DE414864C - Einrichtung fuer elektrische Schweissmaschinen, insbesondere fuer Stumpf- oder Stossschweissmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung von sogenannten Stumpfoder Stoßschweißmaschinen, bei welcher die zu schweißenden Werkstücke festgespannt und nach Erhitzung "gestaucht werden sollen. Bisher hat man für diese Arten von Schweißmaschinen vorzugsweise die mechanische Einspannvorrichtung in verschiedenen Ausführungen angewandt. Für größere Leistungen hat man bereits durch hydraulische Pumpen die Staucharbeit, jedoch nicht das Einspannen der Werkstücke ausgeführt. Es liegt auf der Hand, daß unter solchen Umständen die Handhabung von Schweißmaschinen höherer Leistungen sehr umständlich und zeitraubend ist und für solche höchster Leistungen überhaupt nicht mehr vorteilhaft angewandt werden kann.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß sowohl die Spann- als auch die Stauch-λ-orrichtung von einer Druckerzeugerquelle aus auf hydraulischem Wege in Tätigkeit gesetzt wird, derart, daß zwischen dem Arbeitszylinder der Stauchvörrichtung und dem Druckerzeugerraum ein unter bestimmtem Druck stehendes Überdruckventil vorgesehen ist, welches auf den Arbeitszylinder erst dann den Druck einwirken läßt, nachdem ein bestimmter Druck im Zylinder der Spannvorrichtung vorhanden ist und dieser sich bereits in Tätigkeit befindet.

Die Abb. 1 bis 7 der Zeichnungen veran-

schaulichen in schematischer Weise den Erfindungsgegenstand, und zwar zeigt Abb. ι das Gesamtbild einer Schweißmaschine, Abb. 2 einen Längsschnitt des Druckerzeuger«,

Abb. 3 einen Längsschnitt der Stauchvorl ichtung,

Abb. 4 Anordnung der\^Tentile in größerem Maßstab.

to Die Abb. 5 bis 7 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei der Druck an Stelle eines Handrades (Abb. 1) auf magnetomotorischem Wege erzeugt wird.

Es bezeichnet 1 die Werkstücke und 2 den ruhenden Pol der Schweißstromquelle. Teil 3 ist als supportartig geführter Teil der Stauchvorrichtung ausgebildet. Die Pumpe 4 (Abb. 2) wird z. B. durch ein Handkurbelrad betätigt. Zur Führung von Teil 3 und der Pumpe 4 dienen Stehbolzen 6 und zur Führung von Kolben 8 und zum Zurückführen von Teil 3 Stehbolzen 9.

Es bezeichnet 11 den Druckzylinder und 12 die stromleitenden Einspannbacken, 13 den Entspannkolben. Die Zugstangen 14 sind durch Ouerstücke 15 verbunden. Der Pumpenraum 16 dient als Sammelraum für die Pumpflüssigkeit. Der Pumpenkolben 17 wird durch Exzenterwelle 18 betätigt. Im Pumpenkolben 17 befinden sich Saugventile 19 mit zu Raum 16 führenden Saugkanälen. Am Steuerschieber 24 greift ein Steuerhebel 25 an. Es bezeichnet 26 die Abdeckplatte. Die Zu- und Ableitungskanäle sind mit 33 und 34 bezeichnet. Die Ventilkegel 35 stehen unter der Wirkung einer Ventilfeder 36, die ihr Widerlager bei 37 hat (Abb. 4). Die Sekundärwindung des Schweißtransformators ist bei Ausführungsbeispiel Abb. 5 bis 7 mit 48, das Eisenblechpaket mit 49 bezeichnet. Das Eisenblechpaket 50 ist hier als klappbarer Magnetanker ausgebildet.

Der Hebel 51 ist ein an Anker 50 festsitzender Teil, Hebel 52 ist als Sperrklinke ausgebildet, am Maschinengestell schwingbar gelagert und wird durch Federzug mit dem Anker 50 bei Anzug in die punktierte Stellung gebracht. Mit 53 sind die gleichzeitig als Kolben ausgebildeten Werkstückeinspannbacken, mit 54 Druckfedern und mit j 55 feststehende Kolben bezeichnet, deren Stangen hohl gebohrt sind, um das Druckmittel dem Kolbenraum zuzuführen. Die Anordnung der Federn 54 ist derart, daß sie die Zylinder 53 bei nachlassendem Flüssigkeitsdruck, dem Einspanndruck entgegen, in ihre ursprüngliche Lage selbsttätig zu- j rückbringen. Es bezeichnet 56 den Stauchzylinder, 57 den Stauchkolben, 58 eine Druckfeder, 59 eine als Federwiderlager ausgebildete Mutter, 60 eine mit dem Zylinder 56 sich bewegende, im Maschinengestell gelagerte Stange, 61 einen Stellring, 62 eine Druckfeder, 63 einen zweiarmigen Hebel zur Betätigung des Kolbens 57, 64 die Zugstange zwischen Anker 50 und Hebel 63, 65 die Träger der Kolben 55, 66 den stromleitenden und supportartig geführten Arbeitstisch, 67 die bewegliche Speiseleitung, 68 (Abb. 7) den zwischen Hebel 63 und Zylinder 56 eingeschalteten Hochdruckzylinder mit Kolben 69.

Die Wirkungsweise des Ausführungsbeispieles nach Abb. 1 bis 4 ist folgende:

Die Werkstückteile 1 sind zum Schweißen zwischen die stromleitenden Einspannbacken 12 gelegt und sollen zunächst festgespannt, sodann in den Schweißstoßflächen aneinandergepreßt und nach Erhitzung nachgestaucht werden. Der erste Arbeitsvorgang nach dem Einlegen der Werkstücke ist die Betätigung des Doppelkolbens 17 durch Exzenterwelle 18 und Handrad 5, nachdem der Steuerschieber 24 in die gezeichnete Stellung, d. h. nach rechts gestellt ist, so daß das linke Ventil 21 durch eine Druckfeder selbsttätig geschlossen und das rechte geöffnet ist. Daraus folgt, daß die Druckflüssigkeit zunächst in die Räume 22 bis 23 gepumpt wird mit dem Unterschied, daß das Druckmittel durch Raum 22 und das offene Ventil 21 wirkungslos in die ölkammer 16 zurückgedrückt wird. Der Druck in Raum 23 wird jedoch infolge des unter gewissem Federdruck stehenden Rückschlagventils 29 so weit erhöht, als zur Betätigung der Einspannvorrichtung notwendig ist, und wird durch Kanäle 34 und 39 in die Kammer 47 (Abb. 3) übertragen. Nach Erreichung eines bestimmten Druckes öffnet sich Ventil 41, so daß auch bei fortgesetztem Pumpen der Kolbenraum 46 unter Druck gesetzt und Kolben 12 gegen die Werkstücke vorgetrieben und diese festgespannt werden. Damit nun das Druckmittel nicht auch in den Stauchkolbenraum 27 eindringen und diesen vorschieben kann, ist der Gegendruck der Feder 36 des Ventils 29 derart, daß dieses erst geöffnet wird, nachdem ein genügender Einspanndruck im Kolbenraum 46 vorhanden ist. Nachdem nunmehr Ventil 29 geöffnet und der Druck durch fortgesetztes Pumpen weitergesteigert wird, tritt in selbsttätiger Weise die zweite Phase, der Stauchvorgang, in beliebigem Maße durch Vortrieb des Kolbens 7 in Tätigkeit. Um nach vollzogener Schweißung die Werkstücke zu entfernen und die Kolben 12 und 7 in ihre ursprüngliche Lage zu bringen, ist nur erforderlich, den Steuerschieber 24 vermittels Hebel 25 in die entgegengesetzte Seite zu drücken, um das bei Raum 23 befindliche Ventil 21 zu

öffnen. Die \Virkungsweise ist dann die gleiche wie zuvor, jedoch mit dem Unterschied, daß die Kolben 8 und 13 unter Druck gesetzt werden und mit Hilfe des Supportes 3 der Zugstangen 9 und 14 und Traversen 10 und 15 die Kolben 7 und 12 mitführen. Da es vorteilhaft ist, daß die Kolbenräume in keinem Falle drucklos sind, sind die Federn der Ventile 31, 32, 40 und 44 derart gespannt, daß sie erst nach bestimmtem Innendruck geöffnet werden, um zu erreichen, daß die Dichtungsmanschetten dauernd unter genügendem Druck stehen und dadurch den Raum sicher abdichten. Es ist vorteilhaft, die Durchmesser der Spannzylinder im Verhältnis zu dem des Stauchzylinders größer zu wählen, um gegenüber dem Stauchdruck einen zwei- und mehrfachen Spanndruck zu erzielen.

Die Wirkungsweise der Pumpe selbst spielt sich in einfacher Weise derart ab, daß der doppelseitige Kolben 17 in dem Raum 16 von der Druckflüssigkeit vollständig umgeben ist. Die Druckflüssigkeit befindet sich also auch in den zu den \~entilen 19 führenden Kanälen, durch die die Druckflüssigkeit jeweils angesaugt wird. Der Antrieb des Kolbens 17 geschieht durch eine Welle, auf welcher die Exzenterscheibe 18 befestigt ist, und die durch das außerhalb des Pumpengehäuses sichtbare Handrad betätigt wird. Dieses Handrad kann auch durch eine Riemenscheibe zum mechanischen Antriebe ersetzt werden.

Das Ausführungsbeispiel nach Abb. 5 und 6 unterscheidet sich von dem vorhergehenden in der Hauptsache dadurch, daß der Antrieb an Stelle eines Handrades auf magnetomotorischem Wege erfolgt, zu dem Zweck, den Aufwand von Körperkräften möglichst zu vermeiden.

Beim Einschalten des Arbeitsstromes wird der Anker 50 in die punktierte Lage angezogen. Durch seine Verbindung mit dem Kolben 57 wird in dem Zylinder 56 ein Druck erzeugt, welcher durch die bewegliche Leitung 67 in die Einspannzylinder 53 übertiagen wird und das Einspannen der Werkstücke bewirkt. Die Stärke des Einspanndruckes wird unabhängig von der Zugkraft des Ankers 50 durch Feder 58 und Mutter 59, die Stärke des Stauchdruckes durch die von Schubstange 60 betätigte Feder 62 reguliert. Es ist hierbei selbstverständlich, daß die Grenzen der Kräfte für die Spann- und Stauchvorrichtung durch die maximale Zugkraft des Ankers 50 gegeben sind. Ferner ist hierbei der Durchmesser des Stauchzylinders im Verhältnis zu dem der Spannzylinder größer zu wählen, um bei dem engbegrenzten Wege des Ankers 50 noch einen genügenden Leerlaufweg für die Spannzylinder 53 zu erhalten. Nach erfolgter Ausschaltung des Arbeitsstromes wäre es insofern nachteilig, wenn der Anker 50 sofort wieder in die gezeichnete Stellung zurücktreten würde, weil dann die eben geschweißte und noch schweißwarme Stelle zerreißen würde. Um diesem Umstand zu begegnen, wird der Anker 50 in der punktierten Stellung durch Sperrklinke 52 verriegelt. Infolgedessen ist ein Entspannen der Werkstücke nur dann möglich, wenn die Klinke 52 ausgelöst wird. Damit nehmen die Arbeitsorgane selbsttätig ihre ursprüngliche Ruhe- stellung ein, d. h. die Zylinder 53 werden durch Feder 54, der Stauchschlitten 66 und Zylinder 56 durch Feder 58 an ihre vor dem Schweißvorgang innegehabte Stelle gebracht. Die Abb. 6 vergegenwärtigt in schematischer Weise die Anordnung des Transformatorenkernes mit dem als Magnetanker 50 ausgebildeten Teil im Grundriß ohne die Primärwicklung.

Das Ausführungsbeispiel Abb. 5 kann in vorteilhafter Weise mit einer Vorrichtung nach Abb. 7 versehen sein, die den Zweck hat, auch bei minimalem Ankerhub eine hohe Einspannkraft zu bewirken. Der Unterschied in der Wirkungsweise ist dann wie folgt: Der zweiarmige Hebel 63 greift anstatt an dem Kolben 57 an dem Zylinder 68 an und bringt durch den Kolben 69 infolge der zunächst geschlossenen Ventile 71 bis 72 die Druckflüssigkeit mit den Einspannzylindem 53 so lange in Bewegung, bis diese durch die Werkstücke aufgehalten werden. Ein weiteres Nachdrücken des Zylinders 68 bewirkt, daß in dem verhältnismäßig kleineren Raum 73 ein höherer Innendruck hervorgerufen, infolgedessen das \~entil 71 geöffnet und dieser höhere Druck den Kolbenräumen der Zylinder 53 übermittelt wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß bei richtigem Verhältnis der Durchmesser der Zylinder 53 und 56 sowie 68 bei sehr kleinem Weg des Ankers 50 ein vorteilhaft großer Leerlaufsweg der Einspannbacken (Zylinder 53) und sehr hoher Einspanndruck erzielt werden kann. Beim Zurückziehen des Zy- no linders 68 öffnet sich naturgemäß das Ventil "j2, um die dem Raum y^ etwa entgangene Flüssigkeit wieder zuzuführen. Eine Einrichtung, wie sie zuletzt beschrieben, ist gerade für den Betrieb von elektrischen ng Schweißmaschinen deshalb von besonderer Bedeutung, weil nach zurückgelegtem Leerlaufsweg der Arbeitsorgane und im Moment des Beginnens des Hochdruckes letzterer ohne weiteren nennenswerten Flüssigkeitsaufwand beliebig gesteigert werden kann. Bei Betätigung auf hydraulischem Wege hat

man es also in der Hand, auf einfachste Weise ein beliebiges Übersetzungsverhältnis zwischen Kraftquelle und der Arbeitsstelle herbeizuführen. Es ergibt sich von selbst, daß die Einrichtung Abb. 7 auch für andere bekannte Ausführungsarten von elektrischen Schweißmaschinen angewendet werden kann, z. B. auch entweder nur zur Betätigung der Einspann- oder der Stauchvorrichtung. Der Erfindungsgegenstand bezieht sich auch auf sogenannte Punktschweißmaschinen und sonstige Ausführungsarten, wobei z. B. die Anordnung nach Abb. 7 mit gleichem Vorteil angewendet werden kann und sich wesentlich einfacher gestalten kann.

Bei sämtlichen die Kolbenräume abschließenden Überdruckventilen sind die Ventilfedern 36 für einen bestimmten minimalen Innendruck bemessen, damit die Dichtungsmanschetten dauernd unter Druck gehalten werden und dauernd selbsttätig den Raum abdichten. Es ist auch sehr naheliegend, daß an Stelle eines Handrades oder eines magnetomotorischen Antriebes ein Hand- oder Fußhebel vorgesehen sein kann.

Claims (11)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Einrichtung für elektrische Schweißmaschinen, insbesondere für Stumpf- oder Stoßschweißmaschinen, bei welcher der in einem Arbeitsraum erzeugte Druck dazu benutzt wird, selbsttätig sowohl die Vorrichtung zum Stauchen als auch die \*orrichtung zum Festspannen der Werkstücke zu betätigen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Arbeitszylinder der Stauchvorrichtung und dem Druckerzeugerraum ein unter bestimmtem Druck stehendes Überdruckventil vorgesehen ist, welches auf den Arbeitszylinder erst dann den Druck einwirken läßt, nachdem ein bestimmter Druck im Zylinder der Spannvorrichtung vorhanden ist und dieser sich bereits in Tätigkeit befindet.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überdruckventile der Kolbenräume dauernd unter Federdruck stehen, derart, daß der für den nötigen Manschettendichtungsdruck erforderliche Innendruck nicht unter ein bestimmtes Maß herabsinken kann.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der das Druckmittel unter Spannung setzenden Vorrichtung durch einen Teil des als Magnetanker ausgebildeten Blechpaketes des Schweißtransformators bewirkt wird.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder der Spannvorrichtung unter Federdruck steht, welch letzterer sich mit dem Druckmittel bis zu einem Minimaldruck dauernd ausgleicht, so daß beim Nachlassen des Erzeugerdruckes die Klemmbacken sich selbsttätig öffnen und dabei das Druckmittel in den Sammelraum (16) zurückgedrückt wird.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker in Arbeitsstellung durch eine Sperrklinke selbsttätig verriegelt wird.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Widerlager des Erzeugerzylinders eine Feder verwendet wird, durch deren Nachgiebigkeit der ,_; Erzeugerdruck erst dann selbsttätig auf die Stauchvorrichtung einwirken kann, nachdem die Werkstücke unter genügendem Spanndruck stehen.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Spanndruckes an Stelle eines einfachen Zylinders ein Hoch- und ein Niederdruckzylinder (Abb. 7) vorgesehen sind, wobei der Niederdruckzylinder nach Überwindung der Leerlaufsarbeit selbsttätig unwirksam und gleichzeitig, um die Spannkraft einsetzen zu lassen, der Hochdruckzylinder selbsttätig wirksam gemacht wird.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Hoch- und Niederdruckzylinder (Abb. 7) einen gemeinsamen Kolben mit zwei Überdruckventilen besitzen, die bei Überdruck in dem einen oder anderen Zylinder selbsttätig in Tätigkeit treten.
9. 9. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanndruck durch Verstellung der Feder ("58) geregelt wird.
10. 10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stehbolzen (6) zugleich als Träger der Druckerzeugereinrichtung dienen.
11. 11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderdurchmesser der Spannvorrichtung im u₀ Verhältnis zum Durchmesser des Stauchzylinders größer sind, um gegenüber dem Stauchdruck einen zwei- und mehrfachen Spanndruck zu erzielen.

    Hierzu ι Blatt Zeichnungen.