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Pneumatische Steuerung für elektrische Widerstandsschweißmaschinen
Das Patent 838 179 bezieht sich auf eine pneumatische Steuerung für Widerstandsschweißmaschinen
mit mindestens einem den veränderlichen Druck der Elektroden bewirkenden Druckluftzylinder,
bei welchem die Luftzufuhr zu dem Zylinder über ein Servoreduzierventil erfolgt,
bei welchem die die Durchlaßöffnung bestimmende Kräftedifferenz durch die Differenz
zwischen dem Druck der abgehenden Luft und demjenigen einer bestimmten, im Steuersystem
eingeschlossenen Luftmenge, deren Druck dem Steuerdruck entspricht, erzeugt wird.
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Bei der im Patent 838 179 beschriebenen pneumatischen Steuerung wird
eine Schlagdämpfung dadurch erreicht, daß während praktisch der ganzen Abwärtsbewegung
des Kolbens der Abfluß der Luft unterhalb des Kolbens so weit gedrosselt wird, daß
diese Luft komprimiert wird und damit eine Abbremsung der Kolbenbewegung bewirkt.
Erst gegen Ende des Arbeitshubes wird das Auslaßventil für die untere Kolbenseite
geöffnet, so daß der Überdruck unterhalb des Kolbens verschwinden kann.
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Zweck der Erfindung ist nunmehr eine verbesserte Schlagdämpfung für
die Steuerung des Patents 838 179 zu schaffen, und zwar aus dem Grund, daß
man fortwährend bestrebt ist, die Leistungsfähigkeit der modernen Punktscheißmaschinen
zu steigern. In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, daß eine der wichtigsten
Anforderungen an die Pneumatik einer Punktschweißmaschine die ist, daß die bewegliche
Elek= trode sich möglichst rasch senkt, aber trotzdem
sanft auf
die feste Elektrode aufsetzt. Ferner soll die Schlagdämpfung auf möglichst einfache
Weise einstellbar sein, um eine genaue Anpassung an die jeweiligen Betriebsbedingungen
zu ermöglichen.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß ein Rückströmventil
in einer die untere Seite des Kolbens des Druckluftzylinders mit der Druckluftzufuhr
verbindenden Luftleitung vorgesehen ist und den bei der Abwärtsbewegung des Kolbens
entstehenden Überdruck in die Zufuhrleitung zunächst frei zurückströmen läßt und
erst in einer bestimmten Stellung des Kolbens geschlossen wird, wodurch eine Kompression
der Luft unterhalb des Kolbens zur Dämpfung der Kolbenbewegung entsteht und diese
komprimierte Luft erst abgelassen wird, wenn die Elektroden sich berühren.
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An Hand der Zeichnung sei ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher
erläutert, und zwar ist in der Figur eine Steuerung für Punktschweißmaschinen in
schematischer Weise dargestellt. Es bedeutet I die bewegliche obere Elektrode und
2 die feste untere Elektrode der Schweißmaschine. Die obere Elektrode I ist mit
dem Kolben 3 eines Druckluftzylinders ¢ starr verbunden, und zwecks Betätigung des
Kolbens stehen. das obere und untere Ende des Zylinders q. über je ein elektropneumatisches
Ventil 5 bzw. 6 mit dem Servoreduzier-Ventil 7 in Verbindung. Dieses Servoreduzierventil
7, dessen Wirkungsweise im Patent 838 179 ausführlich beschrieben ist, hält den
Druck der dem Zylinder q. zufließenden Luft auf dem Sollwert, welcher seinerseits
durch einen Differentialdruckkontaktgeber 8 mit dem Steuerdruck des Servoreduzierventils
verglichen wird. Für die Einstellung des Luftdrucks auf den Sollwert, entsprechend
dem gewünschten Elektrodendruck, dienen ein gewöhnliches federbelastetes Reduzierventil
9 und ein Manometer io. Die untere Seite des Kolbens 3 steht noch mit einem einfachen
Druckkontaktgeber Il in Verbindung, dessen Kontakte auch im Schweißströmsteuerkreis
12 liegen. Ferner bedeutet 13 den Schweißtransformator der Schweißmaschine,welcher
über eine an sich bekannte Schw eißstromsteuerung 1q., z. B. ein elektronisches
Steuergerät, an das Netz angeschlossen ist.
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Für die Schlagdämpfung nach der Erfindung ist ein Rückströmventil
15 vorgesehen, welches in einer Leitung 16 angeordnet ist, die die untere
Kolbenseite mit der Druckluftzufuhrleitung verbindet. Dieses Ventil 15 wird in Abhängigkeit
von der Bewegung des Kolbens 3 betätigt, und zwar mittels eines Hebels 17, der die
Ventilstange mit der Kolbenstange mechanisch verbindet. Im Erregerkreis des elektropneumatischen
Ventils 6 ist der Kontakt 18 eines Relais I9 vorgesehen, welches auf der Primärseite
des Transformators 13 angeordnet ist und einen Arm einer Brückenschaltung bildet,
die beim Leerlauf des Transformators abgeglichen ist. Mit 2o ist noch ein Rückschlagventil
bezeichnet, welches dem Ventil 6 vorgeschaltet ist.
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Die Wirkungsweise der pneumatischen Steuerung und Schlagdämpfung ist
nunmehr wie folgt: Im Ruhezustand der Maschine ist der Raumunter dem Kolben 3 mit
Druckluft gefüllt, der Kolben also gehoben. Der Solldruck wird durch das gewöhnliche
Reduzierventil 9 eingestellt und am Manometer io kontrolliert. Bei Betätigung des
Pedals 21 der Schweißmaschine wird der Erregerkreis des Ventils 5 geschlossen, so
daß dieses letztere sich öffnet und nun der auf den vorgeschriebenen Druckwert verminderten
Druckluft erlaubt, auf die obere Kolbenseite zu gelangen. Da auf der oberen Kolbenseite
die wirksame Druckfläche größer ist, bewegt sich nunmehr die Elektrode I nach unten,
wobei vorläufig noch keine wesentliche Kompression entsteht, weil der Überdruck
sich durch das offene Rückströmventil ausgleichen bzw. die unterseitige Luft ungehindert
wieder in die Zufuhrleitung zurückfließen kann. Infolgedessen wird der erste Teil
der Abwärtsbewegung des Kolbens 3 ungebremst sein und sehr rasch erfolgen. Erst
nachdem der Kolben einen bestimmten Weg zurückgelegt hat, wird das Ventil 15 durch
den mit der Kolbenstange gekuppelten Hebel 17 geschlossen. Der Moment, in welchem
die Kompression bzw. Dämpfung einsetzen soll, wird so eingestellt, daß der Kolben
gerade beim Berühren der Elektroden völlig abgebremst ist. Die Lage des Kolbens,
bei welcher das Ventil 15 schließen soll, um diese Bedingung zu erfüllen, kann leicht
rechnerisch ermittelt werden. Erst nachdem die Elektroden I, 2 sich berührt haben,
darf die komprimierte Luft unter dem Kolben 3 abgelassen werden, und um dies zwangläufig
im richtigen Moment zu erreichen, ist das Relais 18, ig vorgesehen, welches auf
das Berühren der Elektroden anspricht. Dieses Wechselstromrelais I9 bildet auf der
Primärseite des Transformators 13
einen Teil einer Brückenschaltung, welche
bei leerlaufendem Transformator abgeglichen ist. Sobald der Sekundärkreis geschlossen
wird, kommt die Brücke aus dem Gleichgewicht, und das Relais spricht an. Dadurch
wird über dem Kontakt IS der Erregerkreis des Ventils 6 geschlossen und dieses letztere
so umgesteuert, daß die komprimierte Luft unter dem Kolben ausströmen kann. Sobald
der Überdruck unter dem Kolben 3 verschwindet, wird auch der Einfachpilot bzw. Kontaktgeber
i i ansprechen (der Differentialdruckkontaktgeber 8 hat bereits während des Senkens
der Elektrode I angesprochen, und zwar sobald der Druck auf der Oberseite des Kolbens
den Sollwert erreicht hat), so daß eindeutige Sicherheit besteht, daß die eingestellte
Elektrodenkraft tatsächlich wirksam ist. Erst jetzt ist daher der Stromkreis 12
zur Schweißmaschinensteuerung 1L1. geschlossen und damit der Schweißvorgang eingeleitet.
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Bei der beschriebenen Dämpfung ist das zusätzliche Ventil 15 ein rein
mechanisch betätigtes Ventil. Dieses Ventil kann aber auch elektropneumatischer
Art sein und wird dann durch einen elektrischen Kontakt auf der Kolbenstange betätigt.
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Die Schlagdämpfung nach der Erfindung besitzt den Vorteil, daß eine
größtmögliche Zahl von Schweißpunkten pro Zeiteinheit erreicht werden kann. Ferner
kann durch einfache Verstellung des Betätigungshebels bzw. Kontaktes an der Kolbenstange
die
Schlagdämpfung nach Wunsch eingestellt werden. Bei Änderungen des Elektrodendruckes
oder der Punktzahl muß die Dämpfung nicht neu eingestellt werden, weil sie einzig
und allein vom Arbeitshub des Kolbens abhängig ist. Schließlich ist auch der Aufbau
einfach und robust, wobei Störungsquellen weitgehend vermieden worden sind.