben, welche eine ortsfeste Umformerbasis und einen daran montierten Gleitzylinder aufweist. Gemäß der Fig. 5 dieses Patentes weist der Gleitzylinder ein geschlossenes Ende sowie eine zentral angeordnete Trennwand mit einer Öff­ nung auf. Eine Kolbenstange ist durch einen Endverschluß mit einer Öffnung des Gleitzylinders geführt. Die Kolbenstange weist Doppelkolben auf, welche auf jeder Seite der Trennwand in Kammern angeordnet sind. Die Kolbenstange fährt heraus, wenn Luftdruck zwischen die verschlossenen Enden des Gleitzy­ linders und die dazu benachbarten Kolben angelegt wird. Die Kolbenstange zieht sich zurück, wenn Luftdruck in die Kammer zwischen der Trennwand und den Kolben angelegt wird. Das heißt, es findet eine tatsächliche Bewegung des Kolbens in einer Richtung und eine rückwirkende Bewegung des Gleitzylin­ ders in der anderen Richtung statt. Die Schweißelektroden sind entsprechend an dem freien Ende des Kolbens und einem U- förmigen, am Gleitzylinder befestigten und herausragenden Arm angeordnet. Diese beschriebene Vorrichtung ermöglicht, daß die Schweißelektroden in entgegengesetzten Richtungen hin­ sichtlich des Werkstückes vorgespannt sind.

In der US 37 32 784 ist eine Stellvorrichtung gezeigt, welche zwei Zylinderstangen verwendet, die axial ausgerichtet sind und an entgegengesetzten Enden des äußeren Zylinderge­ häuses herausstehen. Das Gehäuse ist nicht zur Druckaufnahme ausgelegt.

Was im Stand der Technik fehlt, ist eine klemmende Schweißpi­ stolenvorrichtung, welche einen einzelnen fluidgetriebenen Zylinder ohne Federn verwendet, jedoch die Ausrichtung der Elektroden hinsichtlich des Werkstückes erlaubt und die Bewe­ gung des fluidgetriebenen Zylinders einschränkt, um einen kompakten, leichtgewichtigen Aufbau zu ermöglichen.

Die Erfindung betrifft eine Zweiweg- oder doppelgängige, fluidbetriebene Vorrichtung zum Gebrauch bei jeder Anwendung, wo im wesentlichen linear ausgerichtete und entgegengesetzte Zug- und/oder Druckkräfte auf ein Werkstück angewendet wer­ den, wie beispielsweise beim Schweißen, Formen und Lochen.

Insbesondere ist die Erfindung anwendbar für den Gebrauch mit automatischen Maschinen wie computergesteuerten Robotern. Bei der Verwendung solcher automatischen Systeme ist es wichtig, daß der Maschinenbetrieb in wiederholbarer Weise mit gering­ ster oder keiner Fehlfunktion stattfindet. Zur Beschreibung der Erfindung wird diese bei der Verwendung in einer Schweißumgebung beschrieben.

Die Vorrichtung umfaßt einen kompakten Stützrahmen, an wel­ chem ein elektrischer Umformer befestigt ist. Ein fluidge­ triebene Zylinder ist in direkter Nähe zum Umformer befe­ stigt. Der fluidgetriebene Zylinder weist eine an einem Ende herausstehende Kolbenstange auf, welche mit dem Stützrahmen verbunden ist, während eine zweite Kolbenstange am entgegen­ gesetzten Kolben heraussteht und mit einem Paar beweglicher, Elektroden tragender Arme verbunden ist. Relative Bewegung zwischen dem Zylindergehäuse und den Kolbenstangen, die darin aufgenommen sind, bewirkt, daß die kniegelenkgekoppelten Elektrodenarme sich in Kontakt mit dem Werkstück und von die­ sem weg bewegen, wobei eine entsprechende Ausgleichsmöglich­ keit bereitgestellt wird sowie eine Mittelpunktstabilität der Elektroden. Der fluidgetriebene Zylinder ist an einem Ende an einem festen Punkt am Stützrahmen befestigt, und am entgegen­ gesetzten Ende an einer beweglichen Schwenkachse, welche mit den Elektrodenarmen verbunden ist und die Bewegung des Zylin­ ders bemerkenswert einschränkt, wodurch eine Montage des Zylindergehäuses in direkter Umgebung zu den Schweißbefestigungen/oder Umformerbefestigungen zugelassen wird, woraus ein hoher Grad an Kompaktheit der klemmenden Schweißpistolenvorrichtung resultiert.

In einer weiteren Ausgestaltung verwendet die Erfindung einen Schwimmkolben, welcher in Kontakt mit einer der Kolbenstangen angeordnet ist. Der Schwimmkolben ermöglicht eine genauere Ausgleichsdrucksteuerung zwischen den Elektroden, die daran befestigt sind.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfaßt diese nicht nur den Schwimmkolben, sondern auch eine innerhalb des Zylinderkörpers befestigte Trennwand sowie ein Kolbenpaar, welches auf jeweils einer Seite der Trennwand angeordnet und auf einer gemeinsamen Kolbenstange befestigt ist. Die auf ei­ ner gemeinsamen Kolbenstange befestigten Doppelkolben bewir­ ken eine Kraftverstärkung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur koordinierten Bewegung zweier sich gegenüberliegender, freibeweglicher Teile eines Werkzeugs zu einem zwischen die­ sen Teilen befindlichen Werkstück hin und von diesem wegzu­ schaffen, wobei die beiden Teile des Werkzeuges von einem einzigen, ohne Federn in seiner Beweglichkeit eingeschränk­ ten, fluidgetriebenen Antriebszylinder betätigt werden, sich an der jeweiligen Endlage des Werkstückes orientieren, dieses in solcher Lage zwischen sich aufnehmen und klemmende, wei­ testgehend ausbalancierte Kräfte auf dieses ausüben sollen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Pa­ tentanspruches 1 gelöst, wobei zweckmäßige Ausführungsformen durch die Unteransprüche gekennzeichnet sind.

Die obengenannte Aufgabe sowie Merkmale und Vorteile der Er­ findung gehen aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor. Dabei wurden gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile verwendet. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung in einer Schweißvorrichtung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines fluidgetriebe­ nen Zylinders, der die mechanische Kraft für die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung erzeugt;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines elektrischen Umformers, der in direkter Nähe zu einem fluidgetriebenen Zylinder montiert ist;

Fig. 3a eine Seitenansicht eines Verbindungsjoches ent­ sprechend dem unteren Anschlußjoch gemäß Fig. 3;

Fig. 4 eine Seitenansicht der linken Seite gemäß Fig. 3;

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 gemäß Fig. 3;

Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 gemäß Fig. 3;

Fig. 7 eine Seitenansicht im Schnitt entlang der Achse des fluidgetriebenen Zylinders gemäß Fig. 2;

Fig. 8 eine Draufsicht auf den fluidgetriebenen Zylinder gemäß den Fig. 2 und Fig. 7;

Fig. 9 eine Ansicht von hinten auf das rechte Ende des fluidgetriebenen Zylinders gemäß Fig. 2, 7 und 8;

Fig. 10 eine Schnittansicht entlang der Linie 10-10 gemäß Fig. 7;

Fig. 11 eine schematische Seitenansicht eines in einem Schlag klemmenden und ausgleichenden Zylinders mit Elektroden in geöffneter Position;

Fig. 12 eine schematische Seitenansicht entsprechend zur Fig. 11, wobei die Elektroden in geschlossener Position gezeigt sind;

Fig. 13 eine schematische Seitenansicht eines in zwei Schritten klemmenden und ausgleichenden Zylinders mit daran angeordneten Elektroden in einer geöff­ neten Position;

Fig. 14 eine schematische Seitenansicht entsprechend Fig. 13, wobei die Elektroden in einer Zwischenposi­ tion sind;

Fig. 15 eine schematische Seitenansicht entsprechend Fig. 13 und 14, wobei die Elektroden in einer ge­ schlossenen Position gezeigt sind;

Fig. 16 eine schematische Seitenansicht eines Mehrkolben, große Kraft erzeugenden Zylinders mit daran ange­ ordneten Elektroden in geöffneter Position;

Fig. 17 eine schematische Seitenansicht entsprechend zu Fig. 16, wobei die Elektroden in einer Zwischen­ position sind; und

Fig. 18 eine schematische Seitenansicht entsprechend zu Fig. 16 und 17, wobei die Elektroden in geschlos­ sener Position gezeigt sind.

In Fig. 1 ist in perspektivischer Ansicht eine erfindungsge­ mäße Vorrichtung in Form einer elektrischen Punktschweißvorrichtung gezeigt. Das in Fig. 1 gezeigte Werk­ zeug ist speziell zur Befestigung am Arm eines Industrierobo­ ters ausgelegt, wie er beispielsweise in Automobilmontageli­ nien verwendet wird.

Die Gesamtvorrichtung ist mit 20 bezeichnet. Ein kistenförmi­ ger Stützrahmenaufbau 22 ist durch Schweißen oder alternativ mittels Bolzen zusammengefügt. Der Stützrahmenaufbau 22 weist eine Bodenplatte 24 und eine obere Platte 26 auf, welche im allgemeinen parallel zueinander angeordnet sind. Eine hintere Platte 28 ist zwischen der oberen Platte 26 und der Boden­ platte 24 angeordnet. Voneinander beabstandete Seitenplatten 30 und 32 sind an der Bodenplatte 24 und der hinteren Platte 28 befestigt. Ein elektrischer Umformer 34 ist an der oberen Platte 26 mittels einer Mehrzahl von Bolzen 36 befestigt, wie am besten in Fig. 3 zu sehen ist. Der elektrische Umformer 34 kann beispielsweise ein 32 KVA-Umformer sein, der mit einem Einphasen 440 V Eingangsstrom mit 50 bis 60 Hz betrieben wird, der auf die Primärspule des Umformers 34 angelegt ist. Die Vorrichtung 20 weist ein oberes Anschlußjoch 38 und ein unteres Anschlußjoch 40 auf, an welchen Anschlußbügel 42 und 44 entsprechend befestigt sind. Die Bügel 42 und 44, sind, ähnlich wie die oberen und unteren Anschlußjoche 38 und 40, aus einem elektrisch gut leitenden Material wie Kupfer herge­ stellt. Da die Anschlußbügel 42 und 44 ständig wiederholenden Biegungen unterworfen sind, sind sie aus im wesentlichen U- förmigen Blattfedern gebildet, welche ihrerseits jeweils aus einer Mehrzahl sehr dünner Kupferblätter bestehen. Die An­ schlußbügel 42 und 44 sind natürlich an den Ausgängen der Se­ kundärspulen des elektrischen Umformers 34 angeschlossen. An dem oberen Anschlußjoch 38 ist eine längliche Elektrode 46, und entsprechend eine längliche Elektrode 48 am unteren An­ schlußjoch 40 befestigt. Die Elektroden 46 und 48 sind an ih­ ren Anschlußenden gebogen, so daß sie die gegenüberliegenden Oberflächen eines Werkstückes 50 berühren können. Die Elek­ troden 46 und 48 sind hohl, um den Ein- und Auslaß eines Kühlmediums wie Wasser zu ermöglichen. Die oberen und unteren Anschlußjochs 38 und 40 werden durch einen fluidangetriebenen Zylinder 52 betätigt, der innerhalb des Stützrahmens 22 ange­ ordnet ist. Im folgenden folgt eine kurze Beschreibung des fluidgetriebenen Zylinders 52.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des fluidgetriebe­ nen Zylinders 52, welcher die mechanische Kraft für die Vor­ richtung 20 bereitstellt. Der fluidgetriebene Zylinder 52 hat einen hinteren Zylinderkopf 54 und einen vorderen Zylinder­ kopf 56, die parallel zueinander beabstandet angeordnet sind. Eine Trennwand 58 ist zwischen den vorderen und hinteren Zy­ linderköpfen 54 und 56 angeordnet. Ein hinterer Zylinderkör­ per 60 ist zwischen dem hinteren Zylinderkopf 54 und der Trennwand 58 angeordnet. In entsprechender Weise und in axi­ aler Ausrichtung damit ist ein vorderer Zylinderkörper 62 zwischen der Trennwand 58 und dem vorderen Zylinderkopf 56 angeordnet. Die vorderen und hinteren Zylinderköpfe 56 und 54, die Trennwand 58, und die vorderen und hinteren Zylinder­ körper 62 und 60 sind zusammen durch eine Vielzahl von Zugstangen 64 verbunden, welche durch Öffnungen im hinteren Zylinderkopf 54 und der Trennwand 58 laufen und in dem vorde­ ren Zylinderkörper 56 durch eine Gewindeverbindung verankert sind. Der Zusammenbau der gerade beschriebenen Teile des fluidgetriebenen Zylinders 52 bildet ein äußeres Gehäuse 60. Eine Rückwirkungs-, Rückstoß- oder reaktiv wirkende Kolben­ stange 66 ist in ihrer am hinteren Zylinderkopf 56 herausra­ genden Position gezeigt. Die reaktiv wirkende Kolbenstange 66 ist in axialer Ausrichtung mit der Längsachse des fluidge­ triebenen Zylinders 52. Die Kolbenstange 66 und eine vordere Kolbenstange 68 haben miteinander überstimmende Längsachsen. Ein Verbindungselement 70 mit zwei Öffnungen ist am freien Ende der vorderen Kolbenstange 68 befestigt. Auf beiden Sei­ ten der vorderen Kolbenstange 68 ist ein Lastbügel mit einer Bohrung 74 angeordnet.

Gemäß der in Fig. 3 gezeigten Seitenansicht ist der elektri­ sche Umformer 34 direkt oberhalb des fluidgetriebenen Zylin­ ders 52 montiert, um eine kompakte Anordnung beizubehalten. Der Umformer 34 ist auf der oberen Platte 26 durch eine Viel­ zahl von Bolzen 36 befestigt. Wie am besten in Fig. 5 zu se­ hen ist, haben die Seitenplatten 30 und 32 eine symmetrische Konfiguration und weisen jeweils eine eliptische Öffnung auf, welche den Zugang zum fluidgetriebenen Zylinder 52 ermög­ licht, welcher innerhalb des Stützrahmens 22 angeordnet ist. Die Seitenplatten 32 und 33 haben freitragende Stützarme 80 und 82, welche in eine vordere und obere Richtung herausste­ hen. Die Stützarme 80 und 82 haben Bohrungen 84 und 86, wel­ che zueinander axial ausgerichtet sind. Ein Schwenkzapfen 88 ist innerhalb eines Paares von Flanschlagern 90, 92 gelagert, welche in den Bohrungen 84 und 86 installiert sind. Der Schwenkzapfen 88 und seine Funktion werden im folgenden de­ tailliert beschrieben.

Die hintere Platte 28 des Stützrahmens 22 weist ein Paar von­ einander beabstandeter Sitze 94 und 96, welche auf jeder Seite einer zentral angeordneten Öffnung 98 in der hinteren Platte 28 positioniert sind, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Die Sitze 94 und 96 sind an der hinteren Platte 28 durch eine Reihe von Bolzen 102 befestigt. Die Sitze 94 und 96 weisen jeweils eine Bohrung 100 auf, welche zueinander axial ausge­ richtet sind und in welchen ein Schwenkblock 104 aufgenommen ist. Der Schwenkblock 104 bildet das Basislager für den hin­ teren Bereich des fluidgetriebenen Zylinders 52.

Im folgenden wird das obere Anschlußjoch 38 beschrieben, wel­ ches die Elektrode 46 trägt. Ein oberes Jochende 106 weist eine Klemmanordnung für die Bewegung der Elektrode 46 auf. Bolzen 108 stellen die notwendige Klemmkraft bereit, um die Elektrode 46 festzusetzen. Das obere Anschlußjoch 38 ist teilweise für den Durchfluß eines Kühlfluids wie Wasser ausgehöhlt. Eine Fluideingangsöffnung 110 ist in Verbindung mit dem Inneren der Elektrode 46. Eine Fluidauslaßöffnung 112 übernimmt den Kühlfluidausfluß der Elektrode 46. Der obere Jochanschluß 38 ist in zwei weit voneinander gespreizte Beine 114 und 116 gegabelt, wie am besten in Fig. 5 zu sehen ist. Der Viertelpunkt der Gabelung liegt in etwa bei der gebro­ chenen Linie 118, wie in Fig. 3 gezeigt. Der obere Jochan­ schluß 38 hat eine Anschlußplatte 120, die als Befestigungs­ punkt für den Anschlußbügel 52 dient.

Das untere Anschlußjoch hat eine Klemmvorrichtung zum Befe­ stigen der Elektrode 48. Bolzen 122 erzeugen die notwendige Klemmkraft zum Festsetzen der Elektrode 48. Der untere Joch­ anschluß hat eine Fluideingangsöffnung 124, welche in Verbin­ dung mit dem Inneren der Elektrode 48 ist, und der Kühl­ fluidausfluß läuft durch einen Fluidauslaßanschluß 126. Das untere Anschlußjoch 40 hat einen sich nach oben erstreckenden Arm 128, welcher durch einen Bolzen 130 an dem Lagerzapfen befestigt ist, und eine Anschlußplatte 131, an welcher der Anschlußbügel 44 befestigt ist. Eine Bohrung 133 ist in dem nach oben erstreckten Arm 128 angeordnet, wie in Fig. 5 zu sehen ist. Das untere Anschlußjoch 40 weist einen sich nach unten erstreckenden Lastbügel 132 in der Nähe der Elektrode 48 auf, welcher eine Bohrung 134 durch beide seiner Beine zur Aufnahme eines Stiftes 136 aufweist. Eine einstellbare Stange 138 ist an einem Ende durch den Stift 136 und am entgegenge­ setzten Ende durch einen Stift 140 aufgenommen, welcher am unteren Ende der voneinander beabstandeten Jochanschlüsse 142 und 144 angeschlossen ist. Das Profil dieses Jochanschlusses 142 ist in Fig. 3a zu sehen. Der Stift 140 wird durch zwei Anschlüsse gebildet, welche zylindrisch auf einem kubischen Joch geschwenkt sind, durch welches die einstellbare Stange 138 läuft. Der zylindrische Anschluß oder Stift 140 ist in einem Paar von Bohrungen 146 und 48 aufgenommen, und die Jochanschlüsse 142 und 144 haben ebenfalls eine zentral ange­ ordnete Bohrung 147, welche einen Stift 150 aufnimmt. Dieser Stift 150 läuft ebenfalls durch eine Öffnung 76 in dem äuße­ ren Ende des Anschlußstückes 70 (gezeigt in Fig. 7), welches an der vorderen Kolbenstange 68 des fluidgetriebenen Zylin­ ders 52 angeordnet ist. Die Jochanschlußstücke 142 und 144 haben eine Bohrung 153, welche am oberen Ende angeordnet ist, um den Lagerzapfen 88 aufzunehmen.

Die Anschlußbügel 42 und 44 sind am oberen Ende der Fig. 3 zu sehen. Ein Bügelanschluß 154 verbindet den Bügel 42 mit dem elektrischen Umformer 34. In ähnlicher Weise verbindet ein Bügelanschluß 156 den Bügel 44 mit dem elektrischen Umformer 34. Die hintere Platte 28 des Stützrahmens 22 weist eine zen­ tral angeordnete Öffnung 98 sowie vier zusätzliche Öffnung 158 auf, welche den Zugang zu den Zugstangen 24 ermöglichen und weiterhin gewichtsreduzierende Öffnungen in der hinteren Platte 28 bilden. Eine geeignete, nicht gezeigte Zugangsöff­ nung ist weiterhin an der hinteren Platte angeordnet, um den Zugang zum Fluidanschluß 310 zu ermöglichen. Die Sitze 94 und 96 sind an der hinteren Platte 28 mittels Bolzen 102 veran­ kert. Der Schwenkblock 104 ist in den Bohrungen 100 aufgenom­ men, und, wie bereits bemerkt, stellt das Basislager für den hinteren Teil des fluidgetriebenen Zylinders 52 dar. Der Schwenkblock 104 umfaßt eine zentral angeordnete Bohrung 160, welche in axialer Ausrichtung mit der Längsachse des fluidgetriebenen Zylinders 52 ist.

In Fig. 5 sind der Lagerzapfen 88 und die darauf angeordneten Komponenten zu sehen. Der Lagerzapfen 88 ist durch Flanschla­ ger 90 und 92 gelagert, welche in den Bohrungen 84 und 86 der Seitenplatten 30 und 32 aufgenommen sind. Die nach unten ge­ richteten Arme 114 und 116 des oberen Anschlußjoches 38 haben zentral angeordnete Zwischenanschlußstücke 162 und 164, in welchen Bohrungen 166 und 168 angeordnet sind. Die Bohrungen 166 und 168 tragen den Lagerzapfen 88. Die Beine 114 und 116 haben weiterhin untere Erweiterungen 170 und 172, welche End­ anschlüsse 174 und 176 mit den Bohrungen 178 und 180 aufwei­ sen. Die Bohrungen 178 und 180 nehmen Stifte 182 und 184 auf, welche die Endanschlüsse 174 und 176 mit dem Paar Lastbügel 72 verbinden, welche am vorderen Zylinderkopf 56 des fluidge­ triebenen Zylinders 52 befestigt sind. Die Stifte 182 und 184 lagern die vordere Hälfte des fluidgetriebenen Zylinders 52.

Fig. 6 zeigt die einstellbare Stange 138 und ihre Endverbin­ dungen. Der Stift 140 ist innerhalb der Bohrungen 146 und 148 der Jochanschlüsse 142 und 144 gezeigt. Die Bohrung 134 durch beide Beine des Anschlußbügels 132 umfaßt den Stift 136.

Gemäß Fig. 7 weist der fluidgetriebene Zylinder 52 eine zen­ tral angeordnete Trennwand 58 sowie vordere hintere Zylinder­ köpfe 56 und 54 auf, welche durch die vorderen und hinteren Zylinderkörper 62 und 60 voneinander beabstandet gehalten sind. Der hintere Zylinderkopf 54 hat ein Zylinderkopflager 186, welches in einer axial ausgerichteten Bohrung 188 aufge­ nommen und durch einen Springring 190 festgehalten ist. Die reaktiv wirkende Kolbenstange 66 weist an ihrem Ende 192 ein Gewinde auf, um mit dem Schwenkblock 104 gemäß Fig. 3 verbun­ den zu werden. Die Kolbenstange 66 hat einen Bereich mit re­ duziertem Durchmesser 194, welcher einen reaktiv wirkenden Kolben 196 trägt, der von Scheiben 198 und 200 flankiert ist. Eine Hülse 202 ist über dem Bereich reduzierten Durchmessers angeordnet und gegen die Scheibe 202 gelagert. Ein Kolbenstop 204 ist mit Widerlagern gegen die Enden der Kolbenstange 66 und die Hülse 202 angeordnet. Die Kolbenstange 66, die Schei­ ben 198 und 200, die Hülse 202 und der Kolbenstop 204 sind durch die Anordnung eines Bolzens 206 in einer Gewindebohrung 208 am Ende der Kolbenstange 66 zu einer Einheit verbunden. Die Kolbenstange 66 hat eine axial ausgerichtete Bohrung 210, welche am Gewindeende 192 beginnt und bei den radial ausge­ richteten Bohrungen 212 und 214 endet. Die Hülse 202 umfaßt ihre nahe der Scheibe 200 angeordneten Kerben, um nicht den Zugang zu den Enden der radial ausgerichteten Bohrung 212 und 214 zu versperren. Ein Schwimmkolben 216, welcher eine axial ausgerichtete Bohrung 218 aufweist, ist über die Hülse 202 angeordnet, so daß er in gleitender Verbindung mit dieser ist. Der Schwimmkolben 216 hat an einer Oberfläche eine durch eine Mehrzahl von Bolzen 222 befestigte Klemmplatte 220.

Die vordere Kolbenstange 68 besteht aus einem hinteren Kol­ benstangenbereich 224 und einem vorderen Kolbenstangenbereich 226. Der hintere Kolbenstangenbereich 224 hat einen teilweise mit Gewinde versehenen Bereich reduzierten Durchmessers 228 und einen mittleren Bereich 230. Eine Schulter 232 ist an der Verbindung des Bereiches mit reduzierten und mittleren Durch­ messer 228 und 230 gebildet. Ein hinterer Kolben 234 ist auf dem Bereich reduzierten Durchmessers 228 angeordnet und gegen die Schulter 230 gelagert. Eine Gewindenuß 236 ist am Bereich reduzierten Durchmessers 228 angeordnet, um den hinteren Kol­ ben fest in Verbindung zur Schulter 232 zu bringen. Der Be­ reich mittleren Durchmessers 230 ist durch eine Bohrung 238 in der Trennwand 58 geführt. Das vordere Ende, in Fig. 7 ge­ sehen das rechte Ende, des hinteren Kolbenstangenbereichs 224 endet mit einem Flansch 240 größeren Durchmessers gegenüber dem Bereich mittleren Durchmessers 230. Der hintere Kolben­ stangenbereich 224 umfaßt eine große axial ausgerichtete Boh­ rung 224, welche die freie Bewegung des Kolbenstops 204 und der Kolbenstange 66 in ihrem Inneren ermöglicht. Zwei radial ausgerichtete Bohrungen 244 und 246 sind im Bereich mittleren Durchmessers 230 angeordnet, so daß sie die axial ausgerich­ tete Bohrung 242 kreuzen.

Der vordere Kolbenstangenbereich 226 hat die Form einer Hülse mit einem äußeren Durchmesser 248. Der vordere Kolbenstangen­ bereich 226 weist eine innere Bohrung 250 auf, welche an ih­ rem vorderen Ende mit einer Schulter 252 endet, welche nahe zu einer Bohrung 254 mit kleinerem Durchmesser endet. Ein Verbindungselement 256 ist innerhalb der inneren Bohrung 250 aufgenommen und gegen die Schulter 252 mit seinem vorderen Ende gelagert. Der Flansch 240 des hinteren Kolbenstangenbe­ reichs 224 paßt in die innere Bohrung 250 des vorderen Kol­ benstangenbereichs 226, so daß es in Verbindung mit dem Ver­ bindungselement 256 ist. Ein vorderer Kolben 258 ist auf dem Bereich mittleren Durchmessers 230 des hinteren Kolbenstan­ genbereichs 224 nahe und in Kontakt mit dem Flansch 240 ange­ ordnet. Der vordere Kolben 258 ist weiterhin gegen ein Ende 260 des vorderen Kolbenstangenbereichs 226 gelagert. Eine Reihe Bolzen 262 werden zur Befestigung des vorderen Kolbens 258 am Ende 260 des vorderen Kolbenstangenbereichs 286 ver­ wendet. Durch das Anbringen der Bolzen 262 werden der hintere Kolbenstangenbereich 224, der vordere Kolbenstangenbereich 226, der vordere Kolben 258 und das Verbindungselement 256 fest zusammen verbunden.

Der vordere Zylinderkopf 56 besteht aus zwei Teilen, einem Halteelement 264 und einem Kolbenstangenlager 266. Das Halte­ element 264 weist zwei Lastbügel als integralen Teil auf, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Eine Lüftungsschraube 268 ist in eine Bohrung 270 in der Wand des Halteelements 264 eingeschraubt. Das Halteelement 264 weist weiterhin eine innere Bohrung 272 auf, welche in axialer Ausrichtung mit der Vorrichtung 20 an­ geordnet ist. Eine Bohrung 274 mit etwas größerem Durchmesser ist nahe der Bohrung 272 angeordnet und eine radial er­ streckte Wand 276 verbindet die Bohrungen 272 und 274. Das Kolbenstangenlager 266 hat eine innere Bohrung 278, durch welche der vordere Kolbenstangenbereich 226 läuft sowie wei­ terhin einen radial erstreckten Flansch 280, welcher gegen die radial ausgenommene Wand 276 des Halteelements 264 gegen­ gelagert ist. Eine Vielzahl über den Umfang angeordneter und voneinander beabstandeter Bolzen 282 halten das Halteelement 264 und das Kolbenstangenlager 266 zusammen.

Die Trennwand 58 weist eine Gewindebohrung 284 in ihrer äuße­ ren Wand auf. Eine weitere teilweise mit Gewinde versehene Bohrung 290 ist in der Außenwand der Trennwand 58 angeordnet. Eine querlaufende Bohrung 292 verbindet die Gewindebohrung 290 mit einer Kammer 294, welche zwischen der vorderen Fläche der Trennwand 58 und der hinteren Oberfläche des vorderen Kolbens 258 gebildet ist. Die Kammer 294 ist in Verbindung mit der Kammer 296, die im Bereich mittleren Durchmessers 230 des hinteren Kolbenstangenbereichs 224 über die radial ausge­ richteten Bohrungen 244 und 246 verbunden. Die Trennwand 58 weist einen Ausschnitt 298 auf, um einen Anschluß 300 des hinteren Kolbens 234 aufzunehmen. Diese Anordnung ermöglicht, daß der hintere Kolben 234 in enge Verbindung mit der hinte­ ren Wand 302 der Trennwand 58 läuft. Eine vordere Wand 304 des vorderen Kolbens 258 sowie der vordere Zylinderkopf 56 bilden ebenfalls eine Kammer 308.

Der hintere Zylinderkopf 54 umfaßt eine Gewindebohrung 310 in der äußeren Wand. Die Gewindebohrung ist in Verbindung mit einer Kammer 312, welche zwischen der vorderen Wand des hin­ teren Zylinderkopfes 54 und der hinteren Fläche des reaktiv wirkenden Kolbens 196 gebildet ist. Die Bohrung 210 und die radial ausgerichteten Bohrungen 212 und 214 stehen in Verbin­ dung mit einer Kammer 314, die zwischen der vorderen Fläche des hinteren Kolbens 196 und der hinteren Fläche des Schwimm­ kolbens 216 gebildet ist. Eine weitere Kammer 316 ist zwi­ schen der vorderen Fläche des Schwimmkolbens 216 und der hin­ teren Fläche des hinteren Kolbens 234 gebildet. Die Kammer 316 steht in direkter Verbindung mit der Kammer 296.

In Fig. 8 sind die Zugstangen 64 in angezogener Position ge­ zeigt. Die Zugstangen 64 haben einen Sechskantkopf 318 neben der hinteren Oberfläche des hinteren Zylinderkopfes 54. Das entgegengesetzte Ende der Zugstange 64 ist ein Gewindeende 320, welches mit Gewindebohrungen 322 in dem vorderen Zylin­ derkopf 56 zusammenwirkt.

Gemäß Fig. 9 sind die Ecken 324 des hinteren Zylinderkopfes, der Trennwand 58 und des vorderen Zylinderkopfes 56 gebrochen bzw. abgeschrägt, um das Gewicht der gesamten fluidgetriebe­ nen Zylinderanordnung zu reduzieren. Das Verbindungselement 70 ist in der Mittel des vorderen Kolbenstangenbereichs 226 gezeigt. Ein Stift 326 ist, wie am besten in Fig. 7 zu sehen ist, in dem Verbindungselement 256 aufgenommen.

In Fig. 10 ist der vordere Kolbenstangenbereich 226 und das Verbindungselement 256 gezeigt. Der Stift 326 ist in einer Bohrung 328 aufgenommen und hat eine sich axial erstreckende Bohrung 330, in welche isolierende Endkappen 332 aufgenommen sind.

Zwischen den benachbarten Komponenten sind verschiedene iso­ lierende Materialien zu verwenden, um die Funktion des elek­ trischen Systems zu gewährleisten. Weiterhin sind Dichtungen wie O-Ringe und dergleichen nicht besonders identifiziert.

Im folgenden wird der Zusammenbau und der Betrieb der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung beschrieben.

Der Zusammenbau ist sehr direkt. Das Zylinderkopflager 186 wird in dem hinteren Zylinderkopf 54 angeordnet. Die reaktiv wirkende Kolbenstange 66 wird durch das Zylinderkopflager 186 gedrückt. Der reaktiv wirkende Kolben 196, die Scheiben 198 und 200, der Schwimmkolben 216 mit seiner Klemmplatte 220, sowie die Hülse 202 werden dann in entsprechender Position auf der reaktiv wirkenden Kolbenstange 66 positioniert. Der Kolbenstopp 204 wird auf dem Bolzen 206 angeordnet, welcher dann in die Gewindebohrung 208 im Ende der reaktiv wirkenden Kolbenstange 66 eingeschraubt wird. Der hintere Zylinderkör­ per 60 wird dann über dem reaktiv wirkenden Kolben 196 und dem Schwimmkolben 216 angeordnet. Dieser Unteraufbau wird dann beiseite gelegt.

Ein weiterer Unteraufbau wird durch das Verbindungselement 70, den Stift 326, den Adapter 256, die vordere Kolbenstange 68, den hinteren Kolbenstangenbereich 224 und den vorderen Kolben 258 aufgebaut. Dieses wird durch Ausrichten des Ele­ ments 70 mit der Bohrung 238 in dem Adapter 256 und Einsetzen des Stiftes 326 durchgeführt, um das Element 70 am Adapter 256 zu befestigen. Der Verbindungsanschluß 256 mit dem Ele­ ment und dem angeordneten Stift wird dann in die Bohrung 250 der vorderen Kolbenstange 68 eingesetzt. Der Flansch 240 des hinteren Kolbenstangenbereichs 224 wird gegen das Ende des Adapters 250 gelagert. Der vordere Kolben 258 wird dann auf den Bereich mittleren Durchmessers des hinteren Kolbenstan­ genbereichs 224 gedrückt, bis er gegen den vorderen Kolben­ stangenbereich 226 der vorderen Kolbenstange 68 anschlägt und dann mit den Bolzen 262 befestigt. Dieser separate Unterauf­ bau wird dann an der Trennwand 58 und dem hinteren Kolben 234 durch Drücken des hinteren Kolbenstangenbereichs 224 durch die Trennwand 58 und anschließendes Montieren des vorderen Kolbens 258 auf dem Bereich reduzierten Durchmessers 228 des hinteren Kolbenstangenbereichs und Sichern des hinteren Kol­ bens durch die Nuß 236.

Der vorher beiseite gelegte hintere Unteraufbau wird dann in axialer Ausrichtung angeordnet, so daß das vordere Ende der reaktiv wirkenden Kolbenstange 66 in die axial ausgerichtete Bohrung 242 in dem hinteren Kolbenstangenbereich 224 einge­ führt ist. Die Zugstangen 64 werden dann installiert, um den fluidgetriebenen Zylinder 52 als eine Arbeitseinheit zusammenzuhalten.

Der zusammengebaute fluidgetriebene Zylinder 52 wird dann in­ nerhalb des Stützrahmens 22 angeordnet. Der Lagerblock 104 wird an dem Gewindeende 192 der Kolbenstange 66 angeordnet. Die Sitze 94 und 96 werden auf den Enden des Lagerblocks 104 positioniert und dann an der hinteren Platte 28 mit den Bol­ zen 102 befestigt. Der elektrische Umformer 34 wird auf der oberen Platte 26 des Stützrahmens 22 durch die Bolzen 36 be­ festigt. Der Lagerzapfen 88 wird durch die Bohrungen 84 und 86 der Lagerarme 80 und 82, die Bohrungen 166 und 168 im obe­ ren Anschlußjoch 38, die Bohrung 153 im Jochanschluß 142 und 144, und die Bohrung 133 in dem sich nach oben erstreckenden Arm 128 des unteren Anschlußjochs 40 geführt. Das untere An­ schlußjoch 40 wird dann durch den Bolzen 130 am Lagerstift 88 befestigt. Der Stift 150 wird dann durch die Bohrungen 147 in den Jochanschlüssen 142 und 144 und durch die Bohrung 142 im Anschluß 70 eingesetzt. Die Stifte 182 und 184 werden dann durch die Lastbügel 72 und die Bohrungen 178 und 180 des obe­ ren Anschlußjoches 38 eingesetzt. Die einstellbare Stange 138 wird an beiden unteren Enden der Jochanschlüsse 142 und 144 mit dem Stift 140 befestigt. Das andere Ende der einstellba­ ren Stange 138 wird dann mit dem Lastbügel 132 des unteren Anschlußjoches 40 mit dem Stift 136 verbunden. Die An­ schlußbügelanschlüsse 154 und 156 werden dann an elektrischen Umformer 134 befestigt. Die Anschlußbügel 42 und 44 werden zwischen den Anschlußbügelanschlüssen 154 und 156 und den entsprechenden Jochanschlüssen 38 und 40 angeordnet. Die Elektroden 46 und 48 werden in den oberen und unteren Jochan­ schlüssen 38 und 40 eingesetzt. Fluidverbindungen für Kühlung und Betrieb sowie zusätzliche elektrische Verbindungen können dann vervollständigt werden. Nach dem Zusammenbau ist der fluidgetriebene Zylinder 52 in einem Betriebszustand, d. h., er ist vollständig in dem Behälter des Stützrahmens 22 einge­ hängt, jedoch nicht damit in Kontakt. Der fluidgetriebene Zy­ linder 52 ist schwenkbar am hinteren Ende und vollständig durch den Schwenkblock 104 gelagert, während die gesamte La­ gerung des vorderen Bereichs durch die Verbindung mit dem oberen Anschlußjoch 38 durchgeführt ist. Somit kann dann das äußere Gehäuse 65 des fluidgetriebenen Zylinders 52 vollstän­ dig hinsichtlich des dieses umgebenden Stützrahmens 22 schwenken. Weiterhin kann das äußere Gehäuse 65 relativ zu der reaktiv wirkenden Kolbenstange 66 und der vorderen Kol­ benstange 68 bewegt werden.

Die vorliegende Erfindung wird in gleicher Weise gut mit ei­ nem Scheren- oder Kniegelenksystem wie oben beschrieben, oder mit einem linearen System arbeiten, welches im folgenden zur Beschreibung eines Betriebsschrittes eines Ausführungsbei­ spiels der Erfindung beschrieben werden wird.

Fig. 11 ist die schematische Seitenansicht eines Ausgleichs­ zylinders der in einem einzelnen Arbeitstakt festklemmt, wo­ bei die angeordneten Elektroden 46 und 48 in einer geöffneten Position hinsichtlich des Werkstückes 50 gezeigt sind. Fluid­ druck wird an die Kammer 312 angelegt und bewirkt, daß das äußere Gehäuse 65 sich nach links bewegt, während die reaktiv wirkende Kolbenstange 66 in ihrer festen Position gehalten ist. Während das äußere Gehäuse 65 nach links bewegt wird, erreicht die Elektrode 46 das Werkstück 50. Fluiddruck wird dann an die Kammer 316 angelegt und wirkt auf den hinteren Kolben 234, wodurch dieser nach rechts bewegt wird. Während der hintere Kolben 234 sich nach rechts bewegt, führt die vordere Kolbenstange 68 die Elektrode 48 in Richtung des Werkstückes 50, um das Werkstück zu klemmen.

Fig. 12 zeigt die Elektroden 46 und 48 in einer geschlossenen Position. Da die effektive Arbeitsfläche des reaktiv wirken­ den Kolbens 196 in Richtung der Kammer 312 kleiner ist als die Fläche des hinteren Kolbens 234 in Richtung der Kammer 316, muß der entsprechende Fluiddruck so ausbalanciert wer­ den, daß keine einseitige Kraft durch eine der beiden Elek­ troden 46 oder 48 auf das Werkstück ausgeübt wird.

Nach dem Schweißvorgang wird der Fluiddruck in den Kammern 312 und 316 entspannt und Fluiddruck auf die Kammer 288 ange­ legt. Die Druckreaktion gegen die Fläche des hinteren Kolbens 234 bewirkt, daß die vordere Kolbenstange 68 sich vom dem Werkstück 50 wegbewegt. Wenn der hintere Kolben seine am wei­ testen links liegende Position erreicht hat, wird das äußere Gehäuse 65 sich nach rechts bewegen, wodurch die Elektrode 48 von dem Werkstück 50 wegbewegt wird. Die Kammer 288 wird ent­ lüftet, wenn der Roboter in seine nächste Arbeitsposition be­ wegt wird, um den nächsten Schweißvorgang zu beginnen, und der Schweißzyklus wird wieder gestartet.

In Fig. 13 ist schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel gezeigt, wobei in zwei Arbeitstakten ein Klemmen durch einen Ausgleichszylinder bewirkt wird, durch welchen die Elektroden 46 und 48 in einer geöffneten Position hinsichtlich des Werk­ stückes 50 sowie in einer mittleren Position angeordnet wer­ den können. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Schwimmkol­ ben 216 im vorderen Bereich der nach hinten laufenden Kolben­ stange 66 angeordnet. Während der einleitenden Startposition befinden sich die Elektroden 46 und 48 an ihren äußersten Ab­ standspositionen zum Werkstück 50. Weiterhin ist das Gehäuse 65 in der gezeigten Startposition in seiner am weitesten rechts liegenden Position bewegt. Der Schwimmkolben 216 und der hintere Kolben 234 liegen nahe zum reaktiv wirkenden Kol­ ben 196.

Wie in Fig. 14 zu sehen, ist die Elektrode 48 in eine mitt­ lere Position in Richtung des Werkstückes 50 bewegt. Fluid­ druck ist an die Kammer 314 angelegt, wodurch der Schwimmkol­ ben 216 gegen den hinteren Kolben 234 zur Anlage kommt. Der Schwimmkolben 216 und der hintere Kolben 230 bewegen sich dann zusammen nach rechts, bis der Schwimmkolben 216 seine Stopposition gegen den Kolbenstop 214 erreicht hat. Die Fort­ bewegung des hinteren Kolbens 230 nach rechts trägt die Elek­ trode 48 in eine mittlere Position in Richtung des Werkstücks 50.

Gemäß Fig. 15 ist Fluiddruck in der Kammer 288 entspannt und in der Kammer 314 aufrechterhalten. Anschließend wird Fluid­ druck an die Kammern 312 und 316 angelegt. Der hintere Kolben 234 bewegt sich nach rechts, wodurch die Elektrode 48 in Kon­ takt mit dem Werkstück 50 kommt. Gleichzeitig bewegt sich das Gehäuse 65 nach links, wodurch die Elektrode in Kontakt mit dem Werkstück 50 gelangt. Nach dem Schweißen können die Elek­ troden 46 und 48 zur Mittel- oder Zwischenposition zurückge­ führt werden, indem der Fluiddruck in den Kammer 312 und 316 entspannt, und Fluiddruck auf die Kammer 288 angelegt wird, was bewirkt, daß der hintere Kolben 234 nach links und das äußere Gehäuse 65 nach rechts bewegt werden. Die Elektroden 46 und 48 können in die vollgeöffnete Position oder Startpo­ sition bewegt werden, indem der Fluiddruck in der Kammer 314 entspannt wird.

In Fig. 16 ist schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, wobei ein Mehrkolbenschwerkrafterzeu­ gungssystem gezeigt ist, wobei die Elektroden 46 und 48 in der geöffneten Position hinsichtlich des Werkstückes gezeigt sind. Bei diesem Beispiel ist die Trennwand 58 am äußeren Ge­ häuse 65 rechts des hinteren Kolbens 234 befestigt. Der vor­ dere Kolben 258 ist zur vorderen Kolbenstange 68 zwischen der Trennwand 58 und dem rechten Ende des äußeren Gehäuse 65 be­ festigt. In der einleitenden Startposition, die in Fig. 16 gezeigt ist, sind der reaktiv wirkende Kolben 196, der Schwimmkolben 216 und der hintere Kolben 234 alle in ihrer am meisten links liegenden Position nahe dem linken Ende des äußeren Gehäuses 65.

Gemäß Fig. 17 ist die Elektrode 48 in eine Zwischenposition hinsichtlich des Werkstückes 50 bewegt. Die Elektrode 48 wird in diese Position bewegt durch Einleiten von Fluiddruck in die Kammer 314, wodurch der Schwimmkolben 216 nach rechts be­ wegt wird und dabei den hinteren Kolben 234 nach trägt. Der Druck in der Kammer 314 wird aufrechterhalten.

Wie in Fig. 18 zu sehen ist, sind die Elektroden 46 und 48 in Kontakt mit dem Werkstück 50. Fluiddruck wird auf die Kammern 312 und 316 angelegt, sowie auf die Kammer 294. Die Kammern 316 und 294 können von einer herkömmlichen Quelle her unter Druck gesetzt werden. Die durch die Elektroden 46 und 48 aus­ geübte Kraft ist entsprechend erhöht, da durch die Verbindung des hinteren Kolbens 234 und des vorderen Kolbens 258, die zusammenwirken, die Fläche vergrößert wurde. Während des Vor­ schubs des vorderen Kolbens 258 nach rechts wird die Kammer 308 entlüftet. Die Elektroden 46 und 48 werden in ihre Zwi­ schen- oder mittlere Position durch Entspannen des Drucks in den Kammern 312, 316 und 294 und Anlegen von Druck auf die Kammer 288 zurückgeführt. Die Elektroden 46 und 48 können in die vollgeöffnete Position durch Entspannen des Drucks in der Kammer 314 und Aufrechterhalten des Drucks in der Kammer 288 zurückgeführt werden.

Das Unterdrucksetzen und Entlüften der zum Zwecke der Be­ schreibung des Betriebs der in den verschiedenen Ausführungs­ beispiele beschriebenen Kammern kann durch die Verwendung von Zwei- oder Dreiwegventilen verbessert werden, wie es für den Fachmann offensichtlich ist. Weiterhin wurde der Term Fluid­ druck während der Beschreibung verwendet, wobei diese Termi­ nologie sowohl Flüssigkeiten sowie Öl und dergleichen als auch Gasmedien wie Luft und dergleichen umfaßt.

Claims (21)

1. Vorrichtung (20) zum Antrieb eines Werkzeuges (46; 48) auf ein Werkstück (50) zu und von diesem weg, welche umfaßt:

• - einen Stützrahmen (22),
• - einen auf diesem Stützrahmen (22) befestigten fluidgetriebenen Zylinder (52), der
  ein Gehäuse (65) mit zwei einander gegenüberliegenden Enden,
  eine rückwirkende Kolbenstange (66), die von einem Ende des Gehäuses (65) ausgeht, und
  eine vordere Kolbenstange (68), die vom gegenüber­ liegende Ende des Gehäuses (65) ausgeht, aufweist,
• - einen Schwenkblock (104) zur schwenkbaren Befestigung der rückwirkenden Kolbenstange (66) am Stützrahmen (22), wobei dieses Mittel (104) zwischen der rückwirkenden Kolbenstange (66) und dem Stützrahmen (22) angeordnet ist,
• - ein Verbindungselement (70) zur schwenkbaren Befestigung der vorderen Kolbenstange (68) an einem zweiten Teil des Werkzeuges (48) und
• - einen Lastbügel (72) zu einer solchen Befestigung des Gehäuses (65) des fluidgetriebenen Zylinders (52) an einem ersten Teil (46) des Werkzeuges, daß die Rela­ tivbewegung zwischen der rückwirkenden Kolbenstange (66), der vorderen Kolbenstange (68) und dem Gehäuse (65) die Bewegung des ersten Teils (46) und des zweiten Teils (48) des Werkzeuges zum Werkstück (50) und von diesem weg bewirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, worin der Stützrahmen (22) außerdem Stützarme (80; 82) zur Befestigung des ersten Teils (46) des Werkzeuges am Stützrahmen (22) umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Lastbügel (72) zur Be­ festigung des Gehäuses (65) des fluidgetriebenen Zylin­ ders (52) am ersten Teil (46) des Werkzeuges weiter um­ faßt:

• - ein erstes, das Werkzeug tragende Anschlußjoch (38), das zwischen dem ersten Teil (46) des Werkzeuges und dem Gehäuse (65) angeordnet ist und
• - einen Endteil (162; 164), der am Gehäuse (65) be­ festigt ist,
• - einen gegenüberliegenden Endteil (106), der am Werkzeug (46) befestigt ist, und
• - einen Zwischenteil (114; 116), der am Stützarm (80; 82) zur Befestigung des ersten Teils (46) des Werk­ zeuges am Stützrahmen (22) befestigt ist, aufweist, und
• - ein zweites, das Werkzeug tragende Anschlußjoch (40), dessen eines Ende am Stützarm (80; 82) zur Befesti­ gung des ersten Teils (46) des Werkzeuges am Stütz­ rahmen (22) und dessen gegenüberliegendes Ende am Werk­ zeug (48) befestigt ist, wobei das Verbindungselement (70) zur schwenkbaren Befestigung der vorderen Kolbenstange (68) am zweiten Teil (48) des Werkzeuges
• - einen Jochanschluß (142), dessen eines Endteil an dem zweiten, das Werkzeug tragenden Anschlußjoch (40) befestigt ist,
• - einen gegenüberliegenden Endteil, der an dem oberen Anschlußjoch (38) zur Befestigung des ersten Teils (46) des Werk­ zeuges am Stützrahmen (22) befestigt ist, und
• - einen Zwischenteil (150), der an der vorderen Kol­ benstange (68) befestigt ist, aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, worin der Anschlußbügel (44) zur Befestigung des ersten Teils (46) des Werkzeuges am Stützrahmen (22) außerdem umfaßt:

• - ein Paar beabstandeter Seitenplatten (30; 32),
• - einen ersten freitragenden Stützarm (80), der an einer der beabstandeten Seitenplatten (30) befestigt ist,
• - einen zweiten freitragenden Stützarm (82), der an der anderen Seitenplatte (32) befestigt ist, wobei je­ weils einer der Stützarme (80; 82) von entsprechend einer der Seitenplatten ausgeht und jeder eine Bohrung (84; 86) aufweist, die zu der anderen axial ausgerich­ tet ist, und
• - einen ersten Stift (88), der in den axial ausge­ richteten Bohrungen (84; 86) der ersten und zweiten freitragenden Stützarme (80; 82) befestigt ist, umfaßt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, worin der Anschlußbügel (44) zur Be­ festigung des ersten Teils (46) des Werkzeuges am Stützrahmen (22) darüber hinaus umfaßt:

• - ein Paar voneinander beabstandeter Seitenplatten (30; 32),
• - einen ersten freitragenden Stützarm (80), der an einer der Seitenplatten (30) befestigt ist,
• - einen zweiten freitragenden Stützarm (82), der an der anderen Seitenplatte (32) befestigt ist, wobei je­ weils einer der Stützarme (80; 82) von entsprechend einer der Seitenplatten ausgeht und jeder eine Bohrung (84, 86) aufweist, die zu der anderen axial ausgerich­ tet ist, und
• - einen ersten Stift (88), der in den axial ausge­ richteten Bohrungen (84; 86) der ersten und zweiten freitragenden Stützarme (80; 82) befestigt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, worin der Zwischenteil (114; 116) des ersten, das Werkzeug tragenden An­ schlußjoches (38) am ersten Stift (88) und auch das eine Ende des zweiten, das Werkzeug tragenden An­ schlußjoches (40) am ersten Stift (88) befestigt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, 3, 4 oder 6, wobei der Schwenkblock (104) zur schwenkbaren Befestigung der rückwirkenden Kolbenstange (66) an dem Stützrahmen (22) weiter beinhaltet:

• - daß die am Stützrahmen (22) befestigte Rückwand (28) mehrere Bohrungen aufweist,
• - daß die rückwirkende Kolbenstange (66) von einem Ende des Gehäuses (65) durch eine der Bohrungen in der Rückwand läuft,
• - daß das Schwenklager (104) an der rückwirkenden Kolbenstange (66) und an der Rückwand (28) befestigt ist, und
• - daß die Sitze (94; 96) zu einer solchen Befestigung des Schwenklagers (104) an der Rückwand (28) so ange­ ordnet sind, daß sich das Gehäuse (65) relativ zur rückwirkenden Kolbenstange (66) bewegt und die rück­ wirkende Kolbenstange (66) bezüglich der Rückwand (28) ausschwenkt

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, 6 oder 7, worin das Verbindungselement (70) zur schwenkbaren Befestigung der vorderen Kolbenstange (68) am zweiten Teil (48) des Werkzeuges außerdem

• - zwischen dem Zwi­ schenteil des Jochanschlusses (142) und der vorderen Kolbenstange (68) angeordnet ist,
• - eine verstellbare Stange (138), die zwischen dem einen Endteil des Jochanschlusses (142) und dem zwei­ ten, das Werkzeug tragenden Anschlußjoch (40) befestigt ist, und
• - einen Lastbügel (132) zur Befestigung der verstellbaren Stange (138) am zweiten, das Werkzeug tragenden An­ schlußjoch (40) und dem einen Endteil des Jochanschlus­ ses (142) umfaßt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3, worin das erste werkzeug­ tragende Anschlußjoch (38), zu einem Paar Schenkeln ge­ gabelt ist, von denen jeder am Gehäuse (65) des fluid­ getriebenen Zylinders (52) befestigt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der fluidgetriebene Zylinder (52) in dem Stützrahmen (22) aufgehängt ist, um eine Längs- und Schwenkbewegung relativ zu diesem zu ermöglichen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, welche außerdem umfaßt:

• - einen Umformer (34), der neben dem fluidgetriebenen Zylinder (52) angeordnet ist,
• - ein Paar Anschlußbügel (42, 44), die jeweils gegen­ überliegende Enden aufweisen, wobei ein Ende am Umfor­ mer (34) und das gegenüberliegende Ende eines der An­ schlußbügel (42) an dem ersten Teil (46) des Werk­ zeuges, einer Schweißelektrode, befestigt ist und das gegenüberliegende Ende des anderen Anschlußbügels (44) an dem zweiten Teil (48) des Werkzeuges, einer Schweiß­ elektrode befestigt ist, und
• - eine elektrische Stromversorgung, die am Umformer (34) angeschlossen ist, wodurch, wenn der erste und zweite Teil des Werkzeuges (46; 48) das Werkstück (50) erfassen, der Umformer (34) betätigt wird, um Strom an die Elektroden anzulegen und das Werkstück (50) zu schweißen.

12. Fluidgetriebener Zylinder (52), insbesondere zur Verwendung bei einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, mit einer Längsachse, welcher umfaßt:

• - einen hinteren Zylinderkopf (54) mit einer durch­ gehenden Bohrung (188),
• - einen vorderen Zylinderkopf (56) mit einer durch­ gehenden Bohrung, wobei der vordere Zylinderkopf (56) in einem festgelegten Abstand zum hinteren Zylinderkopf (54) angeordnet ist,
• - einen Zylinderkörper (60; 62), der zwischen dem vorderen (56) und hinteren (54) Zylinderkopf schwimmend befestigt ist,
• - einen vorderen Kolben (258), der innerhalb des Zy­ linderkörpers (60; 62) angeordnet ist, wobei der vor­ dere Kolben (258) eine vordere Oberfläche hat,
• - eine vordere Kolbenstange (68), die an der vorderen Oberfläche des vorderen Kolbens (258) befestigt ist, wobei die vordere Kolbenstange (68) außerdem durch die Bohrung des vorderen Zylinderkopfes (56) läuft,
• - einen rückwirkenden Kolben (196), der innerhalb des Zylinderkörpers (60; 62) zwischen dem vorderen Kolben (258) und dem hinteren Zylinderkopf (54) angeordnet ist, wobei der rückwirkende Kolben (196) eine hintere Oberfläche hat,
• - eine rückwirkende Kolbenstange (66), die an der hinteren Oberfläche des rückwirkenden Kolbens (196) be­ festigt ist, wobei die rückwirkende Kolbenstange (66) außerdem durch die Bohrung (188) des hinteren Zylinder­ kopfes (54) läuft,
• - eine vordere Kammer (288), die durch die vordere Oberfläche des vorderen Kolbens (258), den Teil der vorderen Kolbenstange (68), der innerhalb des Zylinder­ körpers (60; 62) liegt, und den vorderen Zylinderkopf (56) begrenzt wird,
• - eine hintere Kammer (312), die durch die hintere Oberfläche des rückwirkenden Kolbens (196), den Teil der rückwirkenden Kolbenstange (66), der innerhalb des Zylinderkörpers (60; 62) liegt, und den hinteren Zylin­ derkopf (54) begrenzt wird,
• - eine mittlere Kammer (316), die zwischen dem vorde­ ren (196) und dem hinteren (234) Kolben angeordnet ist, und
• - Fluidein- und -auslaßöffnungen, die in der hinteren Kammer (312), mittleren Kammer (316) und vorderen Kam­ mer (288) zu deren Verbindung angeordnet sind, wodurch Fluid unter Druck auf die mittlere Kammer (316) und die hintere Kammer (312) durch die Fluideinlaßvorrichtung angelegt wird, um den vorderen Kolben (258) in eine Richtung und den Zylinderkörper (60; 62) in die ent­ gegengesetzte Richtung zu bewegen, während der rück­ wirkende Kolben (196) und die daran befindliche rück­ wirkende Kolbenstange (66) in einer festen Position verbleiben und die Fluidauslaßvorrichtung die vordere Kammer (288) entlüftet, wodurch außerdem die Fluid­ auslaßvorrichtung ermöglicht, daß das Fluid unter Druck in der hinteren Kammer (312) und mittleren Kammer (316) entspannt wird, während gleichzeitig Fluid unter Druck an die vordere Kammer (288) durch die Fluideinlaß­ vorrichtung angelegt wird, um den vorderen Kolben (258) in die entgegengesetzte Richtung und den Zylinderkörper (60; 62) in die erste Richtung zu bewegen, während der hintere rückwirkende Kolben (196) und die daran befind­ liche rückwirkende Kolbenstange (66) in einer festen Position verbleiben.

13. Fluidgetriebener Zylinder nach Anspruch 12, welcher außerdem umfaßt:

• - einen Schwimmkolben (216) mit einer Bohrung, der Schwimmkolben (216) in dem Zylinderkörper (60) zwi­ schen dem vorderen Kolben (258) und dem rückwirkenden Kolben (196) in der mittleren Kammer (314) angeordnet ist, um eine erste mittlere Kammer (316) zwischen dem Schwimmkolben (216) und dem vorderen Kolben (258) und eine zweite mittlere Kammer (314) zwischen dem rück­ wirkenden Kolben (196) und dem Schwimmkolben (216) zu bilden,
• - den rückwirkenden Kolben (196), der weiterhin eine vordere Oberfläche entgegengesetzt zur hinteren auf­ weist,
• - eine vordere rückwirkende Kolbenstange, deren eines Ende an der vorderen Oberfläche des rückwirkenden Kol­ bens (196) befestigt ist und deren entgegengesetztes Ende in einer festgelegten Länge von der vorderen Ober­ fläche des rückwirkenden Kolbens (196) durch die Boh­ rung des Schwimmkolbens (216) läuft, wobei der Schwimm­ kolben (216) an der vorderen rückwirkenden Kolbenstange zur relativen Bewegung zu dieser befestigt ist, und
• - ein Widerlager auf dem entgegengesetzten Ende der vorderen rückwirkenden Kolbenstange (66), wodurch sich der Schwimmkolben (216) zwischen der vorderen Oberflä­ che des rückwirkenden Kolbens (196) und dem Widerlager auf der vorderen rückwirkenden Kolbenstange (66) hin und her bewegt.

14. Fluidgetriebener Zylinder nach Anspruch 13, welcher darüber hinaus umfaßt:

• - eine Trennwand (58), die im Zylinderkörper (60; 62) zwischen dem vorderen Kolben (258) und dem vorderen Zy­ linderkopf (56) angeordnet ist, diese eine Öffnung auf­ weist, durch welche die vordere Kolbenstange (68) führt, die gleichzeitig auch durch die Öffnung des vor­ deren Zylinderkopfes (56) läuft, und die Trennwand (58) die vordere Kammer in eine erste vordere Kammer (294) zwischen der Trennwand (58) und dem vorderen Kolben (258) und in eine zweite vordere Kammer (308) zwischen der Trennwand (58) und dem vorderen Zylinderkopf (56) teilt, und
• - einen Verstärkerkolben (234), der in dem Zylinder­ körper (60, 62) zwischen der Trennwand (58) und dem vorderen Zylinderkopf (56) in der zweiten vorderen Kam­ mer (308) angeordnet ist, der Verstärkerkolben (234) fest an der vorderen Kolbenstange (68) für eine gemein­ same Bewegung montiert ist, und der Verstärkerkolben (234) weiterhin die zweite vordere Kammer (308) in eine zweite vordere Kammer (308) zwischen dem Ver­ stärkerkolben (234) und dem vorderen Zylinderkopf (56) und eine Verstärkerkammer (288) zwischen der Trennwand (58) und dem Verstärkerkolben (234) teilt.

15. Fluidgetriebener Zylinder nach Anspruch 12, welcher desweiteren ein Verbindungselement (256) umfaßt, das an einem Ende der vorderen Kolbenstange (68) außerhalb des rückwirkenden Kolbens (196) befestigt ist.

16. Fluidgetriebener Zylinder nach Anspruch 13, worin der Schwimmkolben (216) eine mit Öffnungen versehene Prall­ wandung (220) aufweist.

17. Fluidgetriebener Zylinder nach Anspruch 13, welcher außerdem ein Verbindungselement (256) umfaßt, das an einem Ende der vorderen Kolbenstange (68) außerhalb vom rückwirkenden Kolben (196) befestigt ist.

18. Fluidgetriebener Zylinder nach Anspruch 12, welcher darüber hinaus Mittel (64; 318; 320; 322) zur Befesti­ gung des hinteren Zylinderkopfes (54), des vorderen Zy­ linderkopfes (56) und des Zylinderkörpers (60; 62) mit­ einander umfaßt.

19. Fluidgetriebener Zylinder nach Anspruch 13, welcher des weiteren Mittel (64; 318; 320; 322) zur Befestigung des hinteren Zylinderkopfes (54), des vorderen Zylinder­ kopfes (56) und des Zylinderkörpers (60; 62) miteinan­ der umfaßt.

20. Fluidgetriebener Zylinder nach Anspruch 12 oder 13, wobei die­ ser weiter ein Befestigungsmittel (72, 74) umfaßt, das am vorde­ ren Zylinderkopf (56) angebracht ist.

21. Fluidgetriebener Zylinder nach Anspruch 20, worin das Befestigungsmittel ein Paar voneinander beabstandeter Lastbügel (72) enthält, das am vorderen Zylinderkopf (56) befestigt ist.