DE3436105A1 - Welding cylinder - Google Patents

Abstract

The invention relates to a welding cylinder for resistance welding which is provided with electrical bonding, for example lamellar contact elements, for transmitting the welding current between components of the welding cylinder which are movable relative to one another. The scorching tendency of the electrical bonding in the face of high welding currents to be transmitted is countered by a new construction principle of the welding cylinder in which the bonding area is increased compared with today's conventional welding cylinders. The electrode is firmly connected to the cylinder housing, and the cylinder housing is mounted in an axially movable manner in a fixed current-feed tube. The piston and the piston rod are also fixed in the interior of the cylinder housing. Since the piston running surface and the bonding are not allocated to a common circumferential surface of the welding cylinder, the position of the bonding and its extension in the axial direction is not affected by the space taken up by the piston. Furthermore, in a welding cylinder made according to this construction principle, the bonding can be applied to a larger diameter, as a result of which the transmission area is again increased and the scorching risk is countered. The scorching risk is also reduced by the installation of a duct system for dissipating the heat, arising in the electrode and during the current transfer, via the working medium. In cooled welding cylinders, passages and ... Original abstract incomplete.

Description

"Schweißzylinder""Welding cylinder"

Die Erfindung betrifft einen Schweißzylinder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie er beispielsweise aus der DE-OS 29 48 038 als bekannt hervorgeht.The invention relates to a welding cylinder according to the preamble of claim 1, as known for example from DE-OS 29 48 038 emerges.

In der vorgenannten Schrift in ein hydraulisch betätigbarer Schweißzylinder dargestellt. Im feststehenden Zylindergehäuse ist ein zusammen mit der Kolbenstange axial beweglicher Kolben angeordnet. Elektrode und Kolbenstange sind miteinander fest verbunden. Zwischen feststehendem Zylindergehäuse und axial beweglicher Kolbenstange erfolgt die Stromübertragung über eine zwischen beiden Teilen liegende und die Bewegung nicht hindernde Kontaktierung, und zwar beispielsweise über Kontaktlamellenelemente, die mit einem der Teile fest verbunden sind. Besonders bei hoher Schweißfrequenz muß die bei den hohen zu übertragenden Schweißströmen entstehende Wärme von der Elektrode und auch aus dem Bereich der Kontaktierung abgeführt werden. Dies erfolgt über einen Kühlkreislauf, wozu im Innern des Zylindergehäuses und der Kolbenstange ein Kanalsystem ausgebildet ist, über das Kühlmittel zur Elektrode und am Bereich der Kontaktierung vorbeigeleitet werden kann.In the aforementioned document in a hydraulically actuated welding cylinder shown. In the stationary cylinder housing is a together with the piston rod axially movable piston arranged. Electrode and piston rod are together firmly connected. Between the fixed cylinder housing and the axially movable piston rod the current is transmitted via a movement between the two parts non-hindering contact, for example via contact lamella elements, which are firmly connected to one of the parts. Especially with high welding frequency the heat generated by the high welding currents to be transmitted must be removed from the Electrode and can also be removed from the area of the contact. this happens Via a cooling circuit, including inside the cylinder housing and the piston rod a channel system is formed, via the coolant to the electrode and on the area the contact can be bypassed.

Es wird dadurch der Verschmorungstendenz der Kontaktierung entgegengewirkt, die auch insbesondere gegeben ist, weil die übergangsfläche für den Strom begrenzt ist.This counteracts the charring tendency of the contact, which is also given in particular because the transition area for the current is limited is.

Dies liegt daran, daß die Ausdehnung der Kontaktierungen in axialer Richtung durch die Kolbenlauffläche begrenzt ist. Andererseits kann der Schweißzylinder bezüglich seinen Abmessungen in Länge und Durchmesser nicht beliebig groß ausgeführt werden, da auch auf gute Zugänglichkeit zu den Schweißstücken geachtet werden muß.This is because the expansion of the contacts in the axial direction Direction is limited by the piston running surface. On the other hand, the welding cylinder in terms of its dimensions in length and diameter not made arbitrarily large because good accessibility to the weldments must also be ensured.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei vorgegebenen Außenabmessungen des Schweißzylinders dennoch die Tendenz der Kontaktierung zum Verschmoren zu beseitigen.The invention is based on the object with given external dimensions of the welding cylinder to eliminate the tendency of the contact to scorch.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Danach kann bei im Innern des mit der Elektrode verbundenen und axial beweglichen Zylindergehäuses angeordnetem feststehendem Kolben die Kontaktierung auf der Außenseite des Zylindergehäuses angebracht werden, die keine Kolbenlauffläche trägt. Dementsprechend groß ist auch die Kontaktierungsfläche für den Stromübergang zwischen dem das Zylindergehäuse umgebenden feststehenden Stromüberführungsrohr und dem Zylindergehäuse selbst. Bei größerer Stromübergangsfläche wird aber der Stromfluß pro Flächeneinheit verringert und damit auch die Verschmorungstendenz der Kontaktierung. Bei dem vorliegenden Bauprinzip liegt aber auch die Kontaktfläche auf größerem Durchmesser, wodurch die Kontaktierungsfläche noch weiter vergrößert wird. In der weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Verschmorungstendenz dadurch gemindert, daß ein Kanalsystem zur Kühlung im Zylindergehäuse integriert ist. Dann müssen aber Kühlmitteldurchlässe und ihnen zugeordnete Rückschlagventile im Kolben angeordnet sein.This task is achieved by the characterizing features of the claim 1 solved. Thereafter, at the inside of the connected to the electrode and axially Movable cylinder housing arranged stationary piston the contact on the outside of the cylinder housing that does not have a piston running surface wearing. The contacting surface for the current transfer is correspondingly large between the stationary flow transfer tube surrounding the cylinder housing and the cylinder housing itself. With a larger current transfer area, however, the Current flow per unit area is reduced and thus also the tendency to charring the contacting. In the present construction principle, however, there is also the contact area on a larger diameter, which increases the contact area even further will. In the further embodiment of the invention, the charring tendency is thereby diminished, that a channel system for cooling in the cylinder housing is integrated. But then coolant passages and their associated check valves must be be arranged in the piston.

Radialer Bauraum wird eingespart und ein besserer Wärmeübergang zum Kühlmittel erreicht, indem Kolbendichtringe und Rückschlagventile im Kolben in axial unterschiedlicher Position angeordnet werden. Dies ist einfach möglich da bei auf der Außenseite des Zylindergehäuses liegender Kontaktierung genügend Raum zu Aufnahme von Kolben und Kolbenlauffläche vorhanden ist.Radial installation space is saved and there is better heat transfer to the Coolant is achieved by placing piston seals and check valves in the piston in axial direction be arranged in different positions. This is easily possible because on the outside of the cylinder housing lying contacting enough space to accommodate piston and piston running surface is present.

Vorteilhaft ergibt sich auch, daß bei kleineren wirksamen Kolbenflächen, wobei im übrigen Bauraum eingespart wird, höhere Arbeitsdrücke des Arbeitsmittel gefahren werden, wodurch die Verfahrbewegungen der Elektrode schneller ablaufen, wodurch eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit erzielt wird.It is also advantageous that with smaller effective piston areas, with the rest of the installation space being saved, higher working pressures of the working medium be driven, whereby the movement of the electrode is faster, whereby a higher working speed is achieved.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in einer Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben; es zeigt die einzige Figur einen Längsschnitt durch den Schweißzylinder.An embodiment of the invention is shown in a drawing and is described in more detail below; the only figure shows a longitudinal section through the welding cylinder.

Der Schweißzylinder 1 besitzt ein Zylindergehäuse 2, daß in einem feststehenden Stromzuführungsrohr 3 axial verschieblich gelagert ist. Im Zylindergehäuse 2 sind ebenfalls feststehend und mit dem Stromzuführungsrohr 3 über eine Verschraubung 6 gekoppelt Kolben 4 und Kolbenstange 5 angeordnet. Die Kolbenstange 5 wird gebildet aus einem äußeren Teilstück, das auch den Kolben 4 trägt, und einem inneren Teilstück, das hohlgebohrt ist. In den Kolben 4 sind Rückschlagventile 14 integriert. Da bezüglich seiner axialen Ausdehnung der Kolben 4 großzügig ausgelegt werden kann, sind die Kolbendichtringe 15 in axial versetzter Lage zu den Rückschlagventilen 14 im Kolben angeordnet. Dadurch läßt sich vor allem auch der Durchmesser des Kolbens 4 klein halten, was sich auf den Gesamtdurchmesser des Schweißzylinders 1 günstig auswirkt. Befestigt ist die Kolbenstange 5 durch eine Verschraubung 6 an einer Buchse 22, die ihrerseits mit dem Stromzuführungsrohr 3 verbunden ist. Das Zylindergehäuse 2 ist zur Aufnahme des Kolbens und der Kolbenlauffläche 16 gegenüber seinem der Elektrode 7 benachbarten Abschnitt auf einen entsprechend größeren Durchmesser aufgebohrt. Auf der von der Elektrode 7 abgewandten Seite ist die Kolbenlauffläche 16 durch einen in das Zylindergehäuse 2 eingesetzte Ringbuchse 17 begrenzt. Die Ringbuchse 17 liegt an einer Schulter des Zylindergehäuses 2 an und ist durch einen in das Zylindergehäuse eingelassenen Sprengring 18 axial fixiert. Zur Abdichtung der angrenzenden Druckkammer sind in die Lauffläche der Ringbuchse 17 zur Kolbenstange 5 Dichtungen 19 eingelassen. Das der Elektrode 7 entgegengesetzte Ende des Schweißzylinders 1 ist durch den Zylinderdeckel 21 geschlossen. Das Stromzuführungsrohr 3 ist über Schrauben 20 mit dem Zylinderdeckel 21 verbunden. Zwischen Schultern des Stromzuführungsrohrs 3 und dem Zylinderdeckel 21 liegt die Buchse 22, die Dichtungen gegen Arbeitsmittelaustritt enthält und Durchlässe 12 und 13, die über Arbeitsmittel- zu- bzw. -ableitungen 10 und 11 mit einem nicht dargestellten Druckerzeuger oder Rückflußbehälter verbunden sind. Die Durchlässe 12 und 13 führen zu einem Kanalsystem innerhalb des Zylindergehäuses 2, in dem Arbeitsmittelzustellbewegungen des Zylindergehäuses 2 zum Kolben 4 geleitet wird oder dasselbe Arbeitsmittel auch in einem Kühlkreislauf über Ringspalte der Kolbenstange 5 und Ringspalte zwischen Zylindergehäuse 2 und Kolbenstange 5 zur Elektrode 7 geleitet wird und von dort über ein sich in die Elektrode hineinerstreckendes Rohr 8 in die hohlgebohrte Kolbenstange 4 zum Rückflußbehälter zurückfliessen kann. Im Kühlkreislauf liegen auch die Rückschlagventile 14, durch die der Kühlkreislauf beim Ausschieben der Elektrode selbsttätig unterbrochen wird. Von der Anschraubfläche 9 fließt der Schweißstrom zum Stromzuführungsrohr 3 und von dort über die Kontaktierung 19, hier Kontaktlamellenelemente, zum Zylindergehäuse 2, das mit der Elektrode 7 verbunden ist.The welding cylinder 1 has a cylinder housing 2 that in one fixed power supply tube 3 is axially displaceable. In the cylinder housing 2 are also stationary and with the power supply pipe 3 via a screw connection 6 coupled piston 4 and piston rod 5 arranged. The piston rod 5 is formed from an outer section, which also includes the piston 4 wears, and one inner section that is hollow drilled. Check valves 14 are located in the piston 4 integrated. Since the piston 4 is generously designed with regard to its axial extent can be, the piston sealing rings 15 are in an axially offset position to the check valves 14 arranged in the piston. In particular, this also allows the diameter of the piston Keep 4 small, which is beneficial to the overall diameter of the welding cylinder 1 affects. The piston rod 5 is fastened to a bushing by a screw connection 6 22, which in turn is connected to the power supply pipe 3. The cylinder housing 2 is for receiving the piston and the piston running surface 16 opposite its the Electrode 7 adjacent section drilled to a correspondingly larger diameter. On the side facing away from the electrode 7, the piston running surface 16 is through a ring bushing 17 inserted into the cylinder housing 2 is limited. The ring socket 17 rests on a shoulder of the cylinder housing 2 and is inserted into the Cylinder housing embedded snap ring 18 fixed axially. To seal the adjacent Pressure chambers are in the running surface of the ring bushing 17 to the piston rod 5 seals 19 let in. The end of the welding cylinder 1 opposite the electrode 7 is closed by the cylinder cover 21. The power supply pipe 3 is over Screws 20 connected to the cylinder cover 21. Between the shoulders of the power supply tube 3 and the cylinder cover 21 is the socket 22, the seals against the leakage of working medium contains and passages 12 and 13, which via work equipment to or -Directions 10 and 11 with a pressure generator or reflux tank, not shown are connected. The passages 12 and 13 lead to a canal system within the Cylinder housing 2, in which working medium feed movements of the cylinder housing 2 is passed to the piston 4 or the same working medium in a cooling circuit Via annular gaps in the piston rod 5 and annular gaps between the cylinder housing 2 and Piston rod 5 is passed to electrode 7 and from there via a into the electrode pipe 8 extending into the hollow bored piston rod 4 to the reflux tank can flow back. In the cooling circuit, the check valves 14 are also through which the cooling circuit is automatically interrupted when the electrode is pushed out. The welding current flows from the screw-on surface 9 to the power supply tube 3 and from there via the contact 19, here contact lamellar elements, to the cylinder housing 2, which is connected to the electrode 7.

Der Schweißvorgang läuft folgendermaßen ab: durch Verbinden der Arbeitsmittelzu- bzw. ableitung 11 mit dem nicht dargestellten Druckerzeuger und der Arbeitsmittelzu- bzw. -ableitung 10 mit dem Rückflußbehälter wird der Ventilkörper des Rückschlagventils 14 gegen seinen Sitz gepreßt und der Durchfluß geschlossen. Dadurch wird auf der elektrodenseitigen Kolbenseite und an der benachbarten Schulter des Zylindergehäuses 2 ein Druck aufgebaut, der das Ausfahren des Zylindergehäuses 2 samt der Elektrode 7 aus der in der Zeichnung dargestellten Ruheposition bewirkt. Nun da die Elektrode 7 an einem Werkstück angepreßt anliegt, wird der Schweißstrom eingeschaltet, der seinen Weg über die Kontaktlamellemelemente nimmt.The welding process proceeds as follows: by connecting the work equipment or derivation 11 with the pressure generator, not shown, and the work medium supply or discharge line 10 with the reflux tank is the valve body of the check valve 14 pressed against its seat and the flow closed. This will result in the piston side on the electrode side and on the adjacent shoulder of the cylinder housing 2 a pressure built up, which causes the cylinder housing 2 to extend along with the electrode 7 from the rest position shown in the drawing causes. so Since the electrode 7 is pressed against a workpiece, the welding current is switched on, which takes its way over the contact lamellar elements.

Wegen der hohen Ströme wurde darauf geachtet, daß die Querschnitte der stromleitenden Bauteile und die Kontaktflächen möglichst groß sind. Da der Kolben 4 und die Kolbenlauffläche 16 auf unterschiedlichen Mantelflächen der den Schweißzylinder 1 bildenden Bauteile liegen, kann die axiale Baulänge des Schweißzylinders 1 für größtmögliche Stromübergangsfläche optimal ausgenutzt werden. Erreicht wird dies, weil die Kontaktfläche auf der Außenseite des Zylindergehäuses 2 verlagert wurde und ein zusätzliches umgebendes Rohr, nämlich das Stromzuführungsrohr 3 zusätzlich eingeführt wurde, und die relative Axialbewegung zwischen diesen beiden Bauteilen erfolgt.Because of the high currents, care was taken that the cross-sections the conductive components and the contact areas are as large as possible. Because the piston 4 and the piston running surface 16 on different lateral surfaces of the welding cylinder 1 forming components, the axial length of the welding cylinder 1 for the largest possible flow transition area can be optimally used. This is achieved because the contact surface on the outside of the cylinder housing 2 has been displaced and an additional surrounding pipe, namely the power supply pipe 3 in addition was introduced, and the relative axial movement between these two components he follows.

Das Stromzuführungsrohr 3 hat keine Funktion zur hydraulischen Betätigung des Schweißzylinders 1.The power supply pipe 3 has no function for hydraulic actuation of the welding cylinder 1.

Dies ist aber nur deshalb möglich, weil das Zylindergehäuse axial beweglich ist und Kolben 4 und Kolbenstange 5 stillstehen.But this is only possible because the cylinder housing is axial is movable and piston 4 and piston rod 5 are stationary.

Bei dieser Bauweise des Schweißzylinders 1 liegen die Kontaktlamellenelemente außerdem auf größtmöglichem Durchmesser, wodurch die Kontaktierungsfläche noch vergrößert wird. Die beim Stromübergang entstehende Wärme wird in der Ruhephase des Schweißzylinders bei eingezogener Elektrode 7 über das durch das Kanalsystem innerhalb des Zylindergehäuses 2 in ständigem Kreislauf fließende Arbeitsmittel abgeführt. Der Kühlkreislauf wird in Gang gesetzt, indem die Arbeitsmittelzu- bzw. -ableitun#en 10, 11 umgesteuert werden, so daß die Ringbuchse 17 auf ihrer im Kolben 4 zugewandten Seite mit Druck beaufschlagt wird. Dadurch wird das Zylindergehäuse 2 samt Elektrode 7 eingezogen. In eingezogenem Zustand baut sich am Rückschlagventil 14 ein Druck auf, der den Ventilkörper gegen die Kraft der Ventilfeder aus seinem Sitz drückt, so daß das Arbeitsmittel in ständigem Fluß das Rückschlagventil 14 durchfliessen kann. Von der Elektrode fließt das Arbeitsmittel durch die hohlgebohrte Kolbenstange 5 hindurch zum Durchlaß 12. Um den Kühlmittelstrom bei der aufgezeigten Bauweise des Schweißzylinders 1 zu ermöglichen, müssen Rückschlagventile 14 mit Durchlässen im Kolben 4 angeordnet sein. Dies ist im übrigen auch vorteilhaft hinsichtlich der Einsparung axialen Bauraums. Vorteilhaft ist ferner die Unterbringung der Rückschlagventile 14 und der Kolbendichtringe 15 in unterschiedlichen Axialpositionen hintereinander. Dadurch wird auch im Kolbenbereich der Wärmeübergang bei kleineren Wandstärken verbessert. Da bei der Auslegung des Kolbens 4 auf die Lage der Kontaktierung 19 keine Rücksicht genommen werden muß, kann der Kolben 4 eine entsprechend große axiale Ausdehnung besitzen.In this construction of the welding cylinder 1, the contact lamella elements are located also on the largest possible diameter, which increases the contact surface even more will. The heat generated during the current transfer is in the resting phase of the welding cylinder with retracted electrode 7 through the channel system within the cylinder housing 2 working fluids flowing in a constant cycle are discharged. The cooling circuit is set in motion by the work equipment supply and discharge units 10, 11 reversed will, so that the annular sleeve 17 on its in the piston 4 facing Side is pressurized. This creates the cylinder housing 2 together with the electrode 7 moved in. In the retracted state, pressure builds up on the check valve 14 which pushes the valve body out of its seat against the force of the valve spring, so that the working medium flows through the check valve 14 in a constant flow can. The working fluid flows from the electrode through the hollow piston rod 5 through to passage 12. To the coolant flow in the construction shown of the welding cylinder 1 to enable check valves 14 with passages be arranged in the piston 4. This is also advantageous in terms of the rest Saving of axial installation space. It is also advantageous to accommodate the check valves 14 and the piston sealing rings 15 in different axial positions one behind the other. This also improves the heat transfer in the piston area with smaller wall thicknesses. Since the position of the contact 19 is not taken into account when designing the piston 4 must be taken, the piston 4 can have a correspondingly large axial expansion own.

Als weiteren Vorteil ergibt sich auch, daß bei kleinem Durchmesser des stationär imZylindergehäuse angeordneten Kolben 4 mit einem höheren Arbeitsmitteldruck gefahren werden kann, und dadurch die Hubbewegungen des Kolbens schneller werden, wodurch die Arbeitsgeschwindigkeit gesteigert werden kann.Another advantage is that with a small diameter of the piston 4 arranged stationary in the cylinder housing with a higher working medium pressure can be driven, and thereby the stroke movements of the piston become faster, whereby the working speed can be increased.

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Claims (3)

Patentansprüche 1. Schweißzylinder zum Anpressen einer Widerstandsschweißelektrode, mit einem Zylindergehäuse zur Aufnahme eines Kolbens mit zugehöriger Kolbenstange, ferner mit einer mit dem Zylindergehäuse in Kontakt stehenden Kontaktierung für die Übertragung des Schweißstroms vom axial feststehenden Teil des Schweißzylinders auf fest mit der beweglichen Schweißelektrode verbundene Teile, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (7) mit dem Zylindergehäuse (2) fest verbunden und das Zylindergehäuse (2) axial beweglich ist, wobei der Kolben (4) und die Kolbenstange (5) feststehen, und daß das Zylindergehäuse (2) mit einem feststehenden Stromzuführungsrohr (3) umgeben ist, und die Kontaktierung (19) zwischen diesem Bauteil und der Außenseite des Zylindergehäuses (2) angeordnet ist.Claims 1. Welding cylinder for pressing a resistance welding electrode, with a cylinder housing to accommodate a piston with an associated piston rod, furthermore with a contact for contacting the cylinder housing the transfer of the welding current from the axially fixed part of the welding cylinder on parts firmly connected to the movable welding electrode, characterized in that, that the electrode (7) is firmly connected to the cylinder housing (2) and the cylinder housing (2) is axially movable, the piston (4) and the piston rod (5) being stationary, and that the cylinder housing (2) with a fixed power supply pipe (3) is surrounded, and the contact (19) between this component and the outside of the cylinder housing (2) is arranged. 2.Schweißzylinder nach Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung der Elektrode (7) und des Schweißzylinders (1) im Bereich der Kontaktierung (19) ein Kanalsystem innerhalb des Zylindergehäuses (2) vorgesehen ist und Kühlmitteldurchlässe sowie den Durchfluß beeinflussende Rückschlagventile (14) im Kolben (4) angeordnet sind.2. welding cylinder according to claim 1, characterized in that for Cooling of the electrode (7) and the welding cylinder (1) in the area of the contact (19) a channel system is provided within the cylinder housing (2) and coolant passages and check valves (14) influencing the flow are arranged in the piston (4) are. 3. Schweißzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kolbendichtringe (15) in axial unterschiedlicher Position zu den Rückschlagventilen (14) angeordnet sind.3. Welding cylinder according to claim 2, characterized in that piston sealing rings (15) arranged in axially different positions to the check valves (14) are.