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Hydraulische Antriebsvorrichtung für automatische Widerstands-Abbrenn-Stumpfschweißmaschinen
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Antriebsvorrichtung für automatische Widerstands-Abbrenn-Stumpfschweißmaschinen
mit Regulierung der Abbrenngeschwindigkeit durch Drosselung der Ableitung der Preßflüssigkeit
aus dem Hubraum des Antriebszylinders mittels eines durch eine Leiste mit veränderlicher
Neigung der Arbeitskante gesteuerten Durchflußregulators, die an einem Regulierlineal
befestigt ist, dessen Bewegung von der Bewegung des Kolbens des Antriebszylinders
abgeleitet ist.
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Bei der Widerstands-Abbrenn-Stumpfschweißung wird die Güte der Schweißung
außer durch den Schweißstrom am stärksten beeinflußt durch die Abbrenngeschwindigkeit
und den Stauchbeginn in Abhängigkeit von dem Abbrennweg. Die Praxis lehrt, daß jenes
Verfahren am geeignetsten ist, bei dem die Abbrenngeschwindigkeit in Abhängigkeit
von dem Abbrennweg exponential anwächst und bei dem die beiden Enden des geschweißten
Materials nach dem Erhitzen auf die Schweißtemperatur heftig gegeneinandergestaucht
werden.
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Diese Forderungen werden bei den bekannten Vorrichtungen auf verschiedene
Art erfüllt. Falls die Stauchkraft durch Preßluft erzeugt wird, kann die Abbrenngeschwindigkeit
ohne Anwendung einer geeigneten zusätzlichen Einrichtung überhaupt nicht reguliert
werden. Wird der bewegliche Support durch einen Elektromotor angetrieben, muß die
Geschwindigkeit des Supports durch eine ziemlich komplizierte und teure Vorrichtung
gesteuert werden. Wird der bewegliche Support durch einen Nocken angetrieben, kann
zwar durch geeignete Konstruktion dieses Nockens ein technologisch vorteilhafter
Verlauf des Schweißprozesses erzielt werden, aber eine wie immer geartete Änderung
der einzelnen Parameter bedingt entweder eine mühsame Umformung des Nockens oder
sogar die Herstellung eines neuen Nockens.
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Die Erfindung bezweckt die Beseitigung der obenerwähnten Nachteile.
Sie verwendet, wie schon erwähnt, einen hydraulischen Antrieb, bei dem die Abbrenngeschwindigkeit
durch Änderung des öffnungsquerschnittes eines Regulators gesteuert wird. Ein beliebiger
Verlauf der Abbrenngeschwindigkeit kann dabei einfach durch Änderung der Arbeitskante
einer an einem Regulierlineal befestigten Abbrennleiste eingestellt werden. Die
erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen an sich bekannten zweistelligen
Dreiwegeschieber, welcher in der Abbrennstellung durch einen Elektromagneten und
in der Stauchstellung durch eine diesem entgegenwirkende Druckfeder gehalten wird,
wobei dieser Schieber den Hubraum des Zylinders im ersten Fall mit einer Rohrleitung,
die zu dem Durchflußregulator der Preßflüssigkeit führt, und im zweiten Fall mit
einer freien Ablaufrohrleitung verbindet, und weiter ist die Erfindung gekennzeichnet
durch einen an sich bekannten, am Regulierlineal angebrachten, verstellbaren Anschlag
zur Öffnung der Kontakte eines im Kreis des Elektromagneten des Schiebers angeordneten
Schalter.
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Die Erfindung soll nun mit Hilfe der Zeichnung beispielsweise näher
erklärt werden.
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Fig. 1 und 2 der Zeichnung zeigt Beziehungen, welche dem Erfindungsprinzip
zugrunde liegen, und Fig.3 ist eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
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Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm für Abbrennstumpfschweißung.
Im Diagramm stellt die Kurve K die Abhängigkeit der Bahn des beweglichen Supports
von der Zeit dar. Der mit to bezeichnete Abschnitt bedeutet die Abbrennzeit, der
mit t, bezeichnete Abschnitt bedeutet die Stauchzeit. Zur Errechnung der Geschwindigkeit
kann die aus der Physik bekannte Beziehung v = dl/dt = tg
a gemäß Fig. 2 verwendet werden. Daraus folgt, daß die Geschwindigkeit
in
einem bestimmten Punkt der Kurve K proportional ist dem Neigungswinkel der im gegebenen
Punkt zur Kurve geführten Tangente. Fig. 1 zeigt, daß die Geschwindigkeit allmählich
bis zum Punkt A ansteigt, wo dann der Stauchstoß dem beweglichen Support eine wesentlich
höhere Geschwindigkeit erteilt. Das Stauchen ist im Punkt B beendet.
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Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der elektrohydraulischen
Vorrichtung. Die zu schweißenden Bestandteile 4 sind in den Backen 3 am festen Support
1 und am beweglichen Support 2 eingespant. Der Schweißstrom wird aus der Sekundärwicklung
des Schweißtransformators 5 in die Backen 3 geführt. Der bewegliche Support 2 ist
durch die Kolbenstange 6 mit dem Kolben 7 des .Stauchzyhnders 8 verbunden. An der
Kolbenstange 6 ist ein Zahnkamm 9 befestigt, der mit einem Zahnritzel 10 kämmt.
An der mit diesem Zahnritzel 10 gemeinsamen Welle 11 ist das Zahnsegment 12 befestigt,
das in die Verzahnung des Regulierlineals 1.3 eingreift. Auf diese Weise wird durch
geeignete Wahl des Halbmessers des Zahnritzels 10 und des Segments 12 die Geschwindigkeit
des Regulierlineals 13 im Vergleich mit der Geschwindigkeit des beweglichen Supports
2 gesteigert, was die Möglichkeit der Feinregulierung der notwendigen Parameter
steigert.
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Am Regulierlineal 13 ist eine Abbrennleiste 14 befestigt, deren Arbeitskante
eine veränderliche Neigung einnehmen kann. Gegen die Arbeitskante der Leiste 14
stützt sich ein Stäbchen 15, welches im Regulator 16 von an sich bekannter Konstruktion
einen verschieden großen Querschnitt der Durchlaßöffnung für die Preßflüssigkeit
einstellt.
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Der zweistellige Dreiwegeschieber ändert die Durchflußrichtung des
Preßöls derart, daß es entweder in den Regulator 16 oder in den Sammelbehälter fließt.
Die Feder 19 sichert die linke Grenzstellung des Schiebers.
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Der verstellbare Anschlag 20 bestimmt durch seine Lage den Augenblick,
in dem durch Öffnung des Endschalters 21 der Strom im Elektromagnet 22, der den
Schieber 17 in seiner rechten Grenzlage hält, unterbrochen wird. Auf diese Weise
wird ein Stauchstoß gebildet, wie weiter unten im Zusammenhang mit der Funktionsbeschreibung
der Vorrichtung näher erklärt wird.
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Die Rohrleitung 23 bringt das Preßöl von der Pumpe in den Arbeitsraum
des Zylinders B. Die Rohrleitung 24 führt das Öl vom Hubraum des Zylinders 8 in
die Schieberbuchse 18. Durch die Rohr-Leitung 25 gelangt das Öl aus der Schieberbuchse
18 in den Regulator 16 und von dort durch die Rohrleitung 26 in den Sammelbehälter.
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Das Prinzip der elektrischen Schaltung des Endschalters 21 und des
Elektromagneten 22 ist aus der Zeichnung ersichtlich.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet in der folgenden Weise:
Beim Beginn des Abbrennens liefert die Pumpe durch die Rohrleitung 23 Preßöl in
den Arbeitsraum des Zylinders B. Das Öl, drückt auf den Kolben 7 und verschiebt
sowohl diesen als auch durch die Kolbenstange 6 den Support 2 nach links. Das Öl
aus dem Hubraum des Zylinders 8 wird durch die Rohrleitung 24 in die Schieberbuchse
18 geleitet. Der Schieber 17 wird durch den Elektromagneten 22 in der rechten Grenzlage
gehalten. Aus der Schieberbuchse 18 gelangt das Öl in den Regulator 16, und von
dort fließt es nach Einschnürung durch die Rohrleitung 26 in den Sammelbehälter
ab.
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Bei der Bewegung des Kolbens 7 nach links bewegt sich auch das durch
eine Zahnübersetzung angetriebene Regulierlineal bzw. der Regulierstab 13. Die Abbrennleiste
14 öffnet mittels des Stäbchens 15 den Regulator 16. Das Öl fließt durch den Regulator
16 immer schneller und schneller, wodurch auch die Geschwindigkeit des Kolbens 7
und des Supports 2 zunimmt. Durch Neigung der Arbeitskante der Leiste 14 kann die
Beschleunigung des Kolbens 7 und des Supports 2 leicht geändert werden, so daß der
Verlauf der Geschwindigkeit dem Diagramm aus Fig. 1 entspricht.
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Wenn die beiden Enden des geschweißten Materials 4 auf die Schweißtemperatur
erhitzt sind, öffnet der Anschlag 20 den Endschalter 21, wodurch der
Strom im Elektromagnet 22 unterbrochen wird. Die bestgeeignete Lage des Anschlags
20 wird versuchsweise bestimmt. Der Schieber 17 ist durch die Feder 19 in die linke
Grenzstellung verschoben worden, und das aus dem Hubraum des Zylinders 8 abfließende
Öl wird durch die Rohrleitung 27 in den Sammelbehälter geleitet. Beim Durchfluß
stößt es nun auf keinen Widerstand, und die Geschwindigkeit des Kolbens 7 und des
Supports 2 springt plötzlich auf den durch die Pumpenleitung gegebenen Maximalwert.
Dadurch werden beide erhitzten Enden des geschweißten Materials schnell gestaucht.
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Im Vergleich mit bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art besteht
der Vorteil der erfindungsgemäßen hydraulischen Vorrichtung darin, daß sie auf einfache
Weise den technologisch günstigsten Verlauf des Schweißprozesses sichert. Bei wiederholtem
Schweißen ändern sich die einzelnen Parameter des Schweiß-Prozesses nicht, was für
die Automatisierung des gesamten Schweißprozesses vorteilhaft ist. Die Vorrichtung
ist äußerst einfach, wodurch die Störanfälligkeit vermindert und die Voraussetzungen
eines verläßlichen Betriebes gesteigert werden.
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Da erfindungsgemäß der Schweißprozeß in einfacher Weise reguliert
werden kann, ist die Anwendung der beschriebenen Vorrichtung bei der Herstellung
von kleinen Produktionsserien vorteilhaft, denn auch bei häufigen Änderungen des
Produktionsprogramms bedingt sie nur geringe Betriebsänderungen.