DE10206630B4

DE10206630B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Hochgeschwindigkeitspressen von Werkstücken

Info

Publication number: DE10206630B4
Application number: DE10206630A
Authority: DE
Inventors: Seikai Yawara Yoh; Kouichiro Yawara Ishibashi; Hitoshi Yawara Yamamoto; Nobuhiro Yawara Fujiwara
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2022-02-16
Also published as: US20020117051A1; TW520315B; JP2002250307A; KR100498878B1; US6722257B2; DE10206630A1; CN1372083A; KR20020069108A; JP3696103B2; CN1263959C

Abstract

Hochgeschwindigkeitspressverfahren für Werkstücke mit einem Zylinder (1) mit Dämpfungsmechanismus mit folgenden Schritten:
Bewegen einer Kolbenstange (13), die mit einem Hauptkolben (12) verbunden ist, durch die Zufuhr von Luftdruck in eine kopfseitige Druckkammer (35),
Reduzieren der Geschwindigkeit der Kolbenstange (13) mittels eines Dämpfungsmechanismus am hinteren Endabschnitt der Kolbenstange (13) und einer Drossel (33), wobei nahe dem Ende eines Vorwärtshubes der Kolbenstange (13) eine Durchflussrate von aus einer stangenseitigen Druckkammer (30) fließenden Auslassluft beschränkt wird,
Pressen eines Werkstückes mit der Kolbenstange (13),
wobei sich der Innendruck der stangenseitigen Druckkammer (30) während der Dämpfung auf einen Druckwert reduziert, der niedriger ist als der Innendruck der kopfseitigen Druckkammer (35), wobei die Reduzierung des Innendrucks der stangenseitigen Druckkammer (30) die Betätigung eines Schnellablassventiles (3) auslöst, wobei das Schnellablassventil (3) einen Ablassstromdurchgang (56) öffnet, welcher die stangenseitige Druckkammer (30) mit der Atmosphäre verbindet, um Druckluft von der stangenseitigen Druckkammer (30) direkt zur...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Hochgeschwindigkeitspressen von Werkstücken durch einen Zylinder mit einem Dämpfungsmechanismus, wobei das Verfahren und der Mechanismus dazu geeignet sind, für Punktschweißpistolenzylinder oder dgl. verwendet zu werden. Insbesondere sind das Hochgeschwindigkeitspressverfahren und die -vorrichtung dazu geeignet, ein Werkstück an einem Ende eines Ausfahrhubes einer Kolbenstange unter Druck zu setzen (zu pressen), wobei ein Zylinder mit Dämpfungsmechanismus zur Reduktion der Geschwindigkeit der Kolbenstange nahe dem Ende des Ausfahrhubes verwendet und die Abgasdurchflussrate einer ablassseitigen Druckkammer beschränkt wird.
Stand der Technik
Beim Punktschweißen ist es erforderlich, dass eine durch einen Pistolenzylinder oder dgl. angetriebene bewegliche Elektrode einem Werkstück, das auf einer festen Elektrode angeordnet ist, mit einem relativ kurzem Arbeitshub zugewandt ist, um eine Vielzahl von Punktschweißvorgängen bei geänderter Schweißposition in minimaler Zeit durchführen zu können. Außerdem ist es erforderlich, den Anforderungen an die Verschleißreduzierung einer Spitze einer Schweißelektrode (Chip) oder die Verringerung der Kollisionsgeräusche zu genügen. Diese Anforderungen können erfüllt werden, indem ein Zylinder mit Dämpfungsmechanismus zur Reduktion der Geschwindigkeit einer Kolbenstange nahe dem Ende eines Ausfuhrhubes verwendet wird, bei welchem Luftdruck zeitweise in einer ablassseitigen Druckkammer eingeschlossen wird, wobei trotz des nur zeitweisen Einschlusses der Luft die Geschwindigkeit der Kolbenstange reduziert wird.
Somit wird die Geschwindigkeitsreduktion ein entscheidendes Kriterium für die Verkürzung der Schweißzeit und damit Beschleunigung des Arbeitsvorganges.
Außerdem ist es beim Punktschweißen erforderlich, dass das Pressen mit einer maximalen Kraft durchgeführt wird, auch wenn die Geschwindigkeit der Kolbenstange zur Verringerung des Verschleißes der Schweißelektrode und zur Reduzierung der Kollisionsgeräusche nahe dem Ende des Ausfahrhubes verringert wird. Die Geschwindigkeitsreduktion der Schweißelektrode durch den Dämpfungsmechanismus verschiebt auch das Timing des Pressens. Außerdem ist es nicht sinnvoll, die Betriebsweise über die Ausfahrlänge der Kolbenstange zu steuern, da die Position des Werkstückes, mit welchem die Schweißelektrode zum Pressen in Kontakt kommt, aufgrund des Verschleißes der Schweißelektrode und Größenvariationen des Werkstückes nicht festgelegt ist.
Die oben beschriebenen Probleme treten nicht nur bei Punktschweißpistolenzylindern sondern auch in Vorrichtungen, wie einer Druckbeaufschlagungseinheit verschiedener Klemmvorrichtungen, bei welchen ein Kopf an einem vorderen Ende einer Kolbenstange angebracht und wiederholt gegen ein Werkstück gedrückt wird, auf.
Dokument DE 35 08 277 A1 zeigt und beschreibt ein Gerät zur Steuerung der Bewegung des Kolbens in einem doppelt wirkenden Pneumatikzylinder mit dem Ziel, die Prallwirkung zu vermeiden, die beim Auftreffen der Elektroden auf die zu verschweißenden Werkstücke eintritt. Dies wird dadurch erreicht, dass nachdem der Kolben das Werkstück berührt hat, der in der Anfahrbewegung reduzierte Druck voll auf den Kolben einwirkt und diesen beschleunigt.
Beschreibung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem Hochgeschwindigkeitspressverfahren und einer entsprechenden Vorrichtung mit einem Zylinder mit Dämpfungsmechanismus die Schweißzeit zu minimieren, wobei der Verschleiß eines vorderen Endes einer Schweißelektrode oder dgl. reduziert und Kollisionsgeräusche vermindert werden. Der Zylinder mit Dämpfungsmechanismus wird zur Reduktion der Geschwindigkeit der Kolbenstange nahe dem Ende eines Vorwärtshubes verwendet, indem die Durchflussrate von Ablassluft aus einer ablassseitigen Druckkammer beschränkt wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Druckbeaufschlagung mit maximalem Output sehr schnell nach Reduzierung der Geschwindigkeit der Kolbenstange nahe dem Ende des Vorwärtshubes und dem in Kontakttreten der Schweißelektrode oder dgl. mit dem Werkstück durchzuführen.
Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zu erreichen, dass die Druckbeaufschlagung mit maximalem Output unabhängig von dem Verschleiß der Schweißelektrode und Größenvariationen des Werkstückes sehr schnell zu einer geeigneten Zeit durchführbar ist. Hierzu wird eine Position des Werkstückes, mit welchem die Schweißelektrode oder dgl. in Kontakt tritt, auf der Basis einer Beziehung zwischen Drücken der ablassseitigen Druckkammer und einer druckseitigen Druckkammer beim Dämpfen durch den Zylinder mit Dämpfungsmechanismus abgeschätzt.
Diese Aufgaben werden durch das Hochgeschwindigkeitspressverfahren gemäß Anspruch 1 und die Vorrichtungen zum Hochgeschwindigkeitspressen nach den Ansprüchen 5 bzw. 7 gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein Hochgeschwindigkeitspressverfahren mit folgenden Schritten vorgeschlagen: Eine Kolbenstange, die mit einem Hauptkolben verbunden ist, wird durch Zufuhr von Luftdruck zu einer kopfseitigen Druckkammer des Hauptkolbens bewegt; die Geschwindigkeit der Kolbenstange wird nahe einem Ende eines Vorwärtshubes der Kolbenstange durch Beschränkung der Durchflussrate von Ablassluft, die aus einer stangenseitigen Druckkammer abfließt, mit Hilfe einer Drossel reduziert; dann wird das Werkstück durch die Kolbenstange mit Druck beaufschlagt (gepresst), wobei sich der Innendruck der stangenseitigen Druckkammer während der Dämpfung so weit reduziert, dass er niedriger ist als der Innendruck der kopfseitigen Druckkammer, wobei die Reduzierung den Betrieb eines Schnellablassventils auslöst, wobei das Schnellablassventil einen Ablassstromdurchgang öffnet, welcher die stangenseitige Druckkammer mit der Atmosphäre verbindet, um die Ablassdruckluft direkt von der stangenseitigen Druckkammer zur Atmosphäre abzuführen, so dass die Reduzierung des Gegendruckes des Hauptkolbens in der stangenseitigen Druckkammer beschleunigt wird, um das Werkstück mit hoher Geschwindigkeit zu pressen.
Besteht eine Möglichkeit, dass der Innendruck der stangenseitigen Druckkammer sich so weit reduziert, dass er zu einer ungeeigneten Zeit niedriger ist als der Innendruck der kopfseitigen Druckkammer, wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt die Betätigung des Schnellablassventils durch eine Reduktion des Innendruckes der stangenseitigen Druckkammer auf einen niedrigeren Druck als dem Innendruck der kopfseitigen Druckkammer und durch die Reduktion des Innendruckes eines Durchflussdurchganges an einer Sekundärseite der Drossel auf einen bestimmten niedrigen Prozentsatz des Innendruckes der kopfseitigen Druckkammer ausgelöst.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Hochgeschwindigkeitspressen umfasst einen Zylinder mit einem durch Luftdruck (pneumatisch) angetriebenen Hauptzylinder, eine mit dem Hauptzylinder verbundene Kolbenstange, eine kopfseitige Druckkammer und eine stangenseitige Druckkammer, welche an gegenüberliegenden Seiten des Hauptkolbens ausgebildet sind, und den Dämpfungsmechanismus zur Reduzierung der Geschwindigkeit der Kolbenstange nahe einem Ende eines Ausfahrhubes durch Beschränkung der Durchflussrate von aus der stangenseitigen Druckkammer abfließender Luft durch Verwendung einer Drossel sowie ein Schnellablassventil, das mit dem Zylinder verbunden ist und dessen Betätigung durch Reduktion des Innendruckes der stangenseitigen Druckkammer auf einen Druck, der niedriger ist als der Innendruck der kopfseitigen Druckkammer, während der Dämpfung ausgelöst wird, und das einen Ablassstromdurchgang öffnet, welcher die stangenseitige Druckkammer mit der Atmosphäre verbindet, um dadurch Druckluft von der stangenseitigen Druck kammer direkt zur Atmosphäre abzulassen.
Besteht bei der oben beschriebenen Vorrichtung die Möglichkeit, dass der Innendruck der stangenseitigen Druckkammer sich zu einer ungeeigneten Zeit auf einen Wert reduziert, der niedriger ist als der Innendruck der kopfseitigen Druckkammer, so wird erfindungsgemäß ein differenzdruckbetriebenes Ventil zur Feststellung einer Reduktion des Innendruckes eines Durchflussdurchgangs auf einer Sekundärseite der Drossel auf einen bestimmten niedrigen Prozentsatz des Innendruckes der kopfseitigen Druckkammer zu dem Schnellablassventil hinzugefügt, wobei die Betätigung des Schnellablassventils durch Reduktion des Innendruckes der stangenseitigen Druckkammer auf einen niedrigeren Druckwert als dem Innendruck der kopfseitigen Druckkammer und durch Reduktion des Innendruckes des Durchflussdurchgangs an der Sekundärseite der Drossel auf einen bestimmten niedrigen Prozentsatz des Innendruckes der kopfseitigen Druckkammer ausgelöst wird.
Erfindungsgemäß umfasst das Schnellablassventil eine Membran (Diaphragma), zwei druckaufnehmende Kammern, die an gegenüberliegenden Seiten der Membran ausgebildet sind und mit der kopfseitigen Druckkammer und der stangenseitigen Druckkammer verbunden sind, und ein Öffnungs/Schließventil, das in dem Ablassstromdurchgang vorgesehen ist, um den Ablassstromdurchgang synchron zu der Verschiebung der Membran zu öffnen und zu schließen.
Das difterenzdruckbetriebene Ventil umfasst ein Ventilelement zum Verbinden der Druckaufnahmekammer an einer Seite der Membran mit der kopfseitigen Druckkammer und der Atmosphäre, zwei Druckaufnahmeflächen, die an gegenüberliegenden Seiten des Ventilelementes ausgebildet sind und unterschiedlich große Druckaufnahmeflächen aufweisen, und zwei Druckaufnahmekammern zur Aufbringung des Innendruckes der kopfseitigen Druckkammer und des Innendruckes des Durchflussdurchganges an der Sekundärseite der Drossel auf die Druckaufnahmeflächen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Zylinder ein Zylinderrohr, in welchem der Hauptkolben aufgenommen ist, eine an einem Ende des Zylinderrohres angebrachte Kopfabdeckung, eine an dem anderen Ende des Zylinderrohres angebrachte Stangenabdeckung, durch welche die Kolbenstange gleitend hindurchtritt, und Zwischenstopppositionseinstellmittel zum Einstellen einer Zwischenstoppposition des Hauptkolbens. Die Zwischenstopppositionseinstellmittel umfassen einen Stopppositionseinstellkolben, der gleitend zwischen dem Hauptkolben und der Kopfabdeckung aufgenommen ist, eine Einstellstange, die mit dem Einstellkolben verbunden ist und gleitend durch die Kopfabdeckung hindurchtritt, einen an der Einstellstange vorgesehenen Stopper zur Festlegung einer Stoppposition des Einstellkolbens und einen Kontaktabschnitt, der an der Kopfabdeckung ausgebildet ist und mit welchem der Stopper in Kontakt tritt. Außerdem ist in der Einstellstange ein Durchflussdurchgang für die Zufuhr und Abfuhr von Druckluft zu bzw. von der kopfseitigen Druckkammer vorgesehen.
Werden bei der wie oben beschrieben aufgebauten Erfindung der Hauptkolben und die Kolbenstange durch Luftdruck angetrieben, indem die Durchflussrate der Ablassluft von der stangenseitigen Druckkammer nahe dem Ende des Vorwärtshubes der Kolbenstange beschränkt wird, so steigt der Innendruck der Druckkammer über den der kopfseitigen Druckkammer und die Geschwindigkeit der Kolbenstange wird reduziert. Da die Druckluft durch die Drossel allmählich aus der stangenseitigen Druckkammer herausfließt, wird zu dieser Zeit der Innendruck, der zeitweise über den der kopfseitigen Druckkammer erhöht war, allmählich reduziert, wenn sich die Geschwindigkeit der Kolbenstange reduziert. Spätestens dann, wenn die Kolbenstange anhält, wird der Innendruck auf einen Wert reduziert, der niedriger liegt als der Innendruck der druckseitigen Druckkammer.
Da sich die Kolbenstange im Wesentlichen an dem Ende ihres Hubes befindet und bereit ist, das Werkstück zu pressen, wenn die Kolbenstange anhält, ist es sinnvoll, die Presskraft durch die Kolbenstange schnell zu erhöhen. Daher werden die Innendrücke der stangenseitigen Druckkammer und der kopfseitigen Druckkammer ständig miteinander verglichen und die Betätigung des Schnellablassventils wird durch Reduktion des Innendruckes der stangenseitigen Druckkammer auf einen Druckwert, der niedriger ist als der Innendruck der kopfseitigen Druckkammer, ausgelöst, um dadurch den Gegendruck des Hauptkolbens der stangenseitigen Druckkammer direkt zur Atmosphäre abzulassen ohne die Durchflussrate zu beschränken. Als Folge hiervon wird der Innendruck der stangenseitigen Druckkammer extrem schnell reduziert. Daher ist es möglich, die auf das Werkstück aufgebrachte Presskraft sehr viel schneller zu erhöhen als in einem Fall, bei welchem die Druckluft in der stangenseitigen Druckkammer weiterhin durch die Drossel abgeführt wird.
In einem frühen Stadium des Vorwärtshubes des Hauptkolbens und in einem Stadium, in welchem die Druckluft der kopfseitigen Druckkammer zugeführt und die Druckluft von der stangenseitigen Druckkammer abgeführt wird, besteht jedoch die Möglichkeit, dass sich der Innendruck der stangenseitigen Druckkammer auf einen Druckwert reduziert, der niedriger ist als der Innendruck der kopfseitigen Druckkammer. Daher besteht die Möglichkeit, dass das Schnellablassventil zu einer unpassenden Zeit betätigt wird, wenn die Betätigung des Schnellablassventils allein durch die Reduktion des Innendruckes der stangenseitigen Druckkammer auf einen Druckwert, der niedriger ist als der Innendruck der kopfseitigen Druckkammer, ausgelöst wird.
Wird in einem solchen Fall die Betätigung des Schnellablassventils durch Reduktion des Innendruckes der stangenseitigen Druckkammer auf einen niedrigeren Druckwert als dem Innendruck der kopfseitigen Druckkammer und durch Reduktion des Innendruckes des Durchflussdurchgangs an der Sekundärseite der Drossel auf einen bestimmten niedrigen Anteil, bspw. 35% oder weniger des Innendruckes der kopfseitigen Druckkammer, reduziert, wenn die Dämpfung durch Beschränkung der Durchflussrate der Ablassluft von der stangenseitigen Druckkammer wie oben beschrieben arbeitet, ist es möglich, die oben beschriebene Betätigung des Schnellablassventils zu einer unpassenden Zeit zu vermeiden.
Das Schnellablassventil ist nicht auf die oben beschriebene Bauweise beschränkt, bei welcher das Öffnungs/Schließventil durch die Membran und verschiedene druckabhängige Ventile zum Vergleichen von zwei Drücken betätigt wird, die auf der Basis des Verhältnisses zwischen diesen Drücken arbeiten. Besteht die Möglichkeit, dass das druckabhängige Ventil (Schnellablassventil) zu der oben beschriebenen unpassenden Zeit arbeitet, so ist es möglich, Maßnahmen, wie das Vergleichen des Druckwertes in dem Durchflussdurchgang an der Sekundärseite der Drossel mit dem Innendruck der kopfseitigen Druckkammer und Zufuhr des Druckfluides in das Schnellablassventil durch das Ventilelement, das arbeitet, wenn ein bestimmtes Druckverhältnis zwischen den Drücken erreicht wird, zu ergreifen.
Außerdem ist es bei dem Zylinder möglich, den Hauptkolben durch die Zwischenstopppositionseinstellmittel an der Zwischenposition anzuhalten. Durch Einstellen der Zwischenstoppposition kann der Hauptkolben eine Betriebsvorbereitungsposition einnehmen, in welcher die Kolbenstange dem Werkstück mit einem relativ kurzen Arbeitshub zugewandt ist. Dadurch ist es möglich, die Länge des Arbeitshubes bei einer Vielzahl von Punktschweißvorgängen oder dgl. zu minimieren und die Effizienz des Betriebes zu verbessern. Wenn das Werkstück zum Austausch oder dgl. zu einer der Kolbenstange zugewandten Position bewegt wird, kann der Hauptkolben zu einer vollständig zurückgefahrenen Position mit maximalem Abstand zu dem Werkstück bewegt werden, indem die Einstellung der Zwischenstoppposition aufgehoben wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung näher erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Schnitt durch einen wesentlichen Bereich eines erfindungsgemäßen Zylinders mit Dämpfungsmechanismus.
2 ist ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform des Zylinders mit Dämpfungsmechanismus mit einem Hochgeschwindigkeitspressverfahren gemäß der Erfindung.
3 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Schnellablassventils der ersten Ausführungsform zeigt.
4 ist ein Diagramm, das eine Betriebsweise des Zylinders mit Dämpfungsmechanismus erläutert.
5 ist ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform des Zylinders mit Dämpfungsmechanismus und dem Hochgeschwindigkeitspressverfahren.
6 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Schnellablassventils der zweiten Ausführungsform.
7 ist ein Diagramm, das eine Betriebsweise des Zylinders mit Dämpfungsmechanismus erläutert.
8 ist ein Diagramm, das eine weitere Betriebsweise des Zylinders mit Dämpfungsmechanismus erläutert.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
1 zeigt ein Beispiel eines Zylinders mit Dämpfungsmechanismus, wie er in der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Der Zylinder 1 ist bspw. als Punktschweißpistolenzylinder verwendbar und umfasst ein Zylinderrohr 10 mit gegenüberliegenden Enden, an welchen eine Stangenabdeckung 11 bzw. eine Kopfabdeckung 15 angebracht sind, einem Hauptkolben 12, der abgedichtet in dem Zylinderrohr 10 gleitet, und eine Kolbenstange 13 mit einem mit dem Hauptkolben 12 verbundenen hinteren Endabschnitt. Die Kolbenstange 13 tritt mit einem vorderen Endabschnitt durch die Stangenabdeckung 11 hindurch und wird durch den Hauptkolben 12 in Axialrichtung vorwärts und rückwärts bewegt.
An dem Zylinder 1 sind Zwischenstopppositionseinstellmittel 2 zum Anhalten des Hauptkolbens 12 an einer Zwischenposition angebracht. Die Zwischenstopppositionseinstellmittel 2 umfassen einen Stopppositionseinstellkolben 14, der abgedichtet zwischen dem Hauptkolben 12 und der Kopfabdeckung 15 in dem Zylinderrohr 10 gleitet, und eine Einstellstange 17, deren hinterer Endabschnitt mit dem Einstellkolben 14 verbunden ist. Ein vorderer Endabschnitt der Einstellstange 17 tritt durch die Stangenabdeckung 15 des Zylinderrohres 10 hindurch und ist in ein Stangenumhüllungsrohr 16 herausgeführt. Ein Stopper 18 ist an dem vorderen Ende der Einstellstange 17 angebracht. Eine Stoppposition des Einstellkolbens 14 und daher eine Zwischenstoppposition des Hauptkolbens 12 kann dadurch eingestellt werden, dass der Stopper 18 in Kontakt mit einem Kontaktabschnitt 15a an einer Außenfläche der Kopfabdeckung 15 gebracht wird.
Der Antrieb des Einstellkolbens 14 wird durch die Zufuhr von Druckluft von einem Hilfsanschluss 21 in der Kopfabdeckung 15 in eine Hilfsdruckkammer 22 zwischen dem Einstellkolben 14 und der Kopfabdeckung 15 durchgeführt. Hierbei bewegt sich der Einstellkolben 14 zu der Zwischenstoppposition, an welcher der Stopper 18 in Kontakt mit dem Kontaktbereich 15a der Stangenabdeckung 15 und in Kontakt mit dem Hauptkolben 12 tritt, um dadurch einen Rückwärtshub des Hauptkolbens 12 festzulegen. Die Rückführung des Einstellkolbens 14 wird durchgeführt, indem der Einstellkolben 14 in einem Zustand gegen den zurückkehrenden Hauptkolben 12 gepresst wird, in welchem die Druckluft in der Hilfsdruckkammer 22 von der Hilfsöffnung 21 abgeführt wird.
Da die Position der Einstellstange 17, an welcher der Stopper 18 angebracht ist, variabel ist, ist es möglich, den Hub des Einstellkolbens 14 variabel zu gestalten.
Der Zylinder 1 umfasst einen Dämpfungsmechanismus zur Verringerung der Geschwindigkeit des Hauptkolbens 12 an einem Ende seines Vorwärtshubes durch Beschränkung einer Durchflussrate von Ablassluft aus der ablassseitigen Druckkammer. Um den Dämpfungsmechanismus zu bilden, ist ein Dämpfungsring 25 an dem hinteren Endabschnitt der Kolbenstange 13 an einer Position nahe dem Hauptkolben 12 vorgesehen, ein ausgesparter Abschnitt 26, in welchen der Dämpfungsring 25 eingesetzt ist, ist in der Stangenabdeckung 11 ausgebildet, und eine ringförmige Dämpfungsdichtung 27 ist an einer Öffnungskante des ausgesparten Abschnitts vorgesehen. Die Dämpfungsdichtung 27 tritt in Kontakt mit einer äußeren Umfangsfläche des Dämpfungsringes 25, um eine direkte Verbindung zwischen einer stangenseitigen Druckkammer 30 zwischen dem Hauptkolben 12 und der Stangenabdeckung 11 und dem ausgesparten Abschnitt 26 zu unterbrechen, wenn der Dämpfungsring 25 in den ausgesparten Abschnitt 26 eintritt. Die Stangenabdeckung 11 weist einen Hauptanschluss 31 auf, der mit dem ausgesparten Abschnitt 26 in Verbindung steht. Unter Druck stehende Luft wird beim Rückführen des Hauptkolbens 12 der stangenseitigen Druckkammer 30 von dem Hauptanschluss 31 durch den ausgesparten Abschnitt 26 zugeführt. Die Dämpfungsdichtung 27 ist somit so ausgebildet, dass sie eine in einer Richtung wirkende Abdichtung gewährleistet, um das Fließen der Druckluft von dem Hauptanschluss 31 in die Druckkammer 30 zu gestatten, während der Durchfluss von Druckluft von der Druckkammer 30 in den ausgesparten Abschnitt 26 unterbrochen (abgesperrt) wird.
Die Stangenabdeckung 11 weist ebenfalls einen Durchflussdurchgang 32 zur Verbindung der stangenseitigen Druckkammer 30 mit einem Abschnitt des ausgesparten Abschnitt 26 an einer Innenseite der Dämpfungsdichtung 27 auf und in dem Durchflussdurchgang 32 ein Drosselventil 33 zur Beschränkung einer Durchflussrate der Druckluft, die von der Druckkammer 30 durch den Durchflussdurchgang 32 in den ausgesparten Abschnitt 26 fließt. In einer Seitenfläche der Stangenabdeckung 11 ist ein Verbindungsanschluss 34 für den Anschluss eines Schnellablassventils 3, das später beschrieben wird, vorgesehen, welcher mit der stangenseitigen Druckkammer 30 durch den Durchflussdurchgang 32 kommuniziert.
Es ist jedoch auch möglich, eine einzelne oder Vielzahl von Nut(en) in einer inneren Umfangsfläche des Dämpfungsringes 25 zwischen der Druckkammer 30 und dem ausgesparten Abschnitt 26 zusätzlich zu dem oder an Stelle des Drosselventils 33 vorzusehen, wobei die Nut(en) als Drossel dient(en). Der Verbindungsanschluss 34 kann mit der stangenseitigen Druckkammer 30 durch einen besonderen Durchflussdurchgang unabhängig von dem Durchflussdurchgang 32 in Verbindung stehen und einen großen Querschnitt aufweisen.
Andererseits ist in der Kopfabdeckung 15 ein Hauptanschluss 38 für die Zufuhr von Druckluft in die kopfseitige Druckkammer 35 an einer gegenüberliegenden Seite des Hauptkolbens 12 vorgesehen, der mit dem Inneren des Hüllrohres 16 in Verbindung steht. Eine Zufuhr/Abfuhröffnung 36, die sich in das Hüllrohr 16 öffnet, ist an einem vorderen Ende der Einstellstange 17, die mit dem Einstellkolben 14 verbunden ist, vorgesehen und steht mit der kopfseitigen Druckkammer 35 über einen sich durch die Einstellstange 17 erstreckenden Durchflussdurchgang 37 in Verbindung.
Bei dem in den 4 oder 7 gezeigten Dämpfungsmechanismus wird, wenn Druckluft eines Druckes Ph von dem Hauptanschluss 38 in die kopfseitige Druckkammer 35 eingeführt wird, um den Hauptkolben 12 anzutreiben, und wenn der Dämpfungsring 25 zur Zeit t₁ in die Dämpfungsdichtung 27 eintritt, ein Ablassstromdurchgang, der sich von der stangenseitigen Druckkammer 30 durch den ausgesparten Abschnitt 26 zu dem Hauptanschluss 31 erstreckt, verschlossen und Ablassluft von der Druckkammer 30 wird in beschränkter Weise von dem Hauptanschluss 31 durch den Durchflussdurchgang 32, das Drosselventil 33 und den ausgesparten Abschnitt 26 abgeführt. Dadurch verringert sich der Druck Pr in dem ausgesparten Abschnitt 26 an einer Sekundärseite des Drosselventils 33, während der Druck Pc in der Druckkammer 30 an einer Primärseite des Drosselventils 33 sich auf etwa das 1,6-fache des zugeführten Druckes Ph erhöht. Dieser Druck wirkt dämpfend auf den Hauptkolben 12.
Um den Hauptkolben 12 rückwärts zu bewegen, wird Druckluft aus der kopfseitigen Druckkammer 35 abgeführt und gleichzeitig Druckluft von dem Hauptanschluss 31 in den ausgesparten Abschnitt 26 eingeführt. Somit drückt die Druckluft in dem ausgesparten Abschnitt 26 die Dämpfungsdichtung 27 auf und fließt in die stangenseitige Druckkammer 30, so dass der Hauptkolben 12 beginnt, sich rückwärts zu bewegen. Sobald der Dämpfungsring 25 sich aus der Dämp fungsdichtung 27 herausbewegt, fließt Druckluft aus dem ausgesparten Abschnitt 26 und direkt in die Druckkammer 30, so dass sich der Hauptkolben 12 weiter rückwärts bewegt.
Der oben beschriebene Dämpfungsmechanismus ist dann nützlich, wenn der Verschleiß eines Werkzeuges, bspw. einer Schweißelektrode, an einem vorderen Ende der Kolbenstange 13 reduziert und Kollisionsgeräusche verringert werden sollen, was ein herkömmlicher Zylinder für pneumatische Punktschweißpistolen oder dgl. nicht erfüllen kann. Die Geschwindigkeit der Kolbenstange 13 wird jedoch aufgrund der Dämpfung reduziert, obwohl diese nur zeitweise wirkt, was hinsichtlich der angestrebten Verkürzung der Verarbeitungsschritte, bspw. das Schweißen, und damit der Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit nachteilig ist. Insbesondere dann, wenn beim Punktschweißen oder anderen Verarbeitungen die Geschwindigkeit der Kolbenstange 13 nahe einem Ende des Vorwärtshubes reduziert und dann ein Werkstück mit maximalem Output gepresst wird, und falls der Dämpfungshub fortgeführt wird, um den Innendruck Pc der stangenseitigen Druckkammer 30, d.h. den Gegendruck des Hauptkolbens 12, wie er durch die gestrichelte Linie an einer Verlängerung einer Kurve des Druckes Pc in den 4 und 7 gezeigt ist, allmählich zu reduzieren, so wird der Pressvorgang merklich verzögert und die Verarbeitungszeit wird relativ lang.
Die 2, 3, 5 und 6 zeigen Ausführungsformen eines Hochgeschwindigkeitspressmechanismus für Werkstücke, der diese Probleme löst.
Zunächst wird eine in den 2 und 3 gezeigte Ausführungsform erläutert. Bei dieser Ausführungsform ist die Hilfsöffnung 21 des oben beschriebenen Zylinders 1 über eine Leitung 42 und ein Magnetventil 41 mit einer Druckluftquelle 40 verbunden, und die Hauptanschlüsse 31 und 38 sind über Leitungen 44 und 45 sowie ein Magnetventil 43 mit der Druckluftquelle 40 verbunden, so dass die Hauptanschlüsse 31 und 38 durch Umschalten des Magnetventiles 43 wahlweise mit der Druckluftquelle 40 und der Atmosphäre verbindbar sind. Der Verbindungsanschluss 34 ist über eine Leitung 46 mit dem Schnellablassventil 3 verbunden.
Als Schnellablassventil 3 können unterschiedliche Typen von Schnellablassventilen verwendet werden, bei welchen die Feststellung, dass sich der Innendruck Pc der stangenseitigen Druckkammer 30 an einer Ablassseite auf einen Druckwert reduziert hat, der niedriger ist als der Innendruck Ph der kopfseitigen Druckkammer 35 an einer Druckseite, wenn die Dämpfung durch den Dämpfungsmechanismus erfolgt, die Betätigung des Schnellablassventiles auslöst. Das beispielhaft in 3 gezeigte Schnellablassventil 3 umfasst eine Membran 50, zwei Druckaufnahmekammern 48 und 49, die an gegenüberliegenden Seiten der Membran 50 ausgebildet sind, einen Ablassstromdurchgang 56, der über einen Abzweigdurchgang 56a mit der einen Druckaufnahmekammer 48 kommuniziert, ein Öffnungs/Schließventil 47 zum Öffnen und Schließen eines Ventilsitzes 52 in dem Ablassstromdurchgang 56 und ein Kontrollventil (Rückschlagventil) 55, das an einem Auslass des Ablassstromdurchganges 56 vorgesehen ist.
Der Ablassstromdurchgang 56 und die eine Druckaufnahmekammer 48 sind mit der stangenseitigen Druckkammer 30 durch den Verbindungsanschluss 34 verbunden, während die andere Druckaufnahmekammer 49 durch eine Leitung 45 mit der kopfseitigen Druckkammer 35 verbunden ist. Um das Öffnungs/Schließventil 47 synchron mit der Verschiebung der Membran 50 zu betätigen, erstreckt sich ein vorderes Ende eines Stößels 54 des Öffnungs/Schließventiles 47 in die Druckaufnahmekammer 48 und tritt in Kontakt mit einer Abdeckung 51, die an der Membran 50 befestigt ist. Das Öffnungs/Schließventil 47 wird durch eine Feder 53 in eine Richtung zum Schließen des Ventilsitzes vorgespannt.
Der Innendruck des ausgesparten Abschnittes 26 wirkt durch eine Leitung 44 als Gegendruck auf das Kontrollventil 55 und Druckluft in der stangenseitigen Druckkammer 30 drückt das Kontrollventil auf und wird durch das Öffnen des Öffnungs/Schließventiles 47 direkt zur Atmosphäre abgelassen. Daher besteht keine Notwendigkeit, die Druckluft durch eine lange Leitung, wie eine Rohrleitung, abzuführen. Als Folge hiervon kann der Gegendruck des Hauptkolbens in der Druckkammer 30 schnell reduziert werden.
Nachfolgend wird die Betriebsweise des Druckbeaufschlagungsmechanismus mit dem oben beschriebenen Aufbau mit Bezug auf die 3 und 4 erläutert.
Wird Druckluft mit einem Druck Ph von dem Magnetventil 43 über die Leitung 45, den Hauptanschluss 38 und den Durchflussdurchgang 37 in dem Einstellkolben 17 zu der kopfseitigen Druckkammer 35 geführt, bewegt sich der Kolben 12 vorwärts und die Druckluft in der stangenseitigen Druckkammer 30 wird in unbeschränkter Weise durch die Dämpfungsdichtung 27 von dem ausgesparten Abschnitt 26 über den Hauptanschluss 31 abgeführt. Bewegt sich dann der Dämpfungsring 25 zu der Zeit t₁ in die Dämpfungsdichtung 27, so wird der Hauptablassdurchflussdurchgang verschlossen und die Ablassluft von der stangenseitigen Druckkammer 30 wird in beschränkter Weise von dem Durchflussdurchgang 32 durch das Drosselventil 33 und den ausgesparten Abschnitt 26 sowie den Hauptanschluss 31 abgeführt. Dadurch reduziert sich der Druck Pr in dem ausgesparten Abschnitt 26, der die Sekundärseite des Drosselventiles 33 ist, der Druck Pc in der Druckkammer 30, die die Primärseite des Drosselventiles 33 ist, erhöht sich aber auf etwa das 1,6-fache des zugeführten Druckes Ph. Durch diesen Druck wirkt die Dämpfung auf den Hauptkolben 12 und die Geschwindigkeit der Kolbenstange 13 wird reduziert.
Hierbei steigt, wie es oben beschreiben wurde, der Innendruck Pc der stangenseitigen Druckkammer 30 zeitweise über den der kopfseitigen Druckkammer 35. Da die Druckluft aber allmählich durch das Drosselventil 33 abfließt, reduziert sich der Innendruck Pc allmählich, wenn die Geschwindigkeit der Kolbenstange 13 abnimmt, und wird spätestens zu der Zeit t₂, die etwa die Zeit ist, wenn die Kolbenstange 13 anhält, niedriger als der Innendruck Ph der Druckkammer 35. Wenn dann die Kolbenstange 13 anhält, ist die Kolbenstange 13 im Wesentlichen an dem Ende ihres Hubes und bereit, gegen das Werkstück zu pressen.
Wenn der Innendruck Pc der stangenseitigen Druckkammer 30, wie oben beschreiben, niedriger wird als der Innendruck Ph der kopfseitigen Druckkammer 35, weil die Druckkammern 30 und 35 über die Leitungen 46 und 45 mit den druckaufnehmenden Kammern 48 und 49 an den gegenüberliegenden Seiten der Membran 50 verbunden sind, wird die Membran zu der Zeit t₃ nach unten verschoben, wenn ein kleiner Unterschied zwischen den Drücken in den druckaufnehmenden Kammern erzeugt wird, und drückt das Öffnungs/Schließventil 47 über den Stößel 54 nach unten, um dadurch den Ventilsitz 52 zu öffnen. Als Folge hiervon drückt Druckluft aus der Leitung 46, d. h. Restluft in der stangenseitigen Druckkammer 30, das Kontrollventil 55 auf und wird ohne Beschränkung der Durchflussrate schnell abgeführt, so dass sich der Innendruck Pc der Druckkammer 30 sehr schnell reduziert, wie es durch die durchgezogene Linie in 4 dargestellt ist. Dieser Druckabfall ist schneller als in einem Fall, bei dem die Abfuhr weiter über das Drosselventil 33 erfolgt, wie es durch eine gestrichelte Linie in 4 gezeigt ist. Dadurch wird von dem Hauptkolben 12 in kurzer Zeit ein maximaler Output auf die Kolbenstange 13 aufgebracht und die auf das Werkstück aufgebrachte Druckkraft wird extrem schnell erhöht. Zu dieser Zeit wirkt der Druck Pr in der Leitung 44 als Gegendruck auf das Kontrollventil 55. Dieser Druck hat sich jedoch schon etwas reduziert und behindert daher die Öffnung des Kontrollventils 55 nicht.
Durch diese Betätigungsweise des Schnellablassventiles 3 ist es möglich, eine relativ große Zeitverkürzung zu erreichen, wie es durch die Kurve des Druckes Pc in 4 angedeutet ist.
Bei der ersten Ausführungsform besteht in einem frühen Stadium des Vorwärtshubes des Hauptkolbens 12 und in einem Stadium, in welchem die Druckluft der druckseitigen Druckkammer 35 zugeführt und die in der ablassseitigen Druckkammer 30 enthaltene Druckluft gleichzeitig abgeführt wird, die Möglichkeit, dass das Schnellablassventil in ungeeigneter Weise betätigt wird, wenn der Innendruck Pc der Druckkammer 30 sich auf einen Druckwert reduziert, der niedriger ist als der Innendruck Ph der Druckkammer 35. In 7 ist ein Bereich A, in welchem sich eine Kurve des Druckes Ph und die Kurve des Druckes Pc kreuzen, ein Bereich, in dem die ungewollte Betätigung auftreten kann.
Eine in den 5 und 6 gezeigte zweite Ausführungsform soll dieses Problem lösen. Bei einem Druckbeaufschlagungsmechanismus gemäß der zweiten Ausführungsform ist ein differenzdruckbetriebenes Ventil 60 an dem Schnellablassventil 3 angebracht. Durch das differenzdruckbetriebene Ventil 60 wird festgestellt, dass der Druck Pr in dem Durchflussdurchgang an der Sekundärseite des Drosselventils 33 einen bestimmten niedrigen Prozentsatz (Anteil) des Innendruckes Ph der kopfseitigen Druckkammer 35 erreicht hat. Als Folge hiervon wird die Betätigung des Schnellablassventiles 3 durch die Reduzierung des Innendruckes Pc der stangenseitigen Druckkammer 30 auf einen Druckwert, der niedriger ist als der Innendruck Ph der kopfseitigen Druckkammer 35, und durch Reduzierung des Druckes Pr in dem Durchflussdurchgang an der Sekundärseite des Drosselventils 33 auf einen bestimmten niedrigen Anteil, bspw. 35% oder weniger, des Innendruckes Ph der Druckkammer 35 ausgelöst.
Wie im Detail in 6 gezeigt ist, umfasst das differenzdruckbetriebene Ventil 60 einen Ventilkörper 61 mit einem Anschluss 66a, der mit der Druckaufnahme kammer 49 in Verbindung steht, einen Anschluss 66b, der mit der kopfseitigen Druckkammer 55 in Verbindung steht, und einen Anschluss 66c, der zur Atmosphäre geöffnet ist, ein Ventilelement 62, das in einer Ventilöffnung 67 in dem Ventilkörper 61 aufgenommen ist, zwei Druckaufnahmeflächen 63 und 64, die an gegenüberliegenden Enden des Ventilelementes 63 ausgebildet sind und unterschiedlich große Druckaufnahmeflächen aufweisen, und Druckaufnahmekammern 68 und 69 zum Aufbringen des Druckes Ph der kopfseitigen Druckkammer 35 und des Druckes Pr des Durchflussdurchganges an der Sekundärseite des Drosselventiles 33 auf die druckaufnehmenden Flächen 63 und 64. Das Ventilelement 62 wird von einer in 6 gezeigten Position umgeschaltet, wenn der Druck Pr einen bestimmten niedrigen Anteil (der beliebig einstellbar ist), bspw. 35% oder weniger, des Druckes Ph erreicht, verbindet dann die Anschlüsse 66a und 66b und führt den Druck Ph in der Leitung 45 in die Druckaufnahmekammer 49 oberhalb der Membran 50. Zu diesem Zweck haben die Druckaufnahmeflächen 63 und 64 unterschiedliche Größen entsprechend dem obigen Verhältnis. Andererseits nimmt das Ventilelement 62 die in 6 gezeigte Position an und öffnet die Kammer 49 oberhalb der Membran 50 durch den Anschluss 66 zur Atmosphäre, solange der Druck Pr dem bestimmten Anteil, der durch die Flächen der Druckaufnahmeflächen 63 und 64 erhalten wird, des Druckes Ph entspricht oder größer ist.
Daher wird bei der zweiten Ausführungsform, wie in 7 gezeigt, der Druck in der Leitung 45 nicht in die Druckaufnahmekammer 49 eingeführt, solange der Druck Pr in dem frühen Stadium des Vorwärtshubes des Hauptkolbens 12 der bestimmte Anteil des Druckes Pr oder mehr ist. Der mit einer Kurve des Druckes Ph gezeigte Druck wird in die Druckaufnahmekammer 49 oberhalb der Membran eingeführt, wenn sich der Druck Pr auf den festgelegten Anteil oder weniger des Druckes Ph reduziert, und dann wird die Betätigung ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform durchgeführt. Hierdurch kann die oben beschriebene ungewollte Betätigung vermieden werden.
Da der Aufbau und die Betriebsweise der zweiten Ausführungsform sich im Übrigen nicht von denjenigen der ersten Ausführungsform unterscheidet, sind die Hauptelemente in den Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet wie bei der ersten Ausführungsform. Auf ihre erneute Erläuterung wird verzichtet.
In dem Zylinder 1 kann der Hauptkolben 12 durch die Zwischenstopppositionseinstellmittel 2 an einer Zwischenposition angehalten werden und eine Betriebsvorbereitungsposition einnehmen, in welcher die Kolbenstange 13 aufgrund des Einstellens dieser Zwischenstoppposition dem Werkstück mit einem relativ kurzen Arbeitshub zugewandt ist. Dadurch ist es möglich, die Länge des Arbeitshubes bei einer Vielzahl von Punktschweißvorgängen oder dgl. zu minimieren und die Betriebseffizienz zu verbessern. Wenn das Werkstück zum Austausch oder dgl. zu einer der Kolbenstange 13 zugewandten Position bewegt wird, kann der Hauptkolben 12 zu einer vollständig zurückgeführten Position mit maximalem Abstand zu dem Werkstück bewegt werden, indem die Einstellung der Zwischenstoppposition aufgehoben wird.
8 zeigt ein Beispiel der Betätigung der Kolbenstange 13. Wird bei diesem Beispiel die Druckluft von dem Hilfsanschluss 21 in die Druckkammer 22 eingeführt, um den Stopppositionseinstellkolben 14 von einer Hubstartposition a des Gesamthubes anzutreiben, so wird der Hauptkolben durch den Stopppositionseinstellkolben 14 gedrückt, angetrieben und erreicht die Zwischenstoppposition b. Dann wiederholt die Kolbenstange 13 durch abwechselnde Zufuhr und Abfuhr der Druckluft in die bzw. von den Druckkammern 35 und 30 an den gegenüberliegenden Seiten des Hauptkolbens 12 den Arbeitshub beim Mehrpunktschweißen oder dgl., wobei sich die Kolbenstange 13 zwischen den Punkten b und c hin und her bewegt. Wenn die Wiederholung endet, wird die Druckluft in der Druckkammer 22 über den Hilfsanschluss 21 in einem Zustand abgelassen, in welchem die Druckluft der Druckkammer 30 zugeführt wird und der Hauptkolben 12 wird zu der ursprünglichen Hubstartposition zurückgeführt.
Insbesondere in einem Fall, in dem die Kolbenstange 13 mit einem solchen Arbeitshub arbeitet, ist es besonders effizient, die Verarbeitungszeit zur Durchführung der Druckbeaufschlagung mit dem maximalen Output zu verkürzen, indem nach der Verringerung der Geschwindigkeit nahe dem Hubende die Luft schnell abgelassen wird.
Der Zylinder mit Dämpfungsmechanismus jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen kann nicht nur als Zylinder für Pistolendruckbeaufschlagungsmechanismen in Schweißvorrichtungen für Automobilkarosserien, Stahlmöbel oder dgl. eingesetzt werden, sondern auch als Zylinder in einer Druckbeaufschlagungseinheit in verschiedensten Klemmvorrichtungen oder für andere Zylinder für weitere Verwendungen, in welchen ein Hochgeschwindigkeitspressen erforderlich ist.
Durch die oben im Detail beschriebene Erfindung ist es möglich, die Hubgeschwindigkeitsdruckbeaufschlagung durchzuführen, indem der Zylinder mit Dämpfungsmechanismus verwendet wird, wobei die Probleme der herkömmlichen Fluiddruckzylinder für Punktschweißpistolen oder dgl. gelöst werden. Es ist mit dem erfindungsgemäßen Hochgeschwindigkeitspressverfahren für Werkstücke möglich, die Verarbeitungszeit zu minimieren, indem der Zylinder mit Dämpfungsmechanismus zur Reduzierung der Geschwindigkeit der Kolbenstange nahe dem Ende des Vorwärtshubes durch beschränkte Abfuhr der Ablassluft von der ablassseitigen Druckkammer verwendet wird. Gleichzeitig wird der Verschleiß der Spitze der Schweißelektrode oder dgl. reduziert und Kollisionsgeräusche werden verringert.
Außerdem ist es möglich, die Druckbeaufschlagung mit dem maximalen Output sehr schnell, nachdem die Geschwindigkeit der Kolbenstange nahe dem Ende des Vorwärtshubes reduziert wurde und die Schweißelektrode oder dgl. in Kontakt mit dem Werkstück tritt, durchzuführen.

Claims

Hochgeschwindigkeitspressverfahren für Werkstücke mit einem Zylinder (1) mit Dämpfungsmechanismus mit folgenden Schritten: Bewegen einer Kolbenstange (13), die mit einem Hauptkolben (12) verbunden ist, durch die Zufuhr von Luftdruck in eine kopfseitige Druckkammer (35), Reduzieren der Geschwindigkeit der Kolbenstange (13) mittels eines Dämpfungsmechanismus am hinteren Endabschnitt der Kolbenstange (13) und einer Drossel (33), wobei nahe dem Ende eines Vorwärtshubes der Kolbenstange (13) eine Durchflussrate von aus einer stangenseitigen Druckkammer (30) fließenden Auslassluft beschränkt wird, Pressen eines Werkstückes mit der Kolbenstange (13), wobei sich der Innendruck der stangenseitigen Druckkammer (30) während der Dämpfung auf einen Druckwert reduziert, der niedriger ist als der Innendruck der kopfseitigen Druckkammer (35), wobei die Reduzierung des Innendrucks der stangenseitigen Druckkammer (30) die Betätigung eines Schnellablassventiles (3) auslöst, wobei das Schnellablassventil (3) einen Ablassstromdurchgang (56) öffnet, welcher die stangenseitige Druckkammer (30) mit der Atmosphäre verbindet, um Druckluft von der stangenseitigen Druckkammer (30) direkt zur Atmosphäre abzuführen, so dass die Reduzierung des Gegendruckes des Hauptkolbens (12) in der stangenseitigen Druckkammer (30) beschleunigt wird, um das Werkstück mit hoher Geschwindigkeit zu pressen.
Hochgeschwindigkeitspressverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schnellablassventil (3) eine Membran (50) aufweist, dass die Membran (50) durch das Aufbringen des Innendruckes der kopfseitigen Druckkammer (35) und der stangenseitigen Druckkammer (30) auf gegenüberliegende Flächen der Membran (50) verschoben wird, und dass der Ablassstromdurchgang (56) durch ein Öffnungs/Schließventil (47), das synchron mit der Verschiebung der Membran (50) betätigt wird, geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Innendruck eines Durchflussdurchganges (32) an einer Sekundärseite der Drossel (33) auf einen bestimmten Anteil des Innendruckes der kopfseitigen Druckkammer (35) reduziert wird, wobei die Reduktion des Innendruckes der stangenseitigen Druckkammer (30) und die Reduktion des Innendruckes des Durchflussdurchganges (32) die Betätigung eines Schnellablassventiles (3) auslösen.
Hochgeschwindigkeitspressverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schnellablassventil (3) eine Membran (50), ein Öffnungs/Schließventil (47) zum Öffnen und Schließen des Ablassstromdurchganges (56) und ein differenzdruckbetriebenes Ventil (60) zur Betätigung durch den Innendruck des Durchflussdurchganges (32) auf der Sekundärseite der Drossel (33) und den Innendruck der kopfseitigen Druckkammer (35) aufweist, wobei der Innendruck der stangenseitigen Druckkammer (30) auf eine Seite der Membran (50) aufgebracht und der Innendruck der kopfseitigen Druckkammer (35) durch das differenzdruckbetriebene Ventil (60) auf die andere Seitenfläche der Membran (50) aufgebracht wird, wenn der Innendruck des Durchflussdurchganges (32) auf der Sekundärseite der Drossel (33) auf einen bestimmten Anteil des Innendruckes der kopfseitigen Druckkammer (35) reduziert wird, um dadurch die Membran (50) zu verschieben und den Ablassstromdurchgang (56) durch das Öffnungs/Schließventil (47), das synchron mit der Membran (50) betätigt wird, zu öffnen.
Vorrichtung zum Hochgeschwindigkeitspressen von Werkstücken mit einem Zylinder (1) mit Dämpfungsmechanismus, wobei der Zylinder (1) einen durch Luftdruck angetriebenen Hauptkolben (12), eine mit dem Hauptkolben (12) verbundene Kolbenstange (13), eine kopfseitige Druckkammer (35) und eine stangenseitige Druckkammer (30), die an gegenüberliegenden Seiten des Hauptkolbens (12) ausgebildet sind, und den Dämpfungsmechanismus zur Reduzierung der Geschwindigkeit der Kolbenstange (13) nahe dem Ende eines Ausfahrhubes durch Beschränken einer Durchflussrate von Ablassluft, die aus der stangenseitigen Druckkammer (30) ausfließt, mit Hilfe einer Drossel (33), aufweist und ein Schnellablassventil (3), das mit dem Zylinder (1) verbunden ist und dessen Betätigung durch Reduzierung des Innendruckes der stangenseitigen Druckkammer (30) während der Dämpfung auf einen Druckwert, der niedriger ist als der Innendruck der kopfseitigen Druckkammer (35), ausgelöst wird und das einen Ablassstromdurchgang (56) öffnet, welcher die stangenseitige Druckkammer (30) mit der Atmosphäre verbindet, um Druckluft von der stangenseitigen Druckkammer (30) direkt zur Atmosphäre abzuführen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schnellablassventil (3) eine Membran (50), zwei Druckaufnahmekammern (48, 49), die an gegenüberliegenden Seiten der Membran (50) ausgebildet und mit der kopfseitigen Druckkammer (35) bzw. der stangenseitigen Druckkammer (30) verbunden sind, und ein Öffnungs/Schließventil (47) aufweist, welches in dem Ablassstromdurchgang (56) angeordnet ist, um diesen synchron mit der Verschiebung der Membran (50) zu öffnen und zu schließen.
Vorrichtung zum Hochgeschwindigkeitspressen von Werkstücken mit einem Zylinder (1) mit Dämpfungsmechanismus, wobei der Zylinder (1) einen durch Luftdruck angetriebenen Hauptkolben (12), eine mit dem Hauptkolben (12) verbundene Kolbenstange (13), eine kopfseitige Druckkammer (35) und eine stangenseitige Druckkammer (30), die an gegenüberliegenden Seiten des Hauptkolbens (12) ausgebildet sind, und den Dämpfungsmechanismus zur Re duzierung der Geschwindigkeit der Kolbenstange (13) nahe dem Ende eines Ausfahrhubes durch Beschränken einer Durchflussrate von Ablassluft, die aus der stangenseitigen Druckkammer (30) ausfließt, mit Hilfe einer Drossel (33), aufweist und ein Schnellablassventil (3), das mit dem Zylinder (1) verbunden ist und dessen Betätigung durch Reduzierung des Innendruckes der stangenseitigen Druckkammer (30) während der Dämpfung auf einen Druckwert, der niedriger ist als der Innendruck der kopfseitigen Druckkammer (35), und bei einer Reduzierung des Innendrucks eines Durchflussdurchgangs auf der Sekundärseite der Drossel (33) auf einem bestimmten Anteil des Innendrucks der kopfseitigen Druckkammer (35) ausgelöst wird und das den Ablassstromdurchgang (56) öffnet, welcher die stangenseitige Druckkammer (30) mit der Atmosphäre verbindet, um Druckluft von der stangenseitigen Druckkammer (30) direkt zur Atmosphäre abzuführen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schnellablassventil (3) eine Membran (50), zwei Druckaufnahmekammern (48, 49), die an gegenüberliegenden Seiten der Membran (50) ausgebildet und mit der kopfseitigen Druckkammer (35) bzw. der stangenseitigen Druckkammer (30) verbunden sind, ein differenzdruckbetriebenes Ventil (60), das die Membran (50) betätigt, wenn der Innendruck des Durchflussdurchgangs der Sekundärseite der Drossel (33) einen bestimmten Anteil des Innendrucks der kopfseitigen Druckkammer (35) erreicht hat, und ein Öffnungs/Schließventil (47) aufweist, welches in dem Ablassstromdurchgang (56) angeordnet ist, um diesen synchron mit der Verschiebung der Membran (50) zu öffnen und zu schließen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das differenzdruckbetriebene Ventil (60) ein Ventilelement (62) zur Verbindung der Druckaufnahmekammer (49) an einer Seite der Membran (50) mit der kopfseitigen Druckkammer (35) bzw. der Atmosphäre, zwei Druckaufnahmeflächen (63, 64), die an gegenüberliegenden Enden des Ventilelementes (62) ausgebildet sind und unterschiedlich große Druckaufnahmeflächen aufweisen, und zwei Druckaufnahmekammern (68, 69) zum Aufbringen des Innendruckes der kopfseitigen Druckkammer (35) und des Innendruckes des Durchflussdurchganges (32) an der Sekundärseite der Drossel (33) auf die Druckaufnahmeflächen (63, 64) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (1) ein Zylinderrohr (10), in welchem der Hauptkolben (12) aufgenommen ist, eine Kopfabdeckung (15), die an einem Ende des Zylinderrohres (10) angebracht ist, eine Stangenabdeckung (11), die an dem anderen Ende des Zylinderrohres (10) angebracht ist und durch welche die Kolbenstange (13) gleitend hindurchtritt, und Zwischenstopppositionseinstellmittel (2) zum Einstellen einer Zwischenstoppposition des Hauptkolbens (12) aufweist, dass die Zwischenstopppositionseinstellmittel (2) einen Stopppositionseinstellkolben (14), der gleitend zwischen dem Hauptkolben (12) und der Kopfabdeckung (15) aufgenommen ist, eine Einstellstange (17), die mit dem Einstellkolben (14) verbunden ist und gleitend durch die Kopfabdeckung (15) hindurchtritt, einen Stoppen (18), der an der Einstellstange (17) vorgesehen ist, um eine Stoppposition des Einstellkolbens (14) festzulegen, und einen Kontaktbereich (15a), der an der Kopfabdeckung (15) ausgebildet ist und mit dem der Stopper (18) in Kontakt tritt, aufweist und dass ein Durchflussdurchgang (37) für die Zufuhr und Abfuhr von Druckluft zu und von der kopfseitigen Druckkammer (35) in der Einstellstange (17) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (1) eine Hilfsdruckkammer (22) zum Antreiben des Einstellkolbens (14) zwischen dem Einstellkolben (14) und der Kopfabdeckung (15) aufweist, dass eine Hilfsanschlussöffnung (21) für die Zufuhr von Druckluft zu der Hilfsdruck kammer (22) an der Kopfabdeckung (15) vorgesehen ist, dass die Kopfabdeckung (15) ein Hüllrohr (16) aufweist, in welches ein Endabschnitt des Einstellkolbens (17) eingesetzt ist, und einen Hauptanschluss (38), welcher mit dem Inneren des Hüllrohres (16) in Verbindung steht, und dass Druckluft von dem Hauptanschluss (38) durch Durchflussdurchgänge (36, 37) in dem Hüllrohr (16) bzw. der Einstellstange (17) der kopfseitigen Druckkammer (35) zugeführt wird.