DE9315211U1 - Pneumatisch betätigbarer Linearantrieb für Punktschweiß-Automaten - Google Patents
Pneumatisch betätigbarer Linearantrieb für Punktschweiß-AutomatenInfo
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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,
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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DE9315211U DE9315211U1 (de) | 1993-10-08 | 1993-10-08 | Pneumatisch betätigbarer Linearantrieb für Punktschweiß-Automaten |
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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