DE4447611A1 - Hydraulischer Druckübersetzer und Verwendung eines solchen in einem Wasserhydraulikschweißsystem - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Druckübersetzer sowie dessen Verwendung in einem Wasserhydraulikschweißsystem.

Aus der DE-OS 42 03 056 ist ein Schweißaggregat, insbesondere für Vielpunktschweißmaschinen, bekannt, in dem mindestens ein Wasserhydraulikschweißzylinder eingesetzt wird, dessen Elektrode mit Wasser gekühlt wird. Das Kühlwasser wird nicht nur zur Elektrodenkühlung, sondern auch zum Ausfahren des Elektrodenhalters in Richtung auf die zu verschweißenden Bleche und zum Schweißkraftausgleich verwendet. Dazu wird der Kühlwasserkreislauf abgesperrt, so daß dadurch und unterstützt durch einen im Kühlwasserkreislauf angeordneten, allgemein bekannten Druckverstärker sich in der Längsbohrung des Schweißkolbens ein Wasserdruck aufbaut, der den Kolben in Richtung auf die zu verschweißenden Bleche verschiebt, gegen das zu verschweißende Blech drückt und so die notwendige Schweißkraft aufbaut. Sobald der Schweißpunkt gesetzt ist, schaltet der Druckverstärker um. Dadurch sinkt der Wasserdruck in dem Kolben, so daß der Kolben von einer Druckfeder wieder in die Ausgangsstellung zurückgeschoben wird. Anschließend wird der Wasserkreislauf wieder geöffnet, so daß das Kühlwasser seine Kühlungsaufgabe wieder wahrnehmen kann. Das Absperren bzw. Wiederöffnen des Kühlwasserkreislaufs, so daß das eingeschlossene Wasser als Hydraulikstütze zum Kraftausgleich genutzt wird, wobei die Schweißkraft von der Schweißmaschine erzeugt wird, geschieht im allgemeinen durch ein 4/2-Wegeventil in Kolbenschieberbauweise. Derartige Kolbenschieberventile sind bekannt, beispielsweise das Ventil H-4DEH25E6X von Mannesmann Rexroth, das ein Wegeschieberventil mit elektro-hydraulischer Betätigung ist. Diese Ventile steuern Start, Stop und Richtung eines Volumenstromes, wobei ein bekanntes Wegeventil im wesentlichen aus einem Hauptventil mit dem Gehäuse, dem sich in dem Gehäuse bewegenden Steuerkolben, ein oder zwei Rückstellfedern sowie einem Steuerventil besteht, das oberhalb des Gehäuses angeordnet ist. Das Hauptventil des Wegeventils weist in seinem Inneren mit Ein- bzw. Auslaßbohrungen verbundene Hohlräume auf, die je nach Kolbenschieberstellung miteinander verbunden sind oder nicht, so daß je nach gewählter Schaltstellung bestimmte Einlässe mit bestimmten Auslässen verbunden sind. Der Kolben umfaßt dabei Verdickungen, die als Metall-auf-Metalldichtungen die Hohlräume an entsprechenden Verdickungen voneinander separieren. Der Steuerkolben im Hauptventil wird durch links und rechts von dem Hauptventil angeordnete Federn oder durch Druckbeaufschlagung in einer Null- oder Ausgangsstellung gehalten. Zur Aufnahme der beiderseitigen Federn sind Federräume vorgesehen, die mit dem oberhalb des Hauptventiles angeordneten Steuerventil verbunden sind. Das Steuerventil wird über eine Steuerleitung mit Steuerflüssigkeit versorgt, so daß mit dem Schalten des Steuerventils eine der beiden Stirnseiten des Steuerkolbens, d. h. eine der beiden Federräume, mit dem Steuerdruck beaufschlagt wird und den Steuerkolben in die entsprechende Schaltstellung schiebt.

Zur Erzielung des gewünschten Betriebsdruckes des Wasserhydraulikschweißkolbens kann zwischen dem den Kühlwasserkreislauf absperrenden Ventil und dem Schweißkolben ein Druckübersetzer angeordnet werden, der den Wasserdruck erhöht und somit den Kolben vorfährt, bzw. die notwendige Schweißkraft bereitstellt. Nachteilig bei der bekannten Anordnung ist, daß pro Wasserhydraulikschweißkolben bzw. Schweißgruppe ein Druckübersetzer zugeordnet werden muß, der für den Kraftaufbau und den Kraftausgleich über die hydraulische Abstützung sorgt. Auch hier stellt sich das Problem der Verunreinigung der Dichtflächen in dem Druckübersetzer, so daß eine Konstanthaltung des Druckes nicht mehr gewährleistet ist.

Diese Konstanthaltung des Druckes ist weiterhin deshalb wichtig, da ein Zurückweichen des Druckes aufgrund von Luftblasen oder Undichtigkeiten in dem System bzw. dem Druckübersetzer oder Ventil zu einer ungenügenden Schweißung führt.

Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Druckübersetzer zum Erzeugen des notwendigen Schweißdruckes zu schaffen, der unempfindlich gegen Verschmutzungen ist, den nötigen Druck sicher aufbaut und beibehält, und der eine kostengünstige und flexible Herstellung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Ein erfindungsgemäßer Druckübersetzer weist mindestens zwei seriell miteinander verbundene Druckstufen, insbesondere eine Vordruck- und eine Hauptdruckstufe, einen Einlaß und einen Auslaß auf, wobei mit dem Beginn der Druckerzeugung die erste Stufe (Vordruckstufe) von der Zuführseite abgesperrt und mit dem Beginn der Druckerzeugung der zweiten Stufe (Hauptdruckstufe) diese von der ersten Stufe (Vordruckstufe) abgesperrt wird. Die Vordruck- und die Hauptdruckstufe werden durch jeweils eine Kolbenstange realisiert, die auf einen entsprechenden Vordruck- bzw. Hauptdruckzylinder wirkt. Vorteilhafterweise weist der Druckübersetzer einen Aufnahmeblock auf, an dessen einer Seite die Vordruck- und Hauptdruckkolbeneinheiten und an der dieser gegenüberliegenden Seite die Vordruck- und Hauptdruckzylinder angeordnet sind, wobei die Kolbenstangen durch entsprechende Bohrung des Aufnahmeblocks in die Zylinder durchgreifen. Die Zuleitungsbohrungen sind in dem Aufnahmeblock des Druckübersetzers senkrecht zu den Kolbenbohrungen so angeordnet, daß sie vor der Nullstellung der entsprechenden Kolbenstange in die entsprechende Kolbenbohrung münden und somit durch die Vorwärtsbewegung der Kolbenstange abgesperrt werden. Die Dichtung der Absperrung erfolgt durch Dichtungen, insbesondere Stangendichtungen, wobei der Aufnahmeblock an den beiden gegenüberliegenden Anschlußseiten für jede Kolbenbohrung eine Dichtung aufweist, die die Kolbenstangen abdichten. Vorzugsweise wird der Kolben des Druckübersetzers pneumatisch betrieben. Vorteilhafterweise weist der Hauptkolben in dem Ausgangskanal eine Entlüftungsschraube auf, um eventuelle, in dem System vorhandene Luftblasen zu entfernen. Durch einen entsprechend erweiterten Aufnahmeblock können mehr als die zwei beschriebenen Druckstufen realisiert werden.

Vorteilhafterweise sind in dem erfindungsgemäße Druckübersetzer die äußeren Abmessungen, d. h. die äußere Form, der Zylindereinheiten bzw. der Kolbeneinheiten die gleichen. Weiterhin sind die Anschlußflächen, d. h. die Anschlußflansche für die jeweiligen Zylindereinheiten und Kolbeneinheiten des Anschlußblocks jeweils untereinander gleich. Es unterscheiden sich daher die einzelnen Druckstufen nur durch die Größe (den Durchmesser) der verwendeten Kolbenstange und die Größe des Zylinderraums der Zylindereinheit. Um die Druckstufen an die verwendete Kolbenstange anzupassen, sind in dem flanschseitigen Lagerdeckel der Kolbeneinheit, der entsprechenden Durchgangsbohrung des Aufnahmeblocks und der Flanschseite der Zylindereinheit jeweils eine Führungsbuchse mit einer der Kolbenstange entsprechenden Bohrung eingelassen. Die Führungsbuchsen der Kolbeneinheiten, die des Aufnahmeblocks und die der Zylindereinheiten unterscheiden sich jeweils in ihrer Gruppe nur in dem Durchmesser der Bohrung zur Führung der Kolbenstange. Um daher eine Druckstufe an geänderte Druckbedingungen anzupassen, ist nur ein Austausch der verwendeten Kolbenstange, der drei Führungsbuchsen und eventuell des Zylinderblocks notwendig. Es wird daher durch den Aufbau eines Druckübersetzers aus weitgehend untereinander gleichen Komponenten eine kostengünstige Produktion ermöglicht.

Erfindungsgemäß weist das Schweißsystem mindestens einen Wasserhydraulikschweißzylinder, einen Kühlwasserzulauf und einen Kühlwasserablauf auf, wobei zum Druckaufbau für den Schweißvorgang mit dem mindestens einen Wasserhydraulikschweißzylinder der Kühlwasserkreislauf abgesperrt wird, und das System weiterhin eine Wasserhochdruckleitung aufweist, die mit dem Absperren des Kühlwasserkreislaufs auf den mindestens einen Wasserhydraulikschweißzylinder geschaltet wird, um den zum Schweißen notwendigen Druck zu erzeugen. Vorteilhafterweise wird das Absperren des Kühlwasserkreislaufs und das gleichzeitige Aufschalten des Wasserhochdrucks durch mindestens ein Ventil vorgenommen, wobei das Ventil erfindungsgemäß ein 5/2-Wegeventil, insbesondere ein 5/2- Wegeventil vom Kolbenschiebertyp ist. Es können in dem Schweißsystem mehrere Gruppen von Wasserhydraulikschweißzylindern vorhanden sein, wobei die Gruppen unterschiedliche Anzahlen von Schweißzylindern aufweisen können, und zu jeder Gruppe ein Ventil gehört, das für die Gruppe die Druckschaltung, d. h. Absperren des Kühlwasserkreislaufs und Aufschalten des Wasserhochdruckes bzw. umgekehrt, durchführt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und ihrer Komponenten sind nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben:

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Wasserhydraulikschweißsystems mit zwei als Aktivzylinder eingesetzte Wasserhydraulikschweißzylindern,

Fig. 2a zeigt ein Wasserhydraulikschweißsystem, in welchem die Schweißzylinder beidseitig des Bleches angeordnet sind,

Fig. 2b zeigt den zur Fig. 2a gehörigen Wasseranschlußplan,

Fig. 3a zeigt ein Wasserhydraulikschweißsystem mit Gruppen- oder Einzelpunktschweißungen, in welchem die Schweißzylinder einseitig gegen Unterkupfer angeordnet sind,

Fig. 3b zeigt den zur Fig. 3a gehörigen Wasseranschlußplan,

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen zweistufigen Druckübersetzer.

Fig. 5 zeigt das Schaltschema eines zweistufigen Druckübersetzers.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Schweißsystems bestehend aus zwei Wasserhydraulikschweißzylindern 1,1, einem 5/2-Wegeventil 2 und einem Druckübersetzer 3. Das 5/2-Wegeventil 2 ist in einem Kühlwasserkreislauf bestehend aus einem Wasserzulauf 4 und einem Wasserrücklauf 5 derart geschaltet, daß es den Wasserzulauf 4 mit einem Wasserverteiler 6 des Schweißsystems verbindet. Das Kühlwasser durchströmt die Wasserhydraulikschweißzylinder 1,1 und gelangt über eine Rückleitung 7 durch das 5/2-Wegeventil 2 in den Wasserrücklauf 5. Im Falle einer Schweißung werden der Wasservorlauf 4 und der Wasservorlauf 5 durch das Ventil 2 verschlossen, und eine Hochdruckleitung 8 des Druckübersetzers 3 wird auf die Zuleitung des Wasserverteilers 6 geschaltet. Durch den Hochdruck des Druckübersetzers 3 werden die beiden Wasserhydraulikschweißzylinder 1,1 ausgefahren und mit der benötigten Kraft gegen die zu verschweißende Stelle gedrückt.

Die Fig. 2a zeigt die schematische Darstellung eines Schweiß­ systems bestehend aus den Schweißgruppen 11, 12, 13 und 14, einem aus vier parallel geschalteten 5/2-Wegeventilen bestehenden Ventilsystem 15, und einem zweistufigen Druckübersetzer 3, der eine Vordruckstufe 16 und eine Hauptdruckstufe 17 umfaßt. Die Schweißgruppen 11, 12, 13, 14 umfassen verschiedene Anzahlen von einander gegenüberstehend angeordneten Wasserhydraulikschweißzylindern 1, wobei zwischen den Schweißgruppen ein zu verschweißendes Blech 21 angeordnet ist. So umfaßt beispielsweise die Schweißgruppe 11 zwei mal drei einander gegenüberstehende Wasserhydraulikschweißzylinder 1. An dem Ventilsystem 15 ist ein Wasservorlauf 4 und ein Wasserrücklauf 5 sowie die Hochdruckleitung 8 angeschlossen. Die einzelnen 5/2- Wegeventile 2 des Ventilsystems 15 sind einzeln ansteuerbar, so daß je nach Bedarf der Hochdruck des Druckübersetzers 3 auf die entsprechende Schweißgruppe 11, 12, 13 oder 14 geschaltet werden kann.

Die Fig. 2b zeigt den Wasseranschlußplan des aus den vier Schweißgruppen 11, 12, 13 und 14 bestehenden Schweißsystems der Fig. 2a. Dabei wird deutlich, daß jeder Schweißgruppe 11, 12, 13 und 14 ein 5/2-Wegeventil 2 zugeordnet ist, das die entsprechende Schweißgruppe 11, 12, 13 oder 14 unabhängig voneinander ansteuert. Jedes des 5/2-Wegeventile greift auf einen gemeinsamen Wasservorlauf 4 bzw. Wasserrücklauf 5 zu. Der aus der Vordruckstufe 16 und der Hauptdruckstufe 17 bestehende Druckübersetzer 3 greift mit der Vordruckstufe den Abgriff 18 des Wasservorlaufs 4 ab. Die Vordruckstufe 16 ist mit einer Verbindung 19 mit der Hauptdruckstufe 17 verbunden, die den erzeugten Vor- bzw. Hauptdruck mit einer Ausgangsleitung 20 auf die allen Schweißgruppen 11, 12, 13 und 14 gemeinsame Hochdruckleitung 8 gibt. Von dieser gemeinsamen Hochdruckleitung 8 greift dann das jeweilige 5/2- Wegeventil 2 einer Schweißgruppe 11, 12, 13 oder 14 den benötigten Hochdruck ab, der von dem Druckübersetzer 3 entsprechend dem Bedarf erzeugt wird.

In den Fig. 3a und 3b ist eine ähnliche Situation wie in den Fig. 2a und 2b dargestellt, mit dem Unterschied, daß es sich bei den Schweißgruppen 11, 12, 13 und 14 in den Fig. 3a und 3b um einseitig angeordnete Wasserhydraulikschweißzylinder 1 handelt, die beispielsweise gegen Unterkupfer schweißen.

Die Fig. 4 zeigt einen erfindungsgemäßen zweistufigen Druckübersetzer 3, wie er in dem, in den Fig. 1 bis 3b beispielhaft gezeigten Schweißsystem verwendet wird. Der Druckübersetzer 3 umfaßt eine Vordruckstufe 16 und eine Hauptdruckstufe 17, die seriell miteinander verbunden sind. Sowohl die Vordruckstufe 16 als auch die Hauptdruckstufe 17 sind an einen gemeinsamen Aufnahmeblock 90 angeordnet. Die Vordruckstufe 16 ümfaßt eine Vordruckkolbeneinheit 91 und eine Vordruckzylindereinheit 92. In gleicher Weise weist die Hauptdruckstufe 17 eine Hauptdruckkolbeneinheit 93 und eine Hauptdruckzylindereinheit 94 auf. An dem Aufnahmeblock 90 sind an der einen Seite von unten nach oben übereinander die Vordruckkolbeneinheit 91 und die Hauptdruckkolbeneinheit 93 und an der dieser Seite gegenüberliegenden Seite die Vordruckzylindereinheit 92 und die Hautdruckzylindereinheit 94 angeordnet. Der Vordruck bzw. der Hauptdruck wird durch eine entsprechende Vordruckkolbenstange 95 bzw. Hauptdruckkolbenstange 96 erzeugt, die durch entsprechende Öffnungen in dem Aufnahmeblock 90 in den Zylinderraum 97 der Vordruckzylindereinheit 92 bzw. in den Zylinderraum 98 der Hauptdruckzylindereinheit 94 eingreift. Die Vordruckkolbeneinheit 91, die Hauptdruckkolbeneinheit 93, die Vordruckzylindereinheit 92 und die Hauptdruckzylindereinheit 94 sind in entsprechenden Ausparungen des Aufnahmeblocks 90 fest aber lösbar angeordnet. Durch die Aussparungen zur Aufnahme der entsprechenden vorspringenden Flanschabschnitte der Einheiten 91, 92, 93 und 94 wird eine Zwangsjustage bei der Montage der Komponenten erreicht. In dem Aufnahmeblock 90 sind Kanäle zum Leiten des Fluids derart angeordnet, daß diese direkt vor der entsprechenden Kolbenstange 95 oder 96 in ihren entsprechenden Ausgangs- oder Nullstellungen in die Durchgangsbohrung der Kolbenstangen 95, 96 auf der Druckseite münden. Dadurch verschließt die entsprechende vorrückende Kolbenstange 95 oder 96 die Fluidzufuhrseite beim Druckerzeugen, d. h. beim Vorrücken der Vordruckkolbenstange 95 wird die Fluidzufuhr von außen abgesperrt und beim Vorrücken der Hauptdruckkolbenstange 96 wird die Hauptdruckseite von der Vordruckseite abgesperrt bzw. abgekoppelt. Die Vordruck- und die Hauptdruckkolbenstange 95,96 laufen beiderseits des Aufnahmeblocks 90 in Stangendichtungen 101, 102, 103 und 104, wobei zwischen entsprechenden Paaren der Dichtungen jeweils der Fluideinlaß in die jeweilige Vor- bzw. Hauptdruckeinheit mündet, so daß der entsprechende Fluideinlaß mittels der Dichtungen 101 und 102 bzw. 103 und 104 bei vorgerückter Kolbenstange 95 bzw. 96 sicher abgesperrt wird.

Um eine rationelle Produktion des Druckübersetzers 3 und eine möglichst einfache Adaptierung des Druckübersetzers 3 an veränderte Druck- bzw. Arbeitsbedingungen zu ermöglichen, sind die Einheiten 91 und 92 bzw. 93 und 94 möglichst ähnlich gestaltet, d. h. es wird eine größtmögliche Anzahl gleicher Komponenten zur Bildung der Einheiten 91 und 92 bzw. 93 und 94 benutzt. So sind die Kolbeneinheiten 91 und 92 der entsprechenden Vor- und Hauptdruckstufe in ihren äußeren Abmessungen gleich und unterscheiden sich nur in der Größe, d. h. dem Durchmesser der verwendeten Kolbenstange. Auch ist die Anflanschfläche der beiden Kolbeneinheiten identisch, so daß die Kolbeneinheiten 91, 92 in entsprechende, ebenfalls identische Ausparungen des Aufnahmeblocks 90 eingreifen und dort fest aber lösbar angeordnet sind. Jeder der Kolbeneinheiten 91, 92 umfaßt einen Lagerdeckel 106 bzw. 107, die die gleiche äußere Form aufweisen. Jeder Lagerdeckel 106, 107 weist eine mittige Bohrung gleichen Durchmessers mit einer Abstufung auf, in die jeweils eine Führungsbuchse 123 bzw. 124 eingesetzt wird, die auf der Aufnahmeblockseite einen Kragen aufweist, der in die entsprechende Abstufung des entsprechenden Lagerdeckels paßt. In den Bohrungen der Lagerdeckel 106, 107 sind Dichtungen 118 angeordnet, die die Führungsbuchsen 123, 124 der Lagerdeckel 106, 107 gegen die Lagerdeckel 106, 107 dichten. Die Anpassung der Kolbeneinheiten 91 und 92 an den Durchmesser der verwendeten Kolbenstange 95, 96 erfolgt über die entsprechende Bohrung in der entsprechenden Führungsbuchse 123 bzw. 124, die paßgenau der entsprechenden Kolbenstange 95 bzw. 96 entspricht. Die Kolbenstangen 95, 96 werden durch entsprechende Dichtungen 116 und 117 gedichtet, die in den Führungsbuchsen 123 und 124 angeordnet sind. Jede Kolbeneinheit 91, 92 umfaßt weiterhin ein Zylinderrohr 110, 111, einen Kolben 114, 115, an dem die entsprechende Kolbenstange 95, 96 befestigt ist, und einen Abschlußdeckel 112, 113. Sowohl die Zylinderrohre 110 und 111, als auch die Kolben 114 und 115, sowie die Abschlußdeckel 112 und 113 sind jeweils gleich, was eine rationelle Fertigung bewirkt.

Entsprechend dem System der Kolbeneinheiten 91 und 92 ist der Aufnahmeblock 90 gestaltet. Der Aufnahmeblock 90 weist auf seiner Kolbenseite zwei identische Flansche auf, die den jeweiligen Anschlußflanschflächen der Kolbeneinheiten 91, 92 entsprechen. Dabei weist der Aufnahmeblock 90 für jede Druckstufe eine Bohrung gleichen Durchmessers auf, in die jeweils eine entsprechende Führungsbuchse 125 für die Vordruckstufe 16 und eine Führungsbuchse 126 für die Hauptdruckstufe 17 paßgenau eingesetzt ist, wobei zwischen dem Aufnahmeblock 90 und der entsprechenden Führungsbuchse 125 und 126 jeweils eine Dichtung 119 angeordnet ist. Jede Führungsbuchse 125 bzw. 126 weist einen Kragen auf, der in eine entsprechende Ausparung oder Abstufung der entsprechenden Bohrung des Aufnahmeblocks 90 eingreift und paßgenau sitzt. In der bevorzugten Ausführungsform befinden sich die Krägen der Führungsbuchsen 123 und 124 der Kolbeneinheiten 91 und 92, sowie die Krägen der Führungsbuchsen 125 und 126 des Aufnahmeblocks 90 auf der Seite der Kolbeneinheiten 91 bzw. 92, und liegen daher aneinander. Mit der Befestigung der Kolbeneinheiten 91 und 92 an dem Aufnahmeblock werden daher auch die Führungsbuchsen 123, 124, 125 und 126 fixiert. Die Führungsbuchsen 125 und 126 des Aufnahmeblocks 90 haben mittige Bohrungen, die in ihrem Durchmesser dem Durchmesser der entsprechenden Kolbenstange 95 bzw. 96 entsprechen. Weiterhin ist in jeder Führungsbuchse 125, 126 des Aufnahmeblocks 90 eine Stangendichtung 101 bzw. 103 zur Dichtung der entsprechenden Kolbenstange 95, 96 angeordnet, die durch die entsprechende Führungsbuchse 125 bzw. 126 paßgenau durchgreift.

Auf der Zylinderseite wird jede Zylindereinheit 93, 94 durch einen entsprechenden Zylinderblock 108 für den Vordruck und 109 für den Hauptdruck realisiert. Dabei weist der Vordruckzylinderblock 108 eine Verbindungsleitung 99 auf, die in der bevorzugten Ausführungsform den Fluidaustritt in der Nähe des Zylinderbodens des Vordruckzylinderraums 97 (d. h. in Bewegungsrichtung des Kolbens vorne) mit der Hauptzylindereinheit 94 verbindet, wobei die Verbindung als eine Bohrung bzw. ein Kanal in der Zylinderwand des Vordruckzylinderblocks 108 ausgeführt ist, die mittels einer Dichtung mit einer entsprechenden Verbindungsbohrung in dem Aufnahmeblock 90 koppelt. Dabei ist in der Führungsbuchse 126 des Aufnahmeblocks 90 der Hauptdruckstufe 17 eine der Verbindungsbohrung des Aufnahmeblocks entsprechende, diese weiterführende Verbindungsbohrung angeordnet, so daß das Fluid der Vordruckstufe 16 vor der Hauptdruckkolbenstange 96 in den Kompressionsraum mündet. Die geometrische äußere Form der beiden Zylindereinheiten 93 und 94 ist identisch, so daß die Zylindereinheiten 93 und 94 mit ihren entsprechenden, ebenfalls in ihrer Form identischen Anschlußflanschflächen in entsprechende Flansche des Aufnahmeblocks 90 formschlüssig passen und durch entsprechende Dichtungen 120 gedichtet sind. Die Zylindereinheiten 93 und 94 unterscheiden sich in der Größe, d. h. der Bohrung, des entsprechenden Zylinderraums 97 bzw. 98. Die Größe des jeweiligen Zylinderraums richtet sich nach dem Durchmesser der verwendeten Kolbenstange 95, 96 bzw. danach welcher Druck in der jeweiligen Zylindereinheit 93 bzw. 94 erzielt werden soll. Jeder der Zylinderblöcke 108 bzw. 109 weist an seiner Aufnahmeblockseite eine Führungsbuchse 127 bzw. 128 auf, wobei die Führungsbuchsen 127 und 128 den gleichen Außendurchmesser haben. Diese Führungsbuchsen 127 und 128 sind in entsprechende Ausparungen bzw. eine entsprechende dimensionierte Nut des jeweiligen Zylinderblocks 108 bzw. 109 formschlüssig eingepaßt und mittels entsprechender Dichtungen 121 gedichtet. Entsprechend der verwendeten Kolbenstange 95 bzw. 96 weist die entsprechende Führungsbuchse 127 bzw. 128 eine mittige Bohrung auf, durch die die entsprechende Kolbenstange 95 bzw. 96 in den entsprechenden Zylinderraum 97 bzw. 98 durchgreift. In jeder Führungsbuchse 127, 128 der Zylindereinheiten 93, 94 ist eine Stangendichtung 102, 104 zur Seite des Aufnahmeblocks 90 hin eingelassen, die die entsprechende Kolbenstange 95 bzw. 96 dichtet. Die Hauptdruckzylindereinheit 94 weist in ihrem in Bewegungsrichtung der Kolbenstange vorderen Bereich (in der Fig. 6 rechts) einen Auslaß 100 für den Hochdruck auf. Dieser Auslaß 100 ist mit einer Entlüftungsschraube 105 versehen, damit eventuell im System bzw. Druckübersetzer enthaltene Luft entfernt werden kann.

Eine Änderung der gewünschten Drücke in dem Druckübersetzer bedingt daher nicht den kompletten Austausch einer oder beider Druckstufen, sondern entsprechend den Umständen nur den Austausch der entsprechenden Kolbenstange und ihrer drei Führungsbuchsen. Eventuell muß auch der entsprechende Zylinderblock ausgetauscht und durch einen mit einem angepaßten Zylinderraum versehenen Zylinderblock ersetzt werden. In jedem Fall nicht verändert werden muß der Aufnahmeblock und die wesentlichen Teile der Kolbeneinheiten. Weiterhin ist es produktionstechnisch wünschenswert die Anzahl der verschiedenen Komponenten zu reduzieren und möglichst gleiche Komponenten zu verwenden, was im vorliegenden Fall zutrifft.

Die Kolben 114 und 115 der Kolbeneinheiten 91 bzw. 92 werden in der bevorzugten Ausführungsform elektro-pneumatisch betrieben. Das Verhältnis des Vordruckzylindervolumens zu dem Hauptdruckzylindervolumen beträgt ungefähr 0,14, d. h. der Vordruckzylinder ist ca. 7mal größer als der Hauptdruckzylinder. Dies liegt in der speziellen Anwendung des Druckübersetzers in dem Schweißsystem begründet, wo der Vordruck zum Vorfahren des Hydraulikschweißzylinders verwendet wird, wobei viel Fluid, in der bevorzugten Ausführungsform Wasser, benötigt wird, während der Hauptdruckzylinder zum Bereitstellen des notwendigen hohen Schweißdrucks verwendet wird.

Mit Hilfe dieses modularen Systems ist es auch möglich Druckübersetzer mit mehr als zwei Stufen zu schaffen, indem der Aufnahmeblock entsprechende Flansche zur Aufnahme von gewünschten Kolbeneinheiten auf der einen Seite und entsprechenden Zylindereinheiten auf der anderen Seite und die entsprechenden Verbindungskanäle aufweist. Beispielsweise würde ein dreistufiger Duckübersetzer drei Kolbeneinheiten entsprechend der Kolbeneinheit 95 bzw. 96, zwei Zylindereinheiten entsprechend der Zylindereinheit 93 und eine Zylindereinheit entsprechend der Zylindereinheit 94 übereinander aufweisen, die mit entsprechenden Verbindungskanälen seriell miteinander verbunden sind. Durch einen entsprechenden Aufnahmeblock kann daher ein mehrstufiger Druckübersetzer nach dem Baukastenprinzip realisiert werden.

Die Fig. 5 zeigt das Schaltschema zur Steuerung eines zweistufigen Druckübersetzers 3 bestehend aus einer Vordruckkolbeneinheit 91, einer Vordruckzylindereinheit 93, einer Hauptdruckkolbeneinheit 92 und einer Hauptdruckzylindereinheit 94, wobei die Vordruckzylindereinheit 93 und die Hauptdruckzylindereinheit 94 seriell über eine Verbindung 19 miteinander verbunden sind, und wobei das unter Druck zu setzende Fluid über einen Eingang 18 der Vordruckzylindereinheit 93 zugeführt und über einen Ausgang 20 der Hauptdruckzylindereinheit 94 entnommen wird. An der Hauptdruckzylindereinheit 94 ist weiterhin ein Drucksensor 23 angeordnet, der den Ausgangsdruck mißt und ihn zur Verwendung in einem Regelkreis in eine Spannung wandelt. Für die Steuerung der Vordruckkolbeneinheit 91 bzw. der Hauptdruckkolbeneinheit 92, die in der bevorzugten Ausführungsform mit Druckluft erfolgt, sind ein Ventil 24 bzw. 25 vorgesehen. Diese Ventile 24, 25 schalten die Druckluft, die über entsprechende Zuführungen 26 und 27 den Ventilen 24, 25 zugeführt wird, auf die entsprechenden Kolbeneinheiten 91 bzw. 92. In der dargestellten Stellung der Ventile 24 und 25 befinden sich die entsprechenden Kolben jeweils in der linken Anschlagstellung, d. h. die beiden Kolben der zwei Stufen des Druckübersetzers sind in ihrer jeweiligen Nullstellung. Bei einer Schweißung sind für verschiedene miteinander zu verbindende Blechpaare unterschiedliche Parameter erforderlich, wobei unter anderem während einer Schweißung der Druck konstant gehalten werden muß. Dies muß in dem vorliegenden Schweißsystem von der zweiten Stufe des Druckübersetzers bewerkstelligt werden. Daher wird die zweite Kolbenstufe 92 des Druckübersetzers mit Druckluft eines Proportional-Druckregelventils 22 versorgt, das von dem Ausgang des Drucksensors 23 geregelt wird. Auf diese Weise können unterschiedliche Drücke vorgegeben und in einem Regelkreis überwacht werden, so daß die Drücke in einem Toleranzbereich konstant gehalten werden.

Claims (14)

1. Druckübersetzer (3) mit mindestens zwei seriell mitein­ ander verbundener Druckstufen (16, 17), einem Einlaß (18) und einem Auslaß (20), dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Beginn der Druckerzeugung die erste Druckstufe (16) von der Zuführseite abgesperrt wird und mit dem Beginn der Druckerzeugung der zweiten Druckstufe (17) diese von der er­ sten Druckstufe (16) abgesperrt wird.

2. Druckübersetzer (3) nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckstufen (16, 17) durch jeweils eine Kolbenstange (95, 96) realisiert wird, die entsprechend auf eine Druckzylindereinheit (93, 94) wirkt.

3. Druckübersetzer (3) nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Druckübersetzer (3) einen Aufnahmeblock (90) aufweist, an dessen einer Seite die Druckkolbeneinheiten (91, 92) und an der dieser gegenüberliegenden Seite die Druckzylindereinheiten (93, 94) angeordnet sind, wobei die Kolbenstangen (95, 96) durch entsprechende Bohrungen des Auf­ nahmeblocks (90) in die Zylinder (93, 94) durchgreifen.

4. Druckübersetzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidzuführkanäle in dem Aufnahmeblock (90) senkrecht zu den Kolbenbohrungen so angeordnet sind, daß sie vor der Nullstellung der Kolbenstange (95, 96) in die entsprechende Kolbenbohrung münden und durch die Vorwärtsbewegung der Kolbenstange (95, 96) abgesperrt werden.

5. Druckübersetzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmeblock (90) an den beiden gegenüberliegenden Anschlußseiten für jede Kolbenbohrung eine Dichtung (10, 102, 103, 104) aufweist, die die Kolbenstangen (95, 96) abdichtet.

6. Druckübersetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Aufnahmeblock (90) für jede Kolbenstange (95, 96) eine Führungsbuchse (125, 126) mit ei­ ner Führungsbohrung entsprechend dem Durchmesser der Kolben­ stange (95, 96) aufweist, wobei die Führungsbuchse (125, 126) in entsprechende Bohrungen des Aufnahmeblocks (90) angeordnet sind.

7. Druckübersetzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen zur Aufnahme der Führungsbuchsen (125, 126) des Aufnahmeblocks (90) jeweils den gleichen Durchmesser aufweisen.

8. Druckübersetzer nach Anspruch 6 oder 7 dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anschlußflansche der Kolbeneinheiten (91, 92) und diejenigen der Zylindereinheiten (93, 94) jeweils un­ tereinander gleich sind.

9. Druckübersetzer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbeneinheit (91, 92) aus einem Lagerdeckel (106, 107), einem Zylinderrohr (110, 111), einem Abschlußdeckel (112, 113) und einem Kolben (114, 115) mit daran befestigter Kolbenstange (95, 96) besteht, wobei die äußere Oberfläche des Lagerdeckels (106, 107) den Befestigungsflansch zur Befestigung an dem entsprechenden Flansch des Aufnahmeblocks bildet, und in einer zentralen Bohrung des Lagerdeckels (106, 107), deren Durchmesser für alle Lagerdeckel gleich ist, eine Führungsbuchse (123, 124) angeordnet ist, die eine Führungs­ bohrung entsprechend dem Durchmesser der verwendeten Kolben­ stange (95, 96) zu deren Führung aufweist.

10. Druckübersetzer nach Anspruch 8 oder 9, dadurch dadurch gekennzeichnet, daß die Zylindereinheit einen Zylinderblock (108, 109) mit einem entsprechenden Zylinderraum (97, 98) aufweist, wobei in der Flanschseite der Zylindereinheit (108, 109) eine Führungsbuchse (127, 128) eingepaßt ist, deren Außendurchmesser für alle Zylindereinheiten gleich ist, und die eine zentrale Bohrung mit einem entsprechenden Durchmes­ ser zur Führung der entsprechenden Kolbenstange (95, 96) auf­ weist.

11. Druckübersetzer (3) nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die die Kolbenstangen (95, 96) antreibenden Kolben (114, 115) des Druckübersetzers (3) pneumatisch be­ trieben werden.

12. Druckübersetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Auslaßkanal (100) des Druckübersetzers (3) eine Entlüftungsschraube (105) angeordnet ist.

13. Verwendung eines Druckübersetzers (3) nach den Ansprü­ chen 1-12 in einem Schweißsystem mit mindestens einem Wasserhydraulikschweißzylinder (1), einem Kühlwasserzulauf (4) und Kühlwasserablauf (5), wobei zum Druckaufbau in dem mindestens einem Wasserhydraulikschweißzylinder (1) für den Schweißvorgang der Kühlwasserkreislauf abgesperrt wird, wobei das System eine Wasserhochdruckleitung (8) aufweist, und die Wasserhochdruckleitung (8) mit dem Absperren des Kühl­ wasserkreislaufs auf den mindestens einen Wasserhydraulik­ schweißzylinder (1) geschaltet wird, um den zum Schweißen notwendigen Druck zu erzeugen.

14. Verwendung eines Druckübersetzers in einem Schweißsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperren des Kühlwasserkreislaufs (4, 5) und das gleichzeitige Aufschalten des Wasserhochdrucks (8) durch mindestens ein Ventil (2) erzeugt wird.