DE838179C - Pneumatische Steuerung für elektrische Wid°rstandsschweißmaschinen - Google Patents

Description

Bei Widerstandsschweißmaschinen, insbesondere Punkt- und Nahtschweißmaschinen, wird bekanntlich zur Erzeugung des Elektrodendruckes Druckluft verwendet, indem die· bewegliche Elektrode ü!>er einen Druckluftzylinder betätigt wird. Die notwendige Druckluftmenge wird dann meistens aus einem vorhandenen Druckluftnetz entnommen, welches einen größeren Druck l>esitzt, als für die Erzeugung des Elektrodendruckes notwendig ist. Infolgedessen muß der Luftdruck vermindert werden, was bis jetzt immer mittels eines Druckreduzierventils mit regulierbarer Öffnungsfeder erzielt worden ist. Solche Reduzierventile besitzen aber den Nachteil, daß ihr Durchströmungsquerschnitt sich während des Durchströmens der Luft verändert. Je kleiner die Druckdifferenz zwischen der Druckfeder am Reduzierventil und dem gewünschten reduzierten Druck im Druckluftzylinder ist, um so kleiner ist der zur Verfügung stehende Durchströmungsquerschnitt im Ventil, so daß eine ao erhebliche Verzögerung erfolgt, bis der gewünschte Druck sich im Druckluftzylinder eingestellt hat. Wie aus Kurve A der Fig. ι ersichtlich ist, wo der Druck als Ordinate und die Zeit als Abszisse aufgetragen sind, steigt der Druck infolge, dieser as Änderung des Durchströmungsquerschnittes asymptotisch, so daß der Sch,weißvorgang nur zeitlich verzögert ablaufen kann. Dieser Nachteil macht sich insbesondere dann bemerkbar, wenn der Elektrodendruck während des Schweißens geändert werden muß, und zwar gemäß eines bestimmten Schweißprogramms. Um den erforderlichen

schnellen Druckanstieg im Druckzylinder zu erreichen, muß daher die pneumatische Steuerung so ausgebildet sein, daß die Druck-Zeit-Kurve für das Reduzierventil möglichst nach der in Fig. ι dargestellten Kurve B verläuft.

Neben der Notwendigkeit, die Steuerung so zu gestalten, daß der Druckluftzylinder für die Erzeugung des Elektrodendruckes jeweils in kürzester Zeit auf einen vorgeschriebenen Druck aufgefüllt

ίο werden kann, gilt es auch die Bedingung zu erfüllen, daß das Einschalten des Schweißstromes oder der Beginn eines Schweißprogramms vom Erreichen des Enddruckes im Druckluftzylinder abhängig gemacht Wird.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist nunmehr, eine pneumatische Steuerung für elektrische Widerstandsschweißmaschinen mit einem den veränderlichen Druck der Elektroden bewirkenden Druckluftzylinder zu schaffen, die die Erfüllung der vorerwähnten Bedingungen mit möglichst einfachen Mitteln gestattet. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Luftzufuhr zu dem Zylinder über ein Servoreduzierventil erfolgt, bei welchem die die Durchlaßöffnung bestimmende Kräftedifferenz durch die Differenz zwischen dem Druck der abgehenden Luft und demjenigen einer l>estimmten, im Steuersystem eingeschlossenen Luftmenge, deren Druck dem Steuerdruck entspricht, erzeugt wird.

An Hand der Zeichnung sei ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, und zwar ist in Fig. 2 eine Steuerung für Punktschweißmaschinen in schematischer Weise gezeigt. Es bedeutet ι die bewegliche obere Elektrode der Schweißmaschine und 2 den Kolben eines Druckluftzylinders 3, der zwecks Betätigung der Elektrode und für die Erzeugung des Elektrodendruckes mit der Elektrode starr verbunden ist. Für die beidseitige Beaufschlagung des Kolbens 2 steht das obere und untere Ende des Zylinders 3 ül>er je ein elektropneumatisches Ventil 4 bzw. 5 mit dem Servoreduzierventil 6 in Verbindung. Dieses Reduzierventil reduziert den Luftdruck auf den gewünschten Wert und weicht grundsätzlich von den üblichen Reduzierventilen ab, insofern, daß die Öffnungsfeder durch einen mit Druckluft gefüllten Raum 7 ersetzt wird, wodurch eine Druck-Zeit-Kurve gemäß der Kurve C der Fig. 1 erreicht wird. Der Druck im Raum 7 wird mittels des Manometers 8 und des Reduzierventils 9 auf den für die Betätigung des Kolbens 2 bzw. für die Erzeugung des gewünschten Elektrodendruckes erforderlichen Wert eingestellt. Zwischen Reduzierventil 9 und Druckraum ist noch ein Rückschlagventil 10 vorgesehen, vvährend ι τ ein Ablaßventil ist, um den Druck nach Wunsch herabsetzen zu können. Der Raum oberhalb des Kolbens 2 des Druckluftzylinders 3 steht in Verbindung mit einem Differenzdruckkontaktgeber 12, der zur Messung des Druckes im Zylinder 3 dient, wobei als Vefgleichsdruck der Steuerdruck des Servoreduzierventils 6 dient; zu diesem Zweck ist der Raum 7 des Ventils 6 ül>er die Leitung 13 mit dem Kontaktgeber 12 verbunden. Dieser Kontaktgeber dient zum Schließen bzw. Unterbrechen des Schweißstromkreises 14 sowie des Erregerstromkreises des Ventils 5, wobei dieser letztere Stromkreis noch eine Verzögerungseinrichtung 15 enthält. Die untere Seite des Kolbens 2 steht mit einem einfachen Druckkontaktgeber 16 in Verbindung, dessen Kontakt auch im Schweißstromkreis 14 liegt.

Die Wirkungsweise der Steuerung ist nunmehr wie folgt: Zunächst wird der Luftdruck im Raum7 des Servoreduzierventils 6 sowie in der Verbindungsleitung 13 zum Differenzdruckkontaktgeber 12 mittejs des Manometers 8 und der Ventile 9, 10 auf den Wert eingestellt, der im Druckluftzylinder 3 erforderlich ist, um den beim Schweißen gewünschten Elektrodendruck zu erzeugen. Durch das unerregte Ventil 5 gelangt Druckluft vom Servoreduzierventil 6 unter den Kolben 2 und hebt diesen in die oberste Endlage (s. Fig. 2). Bei Betätigung des Pedals der Schweißmaschine wird der Erregerkreis des Ventils 4 geschlossen, und dieses letztere erlaubt nun der auf den vorgeschriebenen Druckwert verminderten Druckluft, auf die obere Kolbenseite zu gelangen. Der Kolljen 2 bewegt sich nach unten, wobei das immer noch unerregte Ventil 5 ein gewisses Rückströmen der unter dem Kolben 2 befindlichen Luft gestattet und gleichzeitig durch das Komprimieren dieser Luft eine Schlagdämpfung für den Kolben bewirkt. Sobald der Luftdruck auf der Oberseite des Kolbens 2 seinen maximalen Wert erreicht hat, wird durch Vergleich mit dem unveränderlichen Steuerdruck im Differenzdruckkontaktgeber dieser letztere betätigt und die Kontakte 17 und 18" werden geschlossen. Der Schweißstromkreis 14 kann aber zunächst noch nicht geschlossen werden, da die durch den Druckkontaktgeber 16 betätigten Kontakte 19 noch offen sind. Durch das Schließen der Kontakte 18 wird aber über die Verzögerungseinrichtung das Ventil 5 betätigt, und die Luft unterhalb des Kolbens 2 kann über dieses Ventil ins Freie gelangen. Sobald der Überdruck unterhalb des Kolbens 2 verschwunden ist, werden nunmehr durch den einfachen Druckkontaktgeber 16 die Kontakte 19 geschlossen und der Schweißstrom eingeschaltet. Das Einschalten erfolgt aber immer erst, wenn der Elektrodendruck seine volle Größe erreicht hat.

Der Differenzdruckkontaktgeber 12 wird so eingestellt, daß er knapp unter dem Solldruck anspricht und somit keine Verzögerung eintritt. Fällt aus irgendeinem Grund der Frischdruck im Reduzierventil 6 unter den Steuerdruck, so kann der Kontaktgel>er τ2 nicht ansprechen, weil der Steuerdruck auf der vorher eingestellten H6he erhalten bleibt. Ein unzulässiges Ansteigen des Druckes im Servoreduzierventil wird durch eine in der Figur nicht dargestellte Sicherheitsablaßvorrichtung am Ventil verhindert.

Die zeitliche Verzögerung, die bei Betätigung des Ventils 5 notwendig ist, um die beschriebene Schlagdämpfung zu erreichen, kann auch auf

andere Weise als in Abhängigkeit des Druckes über dem ΚοΙΙκίι 2 erfolgen. Beispielsweise ist es möglich, das Schließen des Erregerkreises des Ventils 5 in direkter Abhängigkeit von der Bewegung des Kolbens 2 zu machen. Zu diesem Zweck wird an der Kolbenstange ein Kontakt angebracht, der, wenn der Kolben eine bestimmte untere Lage erreicht hat, den Erregerstromkreis des Ventils 5 schließt.

Die beschriebene Steuerung kann auch für Druckprogrammsteuerungen angewendet werden. In diesem Falle muß die l>eidseitige Beaufschlagung des Kolbens im Druckluftzylinder über je ein getrenntes Servoreduzierventil erfolgen, um die bei solchen Programmsteuerungen vorkommenden verschiedenen Elektrodendrücke zu erzeugen. Der Steuerdruck für jedes Servoreduzierventil wird mittels eines gewöhnlichen, federbelasteten Reduzierventils in der bereits beschriebenen Weise eingestellt. Um zu verhindern, daß der Druck auf der unteren Kolbenseite den Druck auf der Oberseite ülxrtreffen könnte, wird entweder das federbelastete Reduzierventil für das unterseitige Servoreduzierventil dem anderen federbelasteten Ventil nachgeschaltet, oder das unterseitige Servoreduzierventil selbst wird dem oberseitigen Servoventil nachgeschaltet.

Mit der Steuerung gemäß der Erfindung wird eine sehr hohe Güte der Schweißung erreicht, da bekanntlich diese von der genauen Einhaltung des jeweiligen erforderlichen Elektrodendruckes abhängt. Ferner wird durch die beschriebene Schlagdämpfung größte Schonung der Elektroden und der andern beweglichen Teile erreicht.

Claims (10)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Pneumatische Steuerung für Widerstandsschweißmaschinen mit mindestens einem den veränderlichen Druck der Elektroden bewirkenden Druckluftzylinder, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhr zu dem Zylinder ül>er ein Servoreduzierventil erfolgt, bei welchem die die Durchlaßöffnung bestimmende Kräftedifferenz durch die Differenz zwischen dem Druck der abgehenden Luft und demjenigen einer bestimmten, im Steuersystem eingeschlossenen Luftmenge, deren Druck dem Steuerdruck entspricht, erzeugt wird.
2. 2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Messung des Druckes im Druckluftzylinder ein Differenzdruckkontaktgeber vorgesehen ist, für den als Vergleichsdruck der Steuerdruck des Servoreduzierventils dient, und der den Schweißstromkreis erst beim Erreichen des gewünschten Druckes im Druckluftzylinder schließt.
3. 3. Steuerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruck des Servoreduzierventils mittels eines federbelasteten Reduzierventils erzeugt wird, dem ein Rückschlagventil nachgeschaltet ist.
4. 4. Steuerung nach Anspruch 1 für Schweißmaschinen mit Druckprogrammsteuerung, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben des Druckluftzylinders beidseitig über je ein Servoreduzierventil mit Druckluft beaufschlagt wird und die Einstellung des Steuerdruckes der Ventile über je ein federbelastetes Reduzierventil erfolgt. '
5. 5. Steuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das federbelastete Reduzierventil für die Einstellung des Druckes unterhalb des Kolbens dem andern federbelasteten Ventil nachgeschaltet ist.
6. 6. Steuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Servoreduzierventil für die Beaufschlagung der unteren Kolbenseite dem Servoreduzierventil für die Beaufschlagung der oberen Kolbenseite nachgeschaltet ist.
7. 7. Steuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beidseitige Luftzufuhr zum Druckluftzylinder über je ein elektromagnetisches Ventil gesteuert wird, und daß das Ventil für die untere Kolbenseite in Abhängigkeit des Druckes auf der oberen Kolbenseite betätigt wird.
8. 8. Steuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung des elektropneumatischen Ventils für die untere Kolbenseite über eine Verzögerungseinrichtung vom Differenzdruckkontaktgeber aus erfolgt.
9. 9. Steuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der unteren Kolbenseite des Druckluftzylinders ein Druckkontaktgeber angeschlossen ist, der das Schließen des Schweißstromkreises verhindert, solange noch ein Druck auf der unteren Kolbenseite vorhanden ist.
10. 10. Steuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil für die untere Kolbenseite in Abhängigkeit der Lage des Kolbens betätigt wird.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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