WO2005042982A2 - Einrichtung und verfahren zur kompensation der auf einen lageveränderbaren druckmittelzylinder einwirkenden gewichtskraft - Google Patents

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    • F15B2211/76—Control of force or torque of the output member

Definitions

  • the invention relates to a device for compensating the weight force acting in the longitudinal direction on a movable piston rod of a position-adjustable pressure medium cylinder by means of an electronic control unit for controlling at least one of the pressure medium cylinders, taking into account the weight force multi-way valve acting on one side. Furthermore, the invention also relates to a related method.
  • the field of application of the invention extends to industrial systems which contain a pressure medium cylinder which can be pivoted or rotated in at least one spatial axis.
  • Industrial systems of this type can be, for example, robot-guided welding guns, automatic riveting tools, and pressing tools.
  • a key problem in such applications is that the moving parts of the pressure cylinder - its piston rod - act on weight components of different sizes depending on the angle of rotation, which negatively influence the dynamic behavior of the pressure cylinder.
  • the pressure medium cylinder has to move a large mass, then a weight force component that changes as a result of the rotation would bring about an FeM function. The malfunction would result in an uncontrolled retraction or extension of the piston rod.
  • a pressure control valve is arranged in the working line to act on the at least one pressure chamber of the pressure medium cylinder, which pressure valve can be adjusted manually in order to enable constant weight force compensation.
  • a fixed correction factor is therefore taken into account when controlling the pressure medium cylinder.
  • this constant weight force compensation only works for a relatively small angle of rotation of the position-adjustable pressure medium cylinder. Larger swivel ranges cannot be controlled with this.
  • DE 4446074 AI discloses a generic device for compensating the weight, in which a position sensor permanently detects the piston position (and thus also the piston rod position) and, in the event of actual-target deviations, is also able to correct the pressure medium cylinder accordingly, to compensate for weight-related influences.
  • This device makes it possible to hold different types of loads in a predetermined position and then to move the load at a desired speed or to apply a desired force.
  • a further signal is added to or subtracted from the compensation pressure signal, and the resulting signal is entered into a pressure control valve.
  • a disadvantage of this solution is that a change in the position of the piston rod due to the weight force resulting from the pivoting of the pressure medium cylinder is only determined by measuring the reaction thereof. This results in time delays, so that subsequent exact, smooth weight force compensation is not feasible.
  • the invention includes the technical teaching that a sensor is provided for detecting the current position of the pressure medium cylinder, from which an electronic control unit acts on the piston rod that is currently acting in the longitudinal direction Weight force is determined in order to determine the desired value for compensating the weight force for controlling a multi-way valve designed as a pressure control valve.
  • the advantage of the solution according to the invention is, in particular, that the current orientation of the entire medium cylinder to the direction of the weight is used directly as an input variable for the weight compensation.
  • the electronic control unit is thus able to directly recognize an increase or a change in the weight force acting on the displaceable piston rod without an undesirable movement reaction of the piston rod already taking place due to the changing weight force.
  • the solution according to the invention leads to a jerk-free behavior of the piston rod when the position of the pressure medium cylinder changes, in which the weight force acting on the piston rod changes.
  • the weight force can be continuously compensated with this solution over the entire angle of rotation range of the pressure medium cylinder.
  • the sensor for detecting the current position of the central thickening cylinder is preferably designed in the manner of an acceleration sensor which measures the gravitational acceleration acting longitudinally on the movable piston rod.
  • the weight force to be compensated can be calculated using the known mass of the piston rod, including the piston and the load, according to Newton's basic law.
  • the sensor for detecting the current position of the pressure medium cylinder can also be designed in the manner of a position sensor for measuring the current position coordinates of the pressure medium cylinder in space. Those position coordinates are necessary which allow conclusions to be drawn about the current orientation of the piston rod in relation to the direction of the acceleration due to gravity.
  • the electronic control unit works to adapt the weight force compensation to objects of different weights to be moved by the pressure medium cylinder in accordance with a correspondingly adjustable pressure characteristic. The pressure characteristic can thus be flexibly adapted to different load situations.
  • the signal generated by the sensor can additionally be supplied to an electronic filter for elimination or at least mimicking of interference signal components in order to exclude interference signals due to ambient vibrations.
  • Such environmental vibrations can arise, for example, from vibrations as a result of material intervention by a tool and the like.
  • the signal generated by the sensor advantageously runs via an electronic amplifier for adaptation to prevailing mass and lever ratios, in order to ensure adaptable weight compensation with simple technical means by means of an adjustable gain factor.
  • control unit which controls the multi-way valve can be switched from a first operating mode for the compensation operation to a second operating mode for a fixing position. There is no weight compensation in the operating mode of the fixing position.
  • the fixing position can be selected when a movement cycle of the pressure medium cylinder has been completed so that it remains in the rest position. Switching between the two operating modes is preferably carried out via a digital input on the electronic control unit.
  • the sensor for detecting the current position of the pressure medium cylinder should preferably be structurally integrated directly in the multi-way valve together with the electronic control unit his. Since the multi-way valve is designed according to the invention as a pressure control valve, this usually already includes an electronic unit, which is only to be supplemented by the sensor with the associated electronic components.
  • a very preferred application of the invention results in a welding gun which has a pressure medium cylinder to ensure a floating, pivotable mounting of a static arm articulated on a stationary support part.
  • the sensor which is designed as an acceleration sensor, can be attached in a simple manner to the static arm or to the carrier part of the welding gun in such a way that it detects a rotation of the medium cylinder about an axis running transversely to the longitudinal axis of the piston rod.
  • FIG. 1 shows a side view of a welding gun with a device for compensating the weight during the change in position
  • FIG. 2 shows an electronic circuit diagram of the device according to FIG. 1, and
  • Figure 3 is a rotation angle pressure diagram for the application of the pressure cylinder for the purpose of weight compensation.
  • the welding gun according to FIG. 1 essentially consists of a fixed support arm 1, which can also be attached to the mount of a robot (not shown further).
  • a static arm 3 and an opposing dynamic arm 4 are articulated on an arm bearing 2 of the support arm 1.
  • the static arm 3 is a first Assigned welding electrode 5; a second welding electrode 6 is assigned to the dynamic arm 4.
  • the two welding electrodes 5 and 6, between which sheets 8 can be connected to one another by spot welding, are opened or closed by pressurizing the clamping cylinder 7 attached between the static arm 3 and the dynamic arm 4.
  • the center of gravity of the tongs 9 does not lie in the arm bearing 2. Since the sheets 8 and the support arm 1 have positional tolerances from welding point to welding point, the static arm 3 is floating, i.e. provided with a further degree of freedom. The static arm 3 obtains the degree of freedom through the non-rigid attachment by means of a pressure medium cylinder 10 to the support arm 1, so that the pressure medium cylinder 10 represents a type of compensating cylinder here. So that the sheets 8 are not bent when attaching the welding electrodes 5 and 6 to carry out a new welding point, the pressure difference in the pressure cylinder 10 is adapted to the angle of rotation of the welding gun around the axis X shown.
  • a multi-way valve 11 designed in the manner of an electropneumatic pressure control valve is provided, which is equipped with an integrated sensor 12 in the manner of an acceleration sensor.
  • the multi-way valve 11 is mounted on the welding gun in such a way that the sensor 12 only detects rotations around the X axis.
  • the multi-way valve 11 which is designed in the manner of an electropneumatic pressure control valve, is controlled with the output signal from the sensor 12 and in turn regulates the bottom pressure of the pressure medium cylinder 10.
  • the 3/3 valve 13 is used to act on the bottom of the pressure medium cylinder 10.
  • the pressure medium cylinder 10 On the cover side, the pressure medium cylinder 10 is supplied with pressure medium via a static pressure control valve 14.
  • the control of the electromagnetic 3/3 valve 13 takes place via the angle signal of the acceleration sensor 12.
  • An electronic filter 15 connected downstream in the signal path serves to minimize interference signal components as a result of ambient vibrations.
  • An amplifier 16 connected downstream of this is used to adapt to the prevailing mass and lever ratios on the welding gun (not shown further here).
  • the electronic control unit 17 containing the electronic components explained above can be switched via a switch 18 into a first operating mode for the compensation operation and into a second operating mode (shown here) for a fixing position on an amplifier 19, a desired value for the fixing position of the welding gun can be preselected.
  • the switch 18 is switched via a digital input on the multi-way valve 11.
  • the sensor 12 for detecting the current position of the pressure medium cylinder 10 is structurally integrated directly in the multi-way valve 11 together with the electronic control unit 17.
  • the output voltages supplied by the sensor are infinitely assigned to the respective angle of rotation about the axis X, which characterizes the current position of the pressure medium cylinder. If the mass to be moved is known, the electronic control unit is able to determine the current longitudinal direction of the weight force acting on the movable piston rod in order to determine the setpoint value for compensating the weight force for controlling the pressure control valve.

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Abstract

Einrichtung zur Kompensation der in Längsrichtung auf eine verfahrbare Kolbenstange eines lageveränderbaren Druckmittelzylinders (10) einwirkenden Gewichtskraft mittels einer elektronischen Steuereinheit (17) zur die Gewichtskraft berücksichtigenden Ansteuerung mindestens eines den Druckmittelzylinder (10) zumindest einseitig beaufschlagenden Mehrwegeventils (11), wobei ein Sensor (12) zur Erfassung der aktuellen Position des Druckmittelzylinders (10) vorgesehen ist, woraus die elektronische Steuereinheit (17) die aktuell in Längsrichtung auf die verfahrbare Kolbenstange einwirkende Gewichtskraft bestimmt, um hiervon abhängig den die Gewichtskraft kompensierenden Sollwert zur Ansteuerung eines als Druckregelventil ausgebildeten Mehrwegeventils (11) zu ermitteln.

Description

Einrichtung und Verfahren zur Kompensation der auf einen lageveränderbaren Druckmittelzylinder einwirkenden Gewichtskraft
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kompensation der in Längsrichtung auf eine verfahrbare Kolbenstange eines lageveränderbaren Druckmittelzylinders einwirkenden Gewichtskraft mittels einer elektronischen Steuereinheit zur die Gewichtskraft berücksichtigenden Ansteuerung mindestens eines den Druckmittelzylinder zumindest einseitig beaufschlagenden Mehrwegeventils. Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein diesbezügliches Verfahren.
Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich auf industrielle Anlagen, welche einen in mindestens einer Raumachse verschwenkbaren- oder verdrehbaren Druckmittelzylinder enthalten. Derartige industrielle Anlagen können beispielsweise robotergeführte Schweißzangen, Nietautomaten, Drückwerkzeuge sein. Ein Kernproblem bei derartigen Anwendungen besteht darin, dass auf die beweghchen Teile des Dmckmittelzylinders- dessen Kolbenstange- abhängig vom Drehwinkel unterschiedlich große Gewichtskrafts- Komponenten einwirken, welche das dynamische Verhalten des Druckmittelzylinders negativ beeinflussen. Insbesondere wenn der Druckmittelzylinder eine große Masse zu bewegen hat, dann würde eine in Folge der Verdrehung sich ändernde Gewichtskraft-Komponente eine FeMfunktion bewirken. Die Fehlfunktion würde sich in einem unkontrollierten Ein - oder Ausfahren der Kolbenstange äußern.
Es ist daher im Stand der Technik allgemein bekannt bei derartigen Anwendungen von Dmckmittelzylindern eine die Gewichtskraft berücksichtigende Ansteuerung zu wählen. Hierbei ist in die Arbeitsleitung zur Beaufschlagung der rnindestens einen Druckkammer des Druckmittelzylinders ein Druckregelventil angeordnet, das manuell einstellbar ist, um somit eine konstante Gewichtskraftkompensation zu ermöglichen. Steuerungstechnisch wird also ein fixer Korrekturfaktor bei der Ansteuerung des Druckmittelzylinders berücksichtigt. Natürlich funktioniert diese konstante Gewichtskraftkompensation nur für einen relativ kleinen Drehwinkel des lageveränderbaren Druckmittelzylinders. Größere Schwenkbereiche sind hiermit nicht beherrschbar.
Aus der DE 4446074 AI geht eine gattungsgemäße Einrichtung zur Kompensation der Gewichtskraft hervor, bei welcher ein Lagesensor permanent die Kolbenposition (und damit auch die Kolbenstangenposition) erfasst und bei Ist- Soll- Abweichungen über eine entsprechend korrigierende Beaufschlagung des Druckmittelzylinders auch in der Lage ist, gewichtskraftsbedingte Einflüsse zu kompensieren. Diese Einrichtung ermöglicht es, verschiedene Arten von Lasten in einer vorgegebenen Position zu halten und die Last dann mit einer gewünschten Geschwindigkeit zu bewegen oder eine gewünschte Kraft anzulegen. Je nach Größe der auf die Kolbenstange einwirkenden Gewichtskraft wird neben den normalen Λnsteuersignalen eines kolbenbodenseitigen sowie kolbendeckelseitigen Drucksteuerungsventils ein weiteres Signal zu dem Λusgleichsdrucksignal addiert oder von diesem subtrahiert, und das resultierende Signal in das eine Drucksteuerungsventil eingegeben.
Ein Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass eine die in Folge eines Verschwenkens des Druckmittelzylinders resultierende gewichtskraftbedingte Lageänderung der Kolbenstange nur über eine Messung deren Reaktion ermittelt wird. Hieraus resultieren Zeitverzögerungen, so dass eine anschheßende exakte, ruckelfreie Gewichtskraftskompensation nicht machbar ist.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Einrichtung zur Kompensation der in Längsrichtung auf eine verfahrbare Kolbenstange eines lageveränderbaren Dmckmittelzylinders einwirkenden Gewichtskraft zu schaffen, die eine stufenlose Kompensation von Gewichtskraftseinflüssen über den gesamten relevanten Drehwinkelbereich ermöglicht.
Die Aufgabe wird ausgehend von einer Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gemeinsam mit das ihn kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Verfahrenstechnisch wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 12 gelöst. Die jeweils rückbezogenen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung schließt die einrichtungstechnische Lehre ein, dass ein Sensor zur Erfassung der aktuellen Position des Druckmittelzylinders vorgesehen ist, woraus eine elektronische Steuereinheit die aktuell in Längsrichtung auf die verfahrbare Kolbenstange wirkende Gewichtskraft bestimmt, um hiervon abhängig den die Gewichtskraft kompensierenden Sollwert zur Ansteuerung eines als Druckregelventil ausgebildeten Mehrwegeventils zu ermitteln.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass als Eingangsgröße für die Gewichtskraftkompensation direkt die aktuelle Ausrichtung des gesamten D ckmittelzylinders zur Richtung der Gewichtskraft verwendet wird. Somit ist die elektronische Steuereinheit in der Lage eine Vergrößerung oder Vemώ derung der auf die verfahrbare Kolbenstange einwirkenden Gewichtskraft direkt zu erkennen, ohne dass bereits eine unerwünschte Bewegungsreaktion der Kolbenstange aufgrund der sich ändernden Gewichtskraft erfolgt ist. Die erfindungsgemäße Lösung führt zu einem ruckelfreien Verhalten der Kolbenstange bei einer Lageveränderung des Druckmittelzylinders, bei welcher sich die auf die Kolbenstange einwirkende Gewichtskraft ändert. Die Gewichtskraft ist mit dieser Lösung über den gesamten Drehwinkelbereich des Druckmittelzylniders stufenlos kompensierbar.
Vorzugsweise ist der Sensor zur Erfassung der aktuellen Position des Dnickmittelzylinders nach Art eines Beschleunigungssensors ausgebildet, welcher die längs auf die bewegbare Kolbenstange wirkende Erdbeschleunigung misst. Über die bekannte Masse der Kolbenstange samt Kolben und Last ist nach dem Newton'schen Grundgesetz die zu kompensierende Gewichtskraft berechenbar.
Alternativ hierzu kann der Sensor zur Erfassung der aktuellen Position des Druckmittelzylinders auch nach Art eines Lagesensors für eine Messung der aktuellen Positionskoordinaten des Druckmittelzylinders im Raum ausgebildet sein. Es sind diejenigen Positionskoordinaten erforderUch, welche einen Rückschluß auf die aktuelle Ausrichtung der Kolbenstange zur Richtung der Erdbeschleunigung ermöglichen. Gemäß einer weiteren, die Erfindung verbessernden Maßnahme arbeitet die elektronische Steuereinheit zur Anpassung der Gewichtskraftkompensation an verschieden schweren vom Druckmittelzylinder zu bewegende Objekte nach Maßgabe einer entsprechend verstellbaren Druckkennlinie. Die Druckkennlinie ist insoweit an verschiedene Lastsituationen flexibel anpassbar.
Das vom Sensor erzeugte Signal kann zusätzlich einem elektronischen Filter zur Elüninierung oder zurnindest Mimmierung von Störsignalanteilen zugeführt werden, um Störsignale aufgrund von Umgebungsschwingungen auszuschließen. Solche Umgebungsschwingungen können beispielsweise durch Vibrationen in Folge eines Materialeingriffs eines Werkzeuges und dergleichen entstehen.
Das vom Sensor erzeugte Signal läuft vorteilhafterweise über einen elektronischen Verstärker zur Anpassung an herrschende Masse - und Hebelverhältnisse, um über einen einstellbaren Verstärkungsfaktor einen anpassbaren Gewichtsausgleich mit einfachen technischen Mitteln zu gewährleisten.
Eine weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahme besteht darin, dass die das Mehrwegeventil ansteuernde Steuereinheit von einem ersten Betriebsmodus für den Kompensationsbetrieb in einen zweiten Betriebsmodus für eine Fixierstellung schaltbar ist. Im Betriebsmodus der Fixierstellung erfolgt keine Gewichtskraftkompensation. Die Fixierstellung kann gewählt werden, wenn ein Bewegungszyklus des Druckmittelzylinders abgeschlossen ist, damit dieser in Ruhestellung verharrt. Das Umschalten zwischen beiden Betriebsmodi erfolgt vorzugsweise über einen digitalen Eingang an der elektronischen Steuereinheit.
Vorzugsweise sollte der Sensor zur Erfassung der aktuellen Lage des Druckmittelzylinders gemeinsam mit der elektronischen Steuereinheit baulich direkt im Mehrwegeventil integriert sein. Da das Mehrwegeventil erfindungsgemäß als Druckregelventil ausgebildet ist, umfasst diese gewöhnlich bereits eine Elektronikeinheit, welche lediglich um den Sensor mit den dazugehörigen elektronischen Bauelementen zu ergänzen ist.
Eine ganz bevorzugte Anwendung der Erfindung ergibt sich bei einer Schweißzange, welche einen Druckmittelzylinder zur Gewährleistung einer schwimmenden, verschwenkbaren Lagerung eines an einem ortsfesten Trägerteils angelenkten statischen Arms aufweist. Der als Beschleunigungssensor ausgebildete Sensor kann in einfacher Weise derart am statischen Arm oder am Trägerteil der Schweißzange angebracht werden, dass dieser eine Verdrehung des D ckmittelzylinders um eine quer zur Längsachse der Kolbenstange verlaufende Achse erfasst.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausfiihrungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
Figur 1 eine Seitenansicht einer Schweißzange mit einer Einrichtung zur Kompensation der Gewichtskraft während der Lageänderung,
Figur 2 einen elektronischen Schaltplan der Einrichtung gemäß Figur 1 , und
Figur 3 ein Drehwinkel- Druck- Diagramm für die Beaufschlagung des Druckmittelzylinders zum Zwecke der Gewichtskraftskompensation.
Die Schweißzange gemäß Figur 1 besteht im Wesentlichen aus einem ortsfesten Trägerarm 1, der auch an der Aufnahme eines -nicht weiter dargestellten- Roboters angebracht werden kann. An einem Armlager 2 des Trägerarms 1 ist ein statischer Arm 3 sowie ein gegenüberliegender dynamischer Arm 4 angelenkt. Dem statischen Arm 3 ist eine erste Schweißelektrode 5 zugeordnet; dem dynamischen Arm 4 ist eine zweite Schweißelektrode 6 zugeordnet. Über eine Druckmittelbeaufschlagung des zwischen dem statischen Arm 3 und dem dynamischen Arm 4 angebrachten Spannzylinders 7 erfolgt ein Öffnen oder Schließen der beiden Schweißelektroden 5 und 6, zwischen denen Bleche 8 durch Punktschweißen miteinander verbindbar sind.
Der Zangenschwerpunkt 9 hegt aufgrund des unsymmetrischen Λufbaus der Schweißzange nicht im Armlager 2. Da die Bleche 8 und der Trägerarm 1 von Schweißpunkt zu Schweißpunkt Lagetoleranzen aufweisen, ist der statische Arm 3 schwimmend gelagert, d.h. mit einem weiteren Freiheitsgrad versehen. Den Freiheitsgrad erhält der statische Arm 3 durch die nicht starre Befestigung mittels eines Druckmittelzylinders 10 an dem Trägerarm 1, so dass der Druckmittelzylinder 10 hier eine Art Ausgleichszylinder darstellt. Damit die Bleche 8 beim Ansetzen der Schweißelektroden 5 und 6 zur Ausführung eines neuen Schweißpunktes nicht verbogen werden, erfolgt eine Anpassung der Druckdifferenz im Druckmittelzylinder 10 an den Drehwinkel der Schweißzange um die dargestellte Achse X.
Hierfür ist ein nach Art eines elektropneumatischen Druckregelventils ausgebildetes Mehrwegeventil 11 vorgesehen, welches mit einem integrierten Sensor 12 nach Art eines Beschleunigungssensors ausgestattet ist. Das Mehrwegeventil 11 ist so an der Schweißzange montiert, dass von dem Sensor 12 nur Drehungen um die Achse X erfasst werden.
Gemäß Figur 2 wird mit dem Ausgangssignal des Sensors 12 das nach Art eines elektropneumatischen Druckregelventils ausgebildete Mehrwegeventil 11 angesteuert, welches wiederum den Bodendruck des Druckmittelzylinders 10 regelt.
Das 3/3- Ventil 13 dient dabei der bodenseitigen Beaufschlagung des Druckmittelzylinders 10. Deckelseitig wird der Dmckmittelzylinder 10 über einen statisches Druckregelventil 14 mit Druckmittel versorgt. Die Ansteuerung des elektromagnetischen 3/3-Ventils 13 erfolgt über das Winkelsignal des Beschleunigungssensors 12. Ein im Signalweg nachgeschalteter elektronischer Filter 15 dient zur Minimierung von Störsignalanteilen in Folge von Umgebungsschwingungen. Ein diesem nachgeschalteter Verstärker 16 dient der Anpassung an herrschende Masse- und Hebelverhältnisse an der - hier nicht weiter dargestellten - Schweißzange.
Die die vorstehend erläuterten elektronischen Bauelemente enthaltende elektronische Steuereinheit 17 ist über einen Schalter 18 in einen Erstbetriebsmodus für den Kompensationsbetrieb und in einen zweiten- hier gezeigten- Betriebsmodus für eine Fixierstellung schaltbar an einem Verstärker 19 kann ein gewünschter Wert für die Fixierstellung der Schweißzange vorgewählt werden. Das Umschalten des Schalters 18 erfolgt über einen digitalen Eingang am Mehrwegeventil 11. Wie durch die Strich-Punkt- Linie angedeutet, ist der Sensor 12 zur Erfassung der aktuellen Position des Druckmittelzylinders 10 gemeinsam mit der elektronischen Steuereinheit 17 baulich direkt im Mehrwegeventil 11 integriert.
Im Diagramm nach Figur 3 sind diejenigen bodenseitigen Drücke (durchgezogener Graph) veranschaulicht, welche zum Zwecke einer Gewichtskraftkompensation bei einer vollen Umdrehung des lageveränderbaren Druckmittelzylinders um die Achse X eingeregelt werden. Dem gegenüber verhält sich der zylinderdeckelseitige Druck konstant (gestrichelter Graph). Unter Berücksichtigung der von der Kolbenstange des Drackrrjittelzylinders zu bewegenden Masse ergibt sich die dargestellte Kennlinie, die in der elektronischen Steuereinheit hinterlegt ist und für eine Kompensation an verschieden schwer vom Druckmittelzylinder zu bewegende Massen (Objekte) anpassbar, d.h. entsprechend verstellbar ist.
Entsprechend des Drehwinkels des Druckmittelzylinders 10 um die Achse X ergeben sich beispielhaft folgende Beschleunigungen, die jeweils Ausgangsspannungen des als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensors zur Erfassung der aktuellen Position des Druckmittelzylinders zugeordnet sind:
Figure imgf000011_0001
Die vom Sensor gelieferten Ausgangsspannungen werden über diese Beziehungen dem jeweiligen Drehwinkel um die Achse X stufenlos zugeordnet, welcher die aktuelle Position des Druckmittelzylinders kennzeichnet. Die elektronische Steuereinheit vermag bei bekannter zu bewegender Masse hieraus die aktuelle Längsrichtung der auf die verfahrbare Kolbenstange einwirkenden Gewichtskraft zu bestimmen, um hiervon abhängig den die Gewichtskraft kompensierenden Sollwert zu Ansteuerung des Druckregelventils zu ermitteln.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es können vielmehr auch Abwandlungen hiervon vorgenommen werden, die vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, anstelle eines einzigen Sensors zur Erfassung der aktuellen Position des Druckmittelzylmders zwei oder mehrere derartige Sensoren für verschiedene gewichtskraftrelevante Drehachsen vorzusehen. Bczugszcichcnliste
Trägerarm
Λrmlager
Statischer Arm
Dynamischer Arm
Erste Schweißelektrode
Zweite Schweißelektrode
Spannzylinder
Bleche
Zangenschwerpunkt
Druckmittelzy linder
Mehrwegeventil
Sensor
3/3-Ventil statisches Druckregelventil
Filter
Verstärker
Steuereinheit
Schalter
Verstärker

Claims

A n s p r ü c e
1. Einrichtung zur Kompensation der in Längsrichtung auf eine verfahrbare Kolbenstange eines lageveränderbaren Druckmittelzylinders (10) einwirkenden Gewichtskraft mittels einer elektronischen Steuereinheit (17) zur die Gewichtskraft berücksichtigenden Ansteuerung mindestens eines den Druckmittelzylmder (10) zumindest einseitig beaufschlagenden Mehrwegeventils (11), dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (12) zur Erfassung der aktuellen Lage des Druckmittelzylinders (10) vorgesehen ist, woraus die elektronische Steuereinheit (17) die aktuell in Längsrichtung auf die verfahrbare Kolbenstange einwirkende Gewichtskraft bestimmt, um hiervon abhängig den die Gewichtskraft kompensierenden Sollwert zur Ansteuerung eines als Druckregelventil ausgebildeten Mehrwegeventils (11) zu ermitteln.
2. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (12) zur Erfassung der aktuellen Position des Druckmittelzylinders (10) nach Art eines Beschleunigungssensors für eine Messung der längs der bewegbaren Kolbenstange wirkenden Erdbeschleunigung ausgebildet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (12) zur Erfassung der aktuellen Position des Dmckmittelzylinders (10) nach Art eines Lagesensors für eine Messung der aktuellen Lagekoordinaten im Raum ausgebildet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung der Kompensation an verschieden schwere vom Druckmittelzylinder (10) zu bewegende Objekte die elektronische Steuereinheit (17) nach Maßgabe einer entsprechend verstellbaren Druckkennlinie arbeitet.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das vom Sensor (12) erzeugte Signal einen elektronischen Filter (15) zur Eliminierung oder zumindest Minimierung von Störsignalanteilen infolge Umgebungsschwingungen passiert.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das vom Sensor (12) erzeugte Signal einen elektronischen Verstärker (16) zur Anpassung an herrschende Masse- und Hebelverhältnisse passiert, um über einen einstellbaren Verstärkungsfaktor einen anpassbaren Gewichtsausgleich zu gewährleisten.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die das Mehrwegeventil (11) ansteuernde Steuereinheit (17) in einen ersten Betriebsmodus für den Kompensationsbetrieb oder in einen zweiten Betriebsmodus für eine Fixierstellung schaltbar ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschalten über einen digitalen Eingang (19) an dem Mehrwegeventil (11) erfolgt.
9. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (12) zur Erfassung der aktuellen Position des Druckmittelzylinders (10) gemeinsam mit der elektronischen Steuereinheit (17) baulich direkt im Mehrwegeventil (11) integriert ist.
10. Schweißzange, umfassend eine Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Dmckmittelzylinder (10) zur Gewährleistung einer schwimmenden, verschwenkbaren Lagerung eines an einem ortsfesten Trägerteil (1) angelenkten statischen Arms (3) dient.
11. Schweißzange nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der als Beschleunigungssensor ausgebildete Sensor (12) derart am statischen Arm (3) oder dem Trägerteil (1) angebracht ist, dass dieser eine Verdrehung des Druckmittelzylinder (10) um eine quer zur Längsachse der Kolbenstange verlaufende Achse X erfasst.
12. Verfahren zur Kompensation der in Längsrichtung auf eine verfahrbare Kolbenstange eines lageveränderbaren Druckmittelzylinders (10) einwirkenden Gewichtskraft, wobei eine die Gewichtskraft berücksichtigende Ansteuerung mindestens eines den Druckmittelzylinder (10) zumindest einseitig beaufschlagenden Mehrwegeventils (11) durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Lage des Dmckmittelzylinders (10) erfasst wird, woraus die aktuell in Längsrichtung auf die verfahrbare Kolbenstange einwirkende Gewichtskraft bestimmt wird, woraus der die Gewichtskraft kompensierende Sollwert zur Ansteuerung eines als Druckregelventil ausgebildeten Mehrwegeventils (11) ermittelt wird.
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