DE9315211U1 - Pneumatisch betätigbarer Linearantrieb für Punktschweiß-Automaten - Google Patents

Pneumatisch betätigbarer Linearantrieb für Punktschweiß-Automaten

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Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatisch betätigbaren Linearantrieb für Punktschweiß-Automaten mit einem eine in sich selbständige Arbeitseinheit bildenden Zylindertrieb, bei welchem
in einem an seinem rückwärtigen Ende durch einen Zylinderboden verschlossenen Zylinder zwei in Tandemanordnung an einer Kolbenstange geführte Kolben vorgesehen sind, zwischen denen ein von der Kolbenstange durchdrungener zylinderfester Zwischenboden angeordnet ist, so daß der Zylinder in drei Druckräume unterteilt ist, nämlich in einen zwischen dem Zylinderboden und dem diesem benachbarten ersten Kolben gelegenen ersten Druckraum, einen zwischen dem ersten Kolben und dem Zwischenboden gelegenen zweiten Druckraum und einen zwischen dem zweiten Kolben und dem Zwischenboden gelegenen dritten Druckraum;
die Kolbenstange auf ihrem zwischen den Kolben sich sich erstreckenden Abschnitt einen axialen Kanal hat, dessen zylinderbodenseitiges Ende ein Rückschlagventil aufweist und über dieses in den ersten Druckraum mündet und der durch radiale Kanäle mit dem ersten Druckraum und dem dritten Druckraum verbindbar ist; der Zylinder in Verbindung mit zwei Luftleitungsanschlüssen steht, von denen der erste Luftleitungsanschluß in den ersten Druckraum führt und mit dem dritten Druckraum verbindbar ist, während de'r zweite Luftleitungsanschluß über ein Drosselventil in den zweiten Druckraum führt;
der erste Kolben auf einem Endabschnitt mit geringerem Durchmesser der Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist und in seiner zylinderbodenseitigen Endlage die aus dem axialen Kanal der Kolbenstange in den ersten Druckraum führenden radialen Kanäle verschließt, die er in seiner zylinderbodenfernen Endlage freigibt.
Ein Linearantrieb mit diesen Merkmalen ist aus der Druckschrift G 90 10 446.3 bekannt. Damit wird bei Schweißautomaten eine Abbremsung der Elektrodenbewegung in Richtung auf das zu schweißende Werkstück zwecks Verringerung der Geräuschentwicklung beim Aufsetzen der Elektrode erzielt. Dabei hat der Linearantrieb eine zylindrische kompakte und damit raumsparende Gestalt. Ein Nachteil besteht bei einem solchen Linearantrieb darin, daß die Öffnungsweiten der von den Elektroden gebildeten Zange immer gleichbleibend so eingestellt werden muß, daß auch ein hoher Werkstückrand übergriffen werden kann. Das bedeutet aber, daß bei einer Serie von Schweißpunkten, die nach einmaligem Übergreifen eines hohen Werkstückrandes erreichbar sind, die Elektrodenzange von Schweißpunkt zu Schweißpunkt jeweils unnötig weit geöffnet werden muß. Das erzwingt bei einer Vielzahl von Schweißpunkten einen unnötig hohen Verbrauch an Energie in Form von Druckluft.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Linearantrieb der in der Beschreibungseinleitung und im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung so vervollkommnen, daß die vorbeschriebenen Mangel beseitigt sind.
Bei möglichst geringer Baulänge des Antriebes soll die von den Elektroden gebildete Zange jeweils nur so weit geöffnet werden, wie dies z.B. einmal zum Übergreifen eines hohen Werkstückrandes und im übrigen zum Weiterrücken von Schweißpunkt zu Schweißpunkt auf einer ebenen Werkstückfläche erforderlich ist. Das heißt, die Zange soll sich nur dann weit öffnen, wenn die Elektroden über einen hohen Werkstückrand hinwegbewegt werden müssen, um dahinterliegende Schweißpunkte anzufahren. Sie soll sich aber nur wenig öffnen, wenn sie über eine Serie von hinter einem hohen Werkstückrand liegenden Schweißpunkten von Punkt zu Punkt geführt werden soll.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Linearantrieb mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Weitere vervollkommnende Merkmale gehen aus den Ansprüchen 2 bis 5 hervor.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung ist ein axialer Längsschnitt und zeigt in Fig. 1 den Linearantrieb in Ausgangsposition und Fig. 2 den gleichen Linearantrieb in der Position während des Schweißvorganges.
Der erfindungsgemäße Linearantrieb hat einen im wesentlichen bekannten, eine in sich selbständige Arbeitseinheit bildenden Zylindertrieb a, einen Vorhubzylinder b, in dem der Zylindertrieb a axial beweglich gelagert ist und einen Vorhubkolben c, der in axialer rückwärtiger
Fortsetzung des Zylindertriebes a ebenfalls in dem Vorhubzylinder b axial beweglich angeordnet ist.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Zylindertrieb a aus einem Zylinder 1, der mit einer aus mehreren Segmenten 2, 3 zusammengesetzten Laufbuchse ausgekleidet ist. Darin ist eine Kolbenstange 4 mit zwei daran in Tandemanordnung geführten Kolben 5, 6 axial beweglich angeordnet. Zwischen diesen befindet sich ein Zwischenboden 8, der von dem sich zwischen den beiden Kolben 5, 6 erstreckenden Abschnitt 4a der Kolbenstange 4 durchdrungen wird. Der Zwischenboden 8 wird zwischen den beiden Segmenten 2, 3 der Laufbuchse in einer zylinderfesten Position gehalten. Der Zylindertrieb a enthält drei Druckräume, nämlich einen zwischen dem Zylinderboden 7 und dem ersten Kolben 5 gelegenen ersten Druckraum 9, einen zwischen dem ersten Kolben 5 und dem Zwischenboden 8 gelegenen zweiten Druckraum 10 und einen zwischen dem zweiten Kolben und dem Zwischenboden 8 gelegenen dritten Druckraum 11. Der Zwischenboden 8 ist von einem Ringkanal 12 umgeben, wobei in einem vom Ringkanal 12 zum zweiten Druckraum führenden Verbindungskanal 13 ein Drosselventil 14 angeordnet ist.
Die Kolbenstange 4 hat auf ihrem zwischen den beiden Kolben 5, 6 sich erstreckenden Abschnitt einen axialen Kanal 15. Dessen zylinderbodenseitiger Ausgang mündet in den ersten Druckraum 9. An seiner Mündung ist ein bei Überdruck in dem ersten Druckraum 9 schließendes Rückschlagventil 16 angeordnet.
Der Endabschnitt 4b der Kolbenstange hat einen gegenüber dem sich zwischen den beiden Kolben 5, 6 erstreckenden Abschnitt 4a geringeren Durchmesser, wobei der Übergang zwischen beiden Abschnitten einen Absatz 17 bildet.
Auf dem Endabschnitt 4b der Kolbenstange sind der erste Kolben 5 axial beweglich sowie zwischen diesem und dem Absatz 17 eine Wendeldruckfeder 18 unter Vorspannung angeordnet. Die Wendeldruckfeder 18 drückt den ersten Kolben 5 in Ruhestellung des Zylindertriebes bei völlig zurückgezogener Kolbenstange an den Zylinderboden 7. Dabei liegt der zweite Kolben 6 an dem Zwischenboden 8.
Unterhalb des Rückschlagventils 16 führen aus dem axialen Kanal 15 der Kolbenstange radiale Kanäle 19, die bei Ruhestellung des Linearantriebes innerhalb des ersten Kolbens 5 liegen. Sie werden aber geöffnet und münden dann in den ersten Druckraum 9, wenn der erste Kolben 5 gegen die Wirkung der Wendeldruckfeder 18 eingeschoben wird .
Am anderen Ende des axialen Kanals 15 sind ebenfalls radiale Kanäle 20 vorgesehen, die bei völlig eingezogener Kolbenstange 4 innerhalb des Zwischenbodens 8 liegen und somit verschlossen sind. Sie werden aber geöffnet und münden dann in den dritten Druckraum 11, wenn die Kolbenstange 4 eine kurze Strecke ausgefahren ist.
Der Zwischenboden 8 enthält in seinem peripheren Bereich einen achsparallel verlaufenden Schieberzylinder 21, der einerseits zum zweiten Druckraum 10 und andererseits zum dritten Druckraum 11 offen ist. In ihm ist ein in Abhängigkeit von den Druckdifferenzen zwischen dem zweiten Druckraum 10 und dem dritten Druckraum 11 axial beweglicher Entlüftungsschieber 22 angeordnet. Durch diesen ist ein den zweiten Druckraum 10 mit dem Ringkanal 12 verbindender und dabei den Schieberzylinder 21 kreuzender
Entlüftungskanal 23 absperrbar. Der Entlüftungsschieber 22 ist durch einen axial an seiner dem dritten Druckraum 11 zugewandten Stirnseite angesetzten Distanzstift 24 mit einem in axialer Fortsetzung in dem Schieberzylinder
21 axial beweglichen Schubkolben 25 verbunden.
Der Vorhubzylinder b besteht aus einem den Zylindertrieb a umfassenden Vorhub-Zylindermantel 26, der an seinem elektrodenseitigen Ende durch einen festen, von der Kolbenstange 4 durchdrungenen Zylinderboden 27 und an seinem anderen Ende mit einem abnehmbaren Zylinderdeckel 28 verschlossen ist. Er übergreift den Zylindertrieb a an dessen Rückseite, so daß zwischen dem Zylinderboden 7 des Zylindertriebes a und dem Zylinderdeckel 28 des Vorhubzylinders b ein Hohlraum vorhanden ist. Darin befindet sich der axial bewegliche Vorhubkolben c.
Dieser hat auf seiner Umfangfläche einen sich zum Zylindertrieb a hin verjüngenden konischen Abschnitt 29. Zwischen diesem und dem benachbarten Stirnrand des Zylindertriebes a ist ein Sperrelement in Form eines offenen, radial federnden Ringes 30 mit rundem Querschnitt angeordnet .
An der Innenwand des Vorhub-Zylindermantels 26 ist in einem Bereich, welcher der Position des konischen Abschnittes 29 am Vorhubkolben c in dessen der Schweißposition entsprechenden Endlage entspricht, eine Ringnut
31 vorgesehen. Deren Querschnitt entspricht knapp der Hälfte des Querschnittes des federnden Ringes 30. Sie nimmt diesen in der Schweißposition in sich auf. In dieser Position rastet der Stirnrand des Zylindertriebes a hinter dem federnden Ring 30.
Am Zylinderboden 7 des Zylindertriebes a ist axial ein den Vorhubkolben c durchdringender zylindrischer Ansatz
32 befestigt. Dabei hat der Vorhubkolben c auf seiner dem Zylindertrieb a zugekehrten Seite eine becherförmige koaxiale Ausdrehung 33. Darin ist eine den zylindrischen Ansatz 32 am Zylinderboden 7 des Zylindertriebes a umgreifende Wendeldruckfeder 34 unter leichter Vor-
spannung angeordnet, gegen die der Vorhubkolben c auf dem zylindrischen Ansatz 32 luftdicht gleitend axial beweglich ist.
Der Vorhubkolben c ist auf seinem Umfang vor dem konischen Abschnitt 29 zum Zylindertrieb a hin zylindrisch ausgebildet und liegt mit diesem Abschnitt luftdicht gleitend an der Innenwand eines den Zylinderboden 7 des Zylindertriebes a überragenden Abschnitt von dessen Zylindermantel.
An dem Vorhub-Zylindermantel 26 sind drei Luftleitungsanschlüsse 35, 36, 37 vorgesehen. Durch den ersten und zweiten Luftleitungsanschluß 35, 36 wird der Zylindertrieb a in an sich bekannter Weise beaufschlagt und entlüftet. Der dritte Luftleitungsanschluß 37 führt in einen zwischen dem Vorhubkolben c und dem Zylinderdeckel 28 des Vorhubzylinders b vorhandenen Druckraum 38. Ein zwischen dem Zylinderboden 27 des Vorhubzylinders b und dem Zylindertrieb a vorhandener Druckraum 39 ist mit dem zweiten Luftleitungsanschluß 36 verbunden.
Die Funktion des an sich bekannten Zylindertriebes a ist allgemein und auch aus dem Gebrauchsmuster 90 10 446.3 bekannt und aus der vorstehenden Beschreibung seiner Konstruktion abzuleiten.
Die Funktion des Vorhub-Zylindertriebes b, c ist folgendermaßen :
Der Vorhubkolben c wird durch den dritten Luftleitungsanschluß 37 über den Druckraum 38 mit Druckluft beaufschlagt. Dadurch bewegt er sich gegen den Zylindertrieb a und schiebt diesen über die Wendeldruckfeder 34 in Richtung Schweißposition, bis dessen elektrodenseitiges Ende am Zylinderboden 27 des Vorhubzylinders b anstößt. Bei weiterer Druckluftzufuhr bewegt sich der Vorhubkolben c
gegen den Zylindertrieb a. Dabei wird die Wendeldruckfeder 34 komprimiert und der federnde Ring 30 zunächst spannungslos mitgeschoben, bis dieser die Ringnut 31 erreicht hat. Bei weiterem Vordringen des Vorhubkolbens c drückt sich dieser mit seinem konischen Abschnitt 29 in den federnden Ring 30 und spreizt diesen auf, bis er fest in der Ringnut 31 liegt. Der Zylindertrieb a rastet hinter dem federnden Ring 30, ist damit in seiner position verriegelt und kann mit dem Anlegen einer in dieser Position erreichbaren Serie von Schweißpunkten durch entsprechende an sich bekannte Bewegungen seiner Kolbenstange 4 beginnen. Dabei wird die von den Elektroden gebildete Zange jeweils nur so weit geöffnet, wie es für das Weiterrücken von Schweißpunkt zu Schweißpunkt der Serie erforderlich ist.
Die Beaufschlagung des Zylindertriebes a zum Arbeitshub "vorwärts" erfolgt aus dem Luftleitungsanschluß 35 über den ersten Druckraum 9 des Zylindertriebes a und einen zwischen dem Vorhub-Zylindermantel 26 und dem Zylindertrieb a befindlichen Zwischenraum 40.
Die Belüftung des Arbeitshubes "zurück" erfolgt aus dem Luftleitungsanschluß 36 über den Ringkanal 12 in den zweiten Druckraum 10 des Zylindertriebes a. Für die Rückbewegung des Zylindertriebes a im Vorhubzylinder b wird der Druckraum 38 im Vorhubzylinder b durch den Luftleitungsanschluß 37 entlüftet. Gleichzeitig drückt die gespannte Wendeldruckfeder 34 den Vorhubkolben c in seine Ausgangsstellung auf dem zylindrischen Ansatz 32 bis zum Anschlag zurück. Dabei entspannt sich der federnde Ring 30 aus der Ringnut 31 heraus in seine Ruheposition und gibt den Zylindertrieb a frei. Durch Druckluftzufuhr aus dem Luftleitungsanschluß 36 in den
Druckraum 39 wird der Zylindertrieb a zusammen mit dem Vorhubkolben c in die Ausgangsstellung zurückgeschoben, wobei die von den Elektroden gebildete Zange so weit geöffnet wird, wie dies für deren Bewegung über hohe Werkstücksteile erforderlich ist.

Claims (5)

1. Pneumatisch betätigbarer Linearantrieb für Punktschweiß-Automaten mit einem eine in sich selbständige Arbeitseinheit bildenden Zylindertrieb (a), bei welchem
in einem an seinem rückwärtigen Ende durch einen Zylinderboden (7) verschlossener Zylinder (1) zwei in Tandemanordnung an einer Kolbenstange (4) geführte Kolben (5, 6) vorgesehen sind, zwischen denen ein von der Kolbenstange (4) durchdrungener zylinderfester Zwischenboden (8) angeordnet ist,so daß der Zylinder (1) in drei Druckräume unterteilt ist, nämlich in einen zwischen dem Zylinderboden (7) und dem diesem benachbarten ersten Kolben (5) gelegenen ersten Druckraum (9), einen zwischen dem ersten Kolben (5) und dem Zwischenboden (8) gelegenen zweiten Druckraum (10) und einem zwischen dem zweiten Kolben (6) und dem Zwischenboden (8)gelegenen dritten Druckraum (11);
die Kolbenstange (4) auf ihrem zwischen den Kolben ( 5, 6) sich erstreckenden Abschnitt einen axialen Kanal (15) hat, dessen zylinderbodenseitiges Ende ein Rückschlagventil (16) aufweist und über dieses in den ersten Druckraum (9) mündet und der durch radiale Kanäle (19) mit dem ersten Druckraum (9) verbindbar ist;
der Zylinder (1) in Verbindung mit zwei Luftleitungsanschlüssen (35, 36) steht, von denen der erste Luftleitungsanschluß (35) in den ersten Druckraum (9) führt und mit dem dritten Druckraum (11) verbindbar ist, während der zweite Luftleitungsanschluß (36) über ein Drosselventil (14) in den zweiten Druckraum (10) führt;
der erste Kolben (5) auf einem Endabschnitt (4a) mit geringerem Durchmesser der Kolbenstange (4) axial beweglich angeordnet ist und in seiner zylinderbodenseitigen Endlage die aus dem axialem Kanal (15) der Kolbenstange (4) in den ersten Druckraum (9) führenden radialen Kanäle (19) verschließt, die er in seiner zylinderbodenfernen Endlage freigibt,
dadurch gekennzeichnet,
a) daß der eine in sich selbständige Arbeitseinheit bildende Zylindertrieb (a) in einem Vorhubzylinder (b) an dessen Innenwand anliegend axial beweglich angeordnet ist, der an seinem elektrodenseitigen Ende durch einen von der eine Elektrode haltenden Kolbenstange (4) des Zylindertriebes (a) durchdrungenen Zylinderboden (27) verschlossen ist und dessen anderes Ende den Zylindertrieb (a) auch in dessen Ausgangsstellung überragt und durch einen Zylinderdeckel (28) verschlossen ist,
b) daß in dem Vorhubzylinder (b) zwischen dessen Zylinderdeckel (28) und dem Zylinderboden (7) des Zylindertriebes (a) ein Vorhubkolben (c) axial beweg lieh angeordnet ist, wobei zwischen diesem und dem Zylinderdeckel (28) des Vorhubzylinders (b) ein mit einem dritten Luftleitungsanschluß (37) verbundener Druckraum (38) vorgesehen ist,
c) daß der Vorhubkolben (c) auf seiner Umfangfläche einen sich zum Zylindertrieb (a) hin verjüngenden konischen Abschnitt (29) hat, wobei zwischen
diesem und dem benachbarten Stirnrand des Zylinders (1) vom Zylindertrieb (a) ein Sperrelement in Form eines offenen, radial federnden Ringes (30) mit rundem Querschnitt angeordnet ist,
d) daß in der Innenwand des Vorhubzylinders (b) in einem Bereich, welcher der Position des konischen Abschnittes (29) am Vorhubkolben (c) in dessen Schweißposition entsprechenden Endlage entspricht, eine den offenen, radial federnden Ring (30) in der Schweißposition bis knapp zur Hälfte seines Querschnittes aufnehmende Ringnut (31) vorgesehen ist.
2. Linearantrieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1) des Zylindertriebes (a) über dessen Zylinderboden (7) so weit hinausragt, daß sein Stirnrand in der Schweißposition des Zylindertriebes (a) hinter dem in dieser Position in der Ringnut (31) des Vorhubzylinders (b) liegenden federnden Ring (30) rastet.
3. Linearantrieb nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Zylinderboden (7) des Zylindertriebes (a) koaxial ein den Vorhubkolben (c) durchdringender zylindrischer Ansatz (32) befestigt ist, wobei der Vorhubkolben (c) auf seiner dem Zylindertrieb (a) zugekehrten Seite eine becherförmige koaxiale Ausdrehung (33) hat, in der eine den zylindrischen Ansatz (32) umgebende Wendeldruckfeder (34) unter leichter Vorspannung angeordnet ist, gegen die der Vorhubkolben (c) auf dem zylindrischen Ansatz (32) gleitend axial beweglich ist.
Linearantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorhubkolben (c) auf seinem Umfang vor dem konischen Abschnitt (29) zum Zylindertrieb (a) hin zylindrisch ausgebildet ist und mit diesem Abschnitt an der Innenwand des den Zylinderboden (7) des Zylindertriebes (a) überragenden Abschnittes (la) des Zylinders (1) gleitend anliegt.
5. Linearantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Vorhub-Zylindermantel (26) drei Luftleitungsanschlüsse (35, 36, 37) vorgesehen sind, von denen zwei in an sich bekannter Weise mit den Druckräumen (9, 10, 11) des Zylindertriebes (a) verbindbar sind, wobei der dritte Luftleitungsanschluß (37) in einen zwischen dem Vorhubkolben (10) und dem Zylinderdeckel (28) des Vorhubzylinders (b) vorhandenen Druckraum (38) führt, während ein zwischen dem Zylinboden (27) des Vorhubzylinders (b) und dem Zylindertrieb (a) vorhandener Druckraum (39) mit dem zweiten Luftleitungsanschluß (36) verbunden ist.
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