DE838179C

DE838179C - Pneumatic control for electrical resistance welding machines

Info

Publication number: DE838179C
Application number: DENDAT838179D
Authority: DE
Inventors: Zürich Otto Waldvogel (Schweiz)
Original assignee: Aktiengesellschaft Brown, Boveri &. Cie, Baden (Schweiz)
Priority date: 1951-04-06
Publication date: 1952-03-27
Also published as: DE919963C

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 erforderlichenIn resistance welding machines, in particular spot and seam welding machines, it is known that compressed air is used to generate the electrode pressure by actuating the movable electrode by means of a compressed air cylinder. The required amount of compressed air is then usually taken from an existing compressed air network, which has a higher pressure than is necessary to generate the electrode pressure. As a result, the air pressure has to be reduced, which until now has always been achieved by means of a pressure reducing valve with an adjustable opening spring. However, such reducing valves have the disadvantage that their flow cross-section changes as the air flows through. The smaller the pressure difference between the compression spring on the reducing valve and the desired reduced pressure in the compressed air cylinder, the smaller the available flow cross section in the valve, so that there is a considerable delay until the desired pressure has been set in the compressed air cylinder. As can be seen from curve A in FIG. 1, where the pressure is plotted as the ordinate and the time as the abscissa, the pressure rises asymptotically as a result of this change in the flow cross-section, so that the welding process can only take place with a time delay. This disadvantage is particularly noticeable when the electrode pressure has to be changed during welding, specifically in accordance with a specific welding program. To get the required

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.To achieve a rapid increase in pressure in the pressure cylinder, the pneumatic control must therefore be designed so that the pressure-time curve for the reducing valve runs as far as possible according to curve B shown in FIG.

Neben der Notwendigkeit, die Steuerung so zu gestalten, daß der Druckluftzylinder für die Erzeugung des Elektrodendruckes jeweils in kürzester Zeit auf einen vorgeschriebenen Druck aufgefülltIn addition to the need to design the control so that the compressed air cylinder for the generation of the electrode pressure is filled to a prescribed pressure in the shortest possible time

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. ίο, the condition must also be met, that switching on the welding current or the start of a welding program from Reaching the final pressure in the compressed air cylinder is made dependent.

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.The purpose of the present invention is now to provide a pneumatic control for electrical resistance welding machines to create with a pneumatic cylinder causing the variable pressure of the electrodes, the fulfillment of the aforementioned Conditions permitted with the simplest possible means. According to the invention this will be achieved in that the air is supplied to the cylinder via a servo reducing valve at which the difference in forces determining the passage opening by the difference between the Pressure of the outgoing air and that of a certain one trapped in the control system Air volume, the pressure of which corresponds to the control pressure, is generated.

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.An exemplary embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing, namely a control for spot welding machines is shown in a schematic manner in FIG. It means ι the movable upper electrode of the welding machine and 2 the piston of a compressed air cylinder 3, which is rigidly connected to the electrode for the purpose of actuating the electrode and for generating the electrode pressure. To act on both sides of the piston 2, the upper and lower ends of the cylinder 3 are each connected to an electropneumatic valve 4 and 5, respectively, with the servo-reducing valve 6. This reducing valve reduces the air pressure to the desired value and differs fundamentally from the usual reducing valves in that the opening spring is replaced by a space 7 filled with compressed air, whereby a pressure-time curve according to curve C of FIG. 1 is achieved . The pressure in the space 7 is set by means of the manometer 8 and the reducing valve 9 to the value required for actuating the piston 2 or for generating the desired electrode pressure. A check valve 10 is also provided between the reducing valve 9 and the pressure chamber, while a discharge valve is provided in order to be able to reduce the pressure as desired. The space above the piston 2 of the compressed air cylinder 3 is connected to a differential pressure contactor 12, which is used to measure the pressure in the cylinder 3, the control pressure of the servo reducing valve 6 being used as the comparison pressure; For this purpose, the space 7 of the valve 6 is connected to the line 13 with the contactor 12. This contactor is used to close or interrupt the welding circuit 14 and the excitation circuit of the valve 5, this latter circuit also containing a delay device 15. The lower side of the piston 2 is connected to a simple pressure contactor 16, the contact of which is also in the welding circuit 14.

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.The operation of the control is now as follows: First, the air pressure in room 7 of the servo reducing valve 6 and in the connecting line 13 to the differential pressure contactor 12 in the middle of the manometer 8 and the valves 9, 10 set to the value that is required in the compressed air cylinder 3 to the desired during welding Generate electrode pressure. Compressed air from the servo reducing valve passes through the unexcited valve 5 6 under the piston 2 and lifts it into the uppermost end position (see Fig. 2). When actuated the pedal of the welding machine, the excitation circuit of the valve 4 is closed, and this latter now allows the compressed air, reduced to the prescribed pressure value, to the upper one To get to the piston side. The Kolljen 2 moves down, with the still unexcited Valve 5 allows a certain backflow of the air located under the piston 2 and at the same time the compression of this air dampens the piston. As soon the air pressure on the top of the piston 2 has reached its maximum value is through Compared to the constant control pressure in the differential pressure contactor, the latter is actuated and the contacts 17 and 18 ″ are closed. The welding circuit 14 can, however are initially not yet closed because the contacts actuated by the pressure contactor 16 19 are still open. By closing the contacts 18, however, the delay device the valve 5 is actuated, and the air below the piston 2 can enter via this valve Get free. As soon as the overpressure below the piston 2 has disappeared, now the contacts 19 are closed by the simple pressure contactor 16 and the welding current is switched on. However, it is only switched on when the electrode pressure is at its full value has reached.

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.The differential pressure contactor 12 is set so that that it responds just below the target pressure and thus there is no delay. Falls for some reason the fresh pressure in the reducing valve 6 may be below the control pressure the contact gel> er τ2 does not respond because of the Control pressure is maintained at the previously set level. An unacceptable increase in the The pressure in the servo-reducing valve is reduced by a safety relief device not shown in the figure prevented at the valve.

Die zeitliche Verzögerung, die bei Betätigung des Ventils 5 notwendig ist, um die beschriebene Schlagdämpfung zu erreichen, kann auch aufThe time delay that is necessary when the valve 5 is actuated to the described Achieving shock absorption can also be achieved on

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.other way than depending on the pressure on the ΚοΙΙκίι 2 take place. For example it is possible, the closing of the excitation circuit of valve 5 as a direct function of the movement of the piston 2 to make. For this purpose, a contact is attached to the piston rod, which, when the piston has reached a certain lower position, the excitation circuit of valve 5 closes.

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.The control described can also be used for printing program controls. In this case, the two-sided action of the piston in the compressed air cylinder must be via a separate one Servo reducing valve take place to the different occurring in such program controls To generate electrode pressures. The control pressure for each servo-reducing valve becomes adjusted by means of an ordinary, spring-loaded reducing valve in the manner already described. To prevent the pressure on the lower side of the piston from increasing the pressure on the top ülxrtreffen could either be the spring-loaded one Reducing valve for the lower servo-reducing valve connected downstream of the other spring-loaded valve, or the lower-side servo-reducing valve itself becomes the upper-side servo-valve downstream.

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.With the control according to the invention, a very high quality of the weld is achieved because as is well known, this depends on the exact adherence to the respective required electrode pressure. Furthermore, the described shock absorption is extremely gentle on the electrodes and the other moving parts.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Pneumatic control for resistance welding machines with at least one compressed air cylinder causing the variable pressure of the electrodes, characterized in that that the air supply to the cylinder via a servo reducing valve takes place at which is the force difference determining the passage opening by the difference between the pressure of the outgoing air and that of a specific one included in the control system Air volume, the pressure of which corresponds to the control pressure, is generated.

2. Control according to claim 1, characterized in that that a differential pressure contactor is used to measure the pressure in the compressed air cylinder is provided for the control pressure of the servo-reducing valve as the reference pressure is used, and the welding circuit only when the desired pressure is reached closes in the air cylinder.

3. Control according to claim 1 and 2, characterized in that the control pressure of the servo reducing valve is generated by means of a spring-loaded reducing valve, the a check valve is connected downstream.

4. Control according to claim 1 for welding machines with pressure program control, characterized in that the piston of the compressed air cylinder has one on each side Servo reducing valve is pressurized with compressed air and the setting of the control pressure of the Valves via a spring-loaded reducing valve each. '

5. Control according to claim 4, characterized in that that the spring-loaded reducing valve for adjusting the pressure below the piston to the other spring-loaded Downstream valve.

6. Controller according to claim 4, characterized in that the servo reducing valve for the application of the lower side of the piston to the servo-reducing valve for the application downstream of the upper side of the piston.

7. Control according to claim i, characterized in that that the air supply on both sides to the compressed air cylinder via an electromagnetic Valve is controlled, and that the valve for the lower piston side as a function of the pressure on the upper side of the piston.

8. Control according to claim 7, characterized in that the actuation of the electropneumatic Valve for the lower side of the piston via a delay device from Differential pressure contactor is off.

9. Control according to claim 7, characterized in that on the lower side of the piston of the compressed air cylinder, a pressure contactor is connected, which closes the Welding circuit is prevented as long as there is still pressure on the lower side of the piston is.

10. Control according to claim 7, characterized in that that the valve for the lower side of the piston is actuated depending on the position of the piston.

1 sheet of drawings

5137 4.52