DE9418119U1 - Impact damping device - Google Patents
Impact damping deviceInfo
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Description
Beschreibung GattungDescription Genus
Die Neuerung betrifft eine Schlagdämpfungsvorrichtung für translatorisch bewegbare Massen.The innovation concerns an impact damping device for translationally movable masses.
Im industriellen Bereich gibt es zahlreiche Anwendungsfälle, bei denen es erforderlich ist, translatorisch bewegte Massen schlagartig abzubremsen. Dieser Fall tritt zum Beispiel beim Punktschweißen von Blechen im Karosseriebau der Kfz-Industrie auf, wo die Elektroden von Schweißzangen in der Minute sehr oft auf die miteinander zu verschweißenden Bleche schlagartig auftreffen und dabei störende Geräusche erzeugen. Außerdem lassen sich durch das schlagartige Auftreffen der Elektroden Beschädigungen nicht vermeiden.In the industrial sector, there are numerous applications where it is necessary to suddenly brake masses that are moving in a translational manner. This occurs, for example, when spot welding metal sheets in the bodywork of the automotive industry, where the electrodes of welding guns suddenly hit the metal sheets to be welded together very often per minute, creating annoying noises. In addition, damage cannot be avoided due to the sudden impact of the electrodes.
Auch an Roboterzangen oder anderen Spannvorrichtungen ergeben sich ähnliche Probleme.Similar problems also occur with robot tongs or other clamping devices.
AufgabeTask
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schlagdämpfungsvorrichtung für translatorisch bewegbare Massen zu schaffen, die lageunabhängig auch bei hoher Arbeitsfrequenz wirksam sein soll.The innovation is based on the task of creating an impact damping device for translationally movable masses, which should be effective regardless of position even at high operating frequencies.
LösungSolution
Die Aufgabe wird durch die in Schutzanspruch 1 wiedergegebenen Merkmale gelöst.The problem is solved by the features set out in claim 1 .
Eine neuerungsgemäße Schlagdämpfungsvorrichtung löst nicht nur die gestellte Aufgabe vollständig, sondern sie ist auch unabhängig vom Hub und unabhängig vom Druck, zum Beispiel von Schweißzangen, wirksam. Die Aufprallenergie wird zuverlässig abgebaut, so daß Lärm und Beschädigungen weitgehend zu vermeiden sind. Es hat sich zum Beispiel gezeigt, daß sich durch den Einbau in Schweißzangen die Geräusche unter 80 db herabdrücken lassen.An innovative shock absorption device not only completely solves the task, but is also effective regardless of the stroke and pressure, for example from welding guns. The impact energy is reliably dissipated so that noise and damage can be largely avoided. It has been shown, for example, that by installing it in welding guns, the noise can be reduced to below 80 dB.
Ein weiterer Vorteil ist, daß die Schlagdämpfungsenergie ohne Zeitverlust wirksam wird, da keinerlei Vorrichtungen eingestellt, verstellt oder gesteuert zu werden brauchen. Die Schlagdämpfungsvorrichtung ist auch unabhängig von den Drücken, die in der Kolben-Zylinder-Einheit auftreten, wirksam.A further advantage is that the impact damping energy takes effect without any loss of time, since no devices need to be set, adjusted or controlled. The impact damping device is also effective regardless of the pressures that occur in the piston-cylinder unit.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ist Schutzanspruch 2 beschrieben. Durch das Flächenverhältnis Antriebskolben : Dämpfungskolben läßt sich der gewünschte Dämpfungseffekt bestimmen.A particularly advantageous embodiment is described in claim 2. The desired damping effect can be determined by the area ratio of the drive piston to the damping piston.
Aus Schutzanspruch 3 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung des ein Ventil darstellenden Dichtungsringes zu entnehmen.An advantageous embodiment of the sealing ring representing a valve can be seen from claim 3 .
In der Zeichnung ist die Neuerung - teils schematisch - an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigen:The drawing shows the innovation - partly schematically - using an example of implementation. It shows:
Fig. 1 die Grundstellung einer erfindungsgemäßen Schlagdämpfungsvorrichtung, eingebaut in eine Punktschweißzange;Fig. 1 shows the basic position of an impact damping device according to the invention, installed in a spot welding gun;
Fig. 2 die Anfangsbewegung der aus Fig. 1 ersichtlichen Schlagdämpfungsvorrichtung beim Beaufschlagen der Kolben-Zylinder-Einheit mit Druckluft;Fig. 2 the initial movement of the shock absorption device shown in Fig. 1 when the piston-cylinder unit is pressurized with compressed air;
Fig. 3 das Aufsetzen der Schweißelektroden auf miteinander zu verbindende Bleche;Fig. 3 the placement of the welding electrodes on the sheets to be joined together;
Fig. 4 der Beginn des Wirksamwerden der Schlagdämpfungsvorrichtung unmittelbar nach dem Aufsetzen der Schweißelektroden auf die miteinander zu verbindenden Bleche undFig. 4 the start of the impact dampening device’s effectiveness immediately after the welding electrodes are placed on the sheets to be joined and
Fig. 5 den Druckverlauf im Dämpfungsraum bei vier verschiedenen Anfangsdrücken im Dämpfungsraum.Fig. 5 the pressure curve in the damping chamber at four different initial pressures in the damping chamber.
Mit den Bezugszeichen 1 und 2 sind Druckluftanschlüsse bezeichnet, durch die Druckluft abwechselnd beidseitig Zylinderräumen 3 bzw. 4 überführbar ist, um einen längsverschieblich und dichtend in einem Zylinder 6 geführten Arbeitskolben 7 zu beaufschlagen und dadurch in Richtung der Längsachse 8 des Zylinders 6, also in Richtung X bzw. Y zu bewegen.The reference numerals 1 and 2 designate compressed air connections through which compressed air can be alternately transferred to both sides of cylinder chambers 3 and 4 in order to act on a working piston 7 that is guided longitudinally and sealingly in a cylinder 6 and thereby moves it in the direction of the longitudinal axis 8 of the cylinder 6, i.e. in the X or Y direction.
Der Arbeitskolben 7 ist mit einer Kolbenstange 9 einstückig verbunden, die an ihren beiden Endbereichen kolbenförmige Verdickungen 10 bzw. 11 aufweist und in diesen Bereichen abgedichtet in einem Zylinderraum 5 einer in allen Stellungen aus dem Zylinder 6 herausführenden weiteren Kolbenstange 12 längsverschieblich und dichtend geführt ist, die im weiteren Verlauf als Werkzeugkolbenstange definiert wird, da sie an ihrem nach außen weisenden Endabschnitt ein Werkzeug, vorliegend eine Schweißelektrode 13, trägt. Statt dessen kann aber auch hier ein hammerartiger Körper, ein amboßartiger Körper,The working piston 7 is connected in one piece to a piston rod 9, which has piston-shaped thickenings 10 and 11 at its two end areas and is sealed in these areas in a cylinder chamber 5 of a further piston rod 12 leading out of the cylinder 6 in all positions, which is defined as a tool piston rod in the further course, since it carries a tool, in this case a welding electrode 13, at its outward-facing end section. Instead of this, however, a hammer-like body, an anvil-like body, can also be used here.
ein Clinchwerkzeug, ein Gegenhalter, Niederhalter oder dergleichen, angeordnet sein. Der Zylinder 5, in dem die beiden kolbenartigen Verdickungen 10 und 11 längsverschieblich und dichtend geführt sind, ist in seinem Tiefsten durch eine orthogonal zur Längsachse 8 verlaufende Wand 14 begrenzt. Auf der gegenüberliegenden Seite ist die ebenfalls bei der vorliegenden Ausführungsform orthogonal zur Längsachse 8 verlaufende Kolbenstimfläche 15 angeordnet. Durch die Wände 14 und 15 einerseits und die Zylinderwandung andererseits wird ein Dämpfungsraum 16 begrenzt, der über mindestens eine in Bezug auf die Längsachse 8 exzentrisch angeordnete Bohrung 17 (Fig. 4), eine Ringnut 18 und einen im einzelnen nicht dargestellten Ringspalt 19 an einen Ringraum 20 druckmittel leitend angeschlossen ist.a clinching tool, a counterholder, hold-down device or the like. The cylinder 5, in which the two piston-like thickenings 10 and 11 are guided longitudinally and in a sealed manner, is limited at its deepest point by a wall 14 running orthogonally to the longitudinal axis 8. On the opposite side is the piston end face 15, which also runs orthogonally to the longitudinal axis 8 in the present embodiment. The walls 14 and 15 on the one hand and the cylinder wall on the other hand define a damping chamber 16, which is connected to an annular chamber 20 in a pressure-medium-conducting manner via at least one bore 17 (Fig. 4) arranged eccentrically with respect to the longitudinal axis 8, an annular groove 18 and an annular gap 19 (not shown in detail).
Der Zylinderraum 5 hat im Bereich des Dämpfungsraumes 16 einen geringeren Durchmesser und verjüngt sich auf den Durchmesser des Dämpfungsraumes 16 über den Bereich des Ringspaltes 19.The cylinder chamber 5 has a smaller diameter in the area of the damping chamber 16 and tapers to the diameter of the damping chamber 16 over the area of the annular gap 19.
Zwischen den beiden kolbenförmigen Verdickungen 10 und 11 sind zwei halbschalenförmige, sich zu einer Hülse ergänzenden Segmente 21 kraftschlüssig auf der Kolbenstange 12 angeordnet, die als Anschlag dienen, deren Umfang ebenfalls nicht gegenüber der Innenwand des Zylinderraumes 5 und der Kolbenstange 12 abgedichtet ist.Between the two piston-shaped thickenings 10 and 11, two half-shell-shaped segments 21, which complement each other to form a sleeve, are arranged in a force-fitting manner on the piston rod 12, which serve as a stop, the circumference of which is also not sealed against the inner wall of the cylinder chamber 5 and the piston rod 12.
• · ♦• · ♦
Wie man aus der Zeichnung erkennt, ist der Arbeitskolben 7 zentrisch mit einer Verbindung 22 mit der Kolbenstange 12 gekuppelt und von einem Kanal 23 druckmittel leitend durchsetzt, der auch die Verdickung 11 durchsetzt und der seinerseits in mehrere Radialkanäle 24 ausmündet, die wiederum an den Ringraum 20 druckmittelleitend angeschlossen sind. Auf diese Weise vermag sich der Luftdruck von dem Zylinderraum 4 über den Kanal 23, die Radialkanäle 24, den Ringraum 20 und den zwischen den Segmenten 21 und der Innenwand des Zylinderraumes 5 und über den zwischen der Kolbenstange 12 gebildeten Spalt sowie über die Ringnut 18, die Bohrung 17 bis in den Dämpfungsraum 16 fortzusetzen.As can be seen from the drawing, the working piston 7 is centrally coupled to the piston rod 12 by a connection 22 and is penetrated by a channel 23 that carries pressure medium, which also penetrates the thickening 11 and which in turn opens into several radial channels 24, which in turn are connected to the annular space 20 in a pressure-medium-conducting manner. In this way, the air pressure can continue from the cylinder space 4 via the channel 23, the radial channels 24, the annular space 20 and the gap formed between the segments 21 and the inner wall of the cylinder space 5 and via the gap between the piston rod 12 as well as via the annular groove 18, the bore 17 into the damping space 16.
Wie jeweils aus der vergrößerten Darstellung oberhalb der Figuren 1 bis 4 zu erkennen ist, ist in der Ringnut 18 ein Dichtungskörper, beispielsweise ein O-Ring 25 angeordnet, der in einer gewissen Position die druckmittelleitende Verbindung über den Spalt 19, die Ringnut 18 zum Dämpfungsraum 16 freigibt. Man erkennt auch deutlich aus den vergrößerten Darstellungen oberhalb der Figuren 1 bis 4, daß der Ringspalt 19 über eine schräge, konische Fläche 26 sich bis auf die innere Zylinderwand 27 des Dämpfungsraumes 16 verjüngt. In der zurückgezogenen Stellung der Schlagdämpfungsvorrichtung, also zum Beispiel in den Fig. 1, 2 und 3, befindet sich zwischen dieser konischen Fläche 26 und dem O-Ring 25 ein Ringspalt, so daß sich der Druckmitteldruck durch diesen Ringspalt in den Dämpfungsraum 16 fortpflanzen kann. Erst nach Überstreichen des Übergangs zwischen der konischen Fläche 26 und der inneren Zylinderwand 27 dichtet der O-Ring 25 ab (Fig. A). As can be seen from the enlarged view above Figures 1 to 4, a sealing body, for example an O-ring 25, is arranged in the annular groove 18, which in a certain position releases the pressure medium-conducting connection via the gap 19, the annular groove 18 to the damping chamber 16. It can also be clearly seen from the enlarged views above Figures 1 to 4 that the annular gap 19 tapers down to the inner cylinder wall 27 of the damping chamber 16 via an inclined, conical surface 26. In the retracted position of the impact damping device, for example in Figures 1, 2 and 3, there is an annular gap between this conical surface 26 and the O-ring 25, so that the pressure medium pressure can propagate through this annular gap into the damping chamber 16. Only after the transition between the conical surface 26 and the inner cylinder wall 27 has been covered does the O-ring 25 seal (Fig. A).
Die Kolbenstange 12 ist an einer endseitigen Verdickung 28 des Zylinders 6 durch eine Stopfbuchsendichtung 29 abgedichtet gelagert und nach außen heraus geführt.The piston rod 12 is mounted on a thickened end portion 28 of the cylinder 6 sealed by a stuffing box seal 29 and is guided outwards.
Mit 30 sind zwei miteinander durch Punktschweißen zu verbindende Bleche bezeichnet, während 31 eine Gegenelektrode darstellt. Diese Gegenelektrode 31 ist an einem bügeiförmigen Haltekörper 32 angeordnet, der an seinem anderen Ende mit dem Zylinder 6 einstückig, zum Beispiel durch Schweißnähte (nicht dargestellt), verbunden ist.30 designates two metal sheets to be joined together by spot welding, while 31 represents a counter electrode. This counter electrode 31 is arranged on a bow-shaped holding body 32, which is connected at its other end to the cylinder 6 in one piece, for example by weld seams (not shown).
In Fig. 5 sind vier Kurven 33, 34, 35 und 36 dargestellt, die den Druckanstieg in dem Dämpfungsraum 16 bei unterschiedlichen Anfangsdrücken in diesem Dämpfungsraum 16 veranschaulichen.In Fig. 5, four curves 33, 34, 35 and 36 are shown, which illustrate the pressure increase in the damping chamber 16 at different initial pressures in this damping chamber 16.
Die Wirkungsweise der aus der Zeichnung ersichtlichen Ausführungsform ist folgende:The mode of operation of the embodiment shown in the drawing is as follows:
Fig. 1 zeigt die Grundstellung. In dieser Grundstellung ist der Druckluftanschluß 1 an eine Druckluftzufuhr angeschlossen, während der Druckluftanschluß 2 druckentlastet ist. Der Arbeitskolben 7 wird also in Richtung Y bis in seine aus Fig. 1 ersichtliche Endstellung bewegt.Fig. 1 shows the basic position. In this basic position, the compressed air connection 1 is connected to a compressed air supply, while the compressed air connection 2 is depressurized. The working piston 7 is therefore moved in the Y direction to its end position shown in Fig. 1.
In Fig. 2 ist der Druckluftanschluß 1 drucklos, während der Druckluftanschluß 2 an die Druckmittelzufuhr, zum Beispiel an einer Druckluftleitung, angeschlossen ist. Der Arbeitskolben 7 wird mit Druckluft beaufschlagt. Der Druckmitteldruck pflanzt sich gleichzeitig über den Kanal 23, den Ringraum 20 und den Ringspalt zwischen den Segmenten 21 und der Innenwandung des Zylinders 6, und durch den Spalt 19 zwischen der kolbenförmigen Verdickung 10 und der Innenwandung des Dämpfungsraumes 16 bis in diesen fort. Die beiden Kolbenstangen 9 und 12 werden auseinandergedrückt. Trifft jetzt die Kolbenstange 12 gemäß Fig. 3 auf die Bleche 30 auf und wird dadurch die Kolbenstange 12 zum Stillstand gebracht, dann fährt die Kolbenstange 9 mit ihrer kolbenförmigen Verdickung 10 weiter in Richtung X. Die kolbenförmige Verdickung 10 mit dem O-Ring 25 bewegt sich in den Dämpfungsraum 16 und dichtet diesen - wie sich auf Fig. 4 ergibt - gegenüber dem Ringspalt 19 und damit auch gegenüber dem Ringraum 20 ab. Durch weitere Bewegung der Kolbenstange 12 in Richtung X wird das Luftvolumen in dem Dämpfungsraum 16 solange verkleinert und damit der Druck solange erhöht, bis die Kolbenoberfläche der Kolbenstange 12 durch den entstandenen Druck die gleiche Kraft hat wie die wirksame Kolbenfläche des Arbeitskolbens 7.In Fig. 2, the compressed air connection 1 is depressurized, while the compressed air connection 2 is connected to the pressure medium supply, for example to a compressed air line. The working piston 7 is pressurized with compressed air. The pressure of the pressure medium is simultaneously propagated via the channel 23, the annular space 20 and the annular gap between the segments 21 and the inner wall of the cylinder 6, and through the gap 19 between the piston-shaped thickening 10 and the inner wall of the damping chamber 16 into the latter. The two piston rods 9 and 12 are pressed apart. If the piston rod 12 now hits the plates 30 according to Fig. 3 and the piston rod 12 is brought to a standstill, the piston rod 9 with its piston-shaped thickening 10 moves further in the direction of X. The piston-shaped thickening 10 with the O-ring 25 moves into the damping chamber 16 and seals it - as can be seen in Fig. 4 - against the annular gap 19 and thus also against the annular chamber 20. By further moving the piston rod 12 in the direction of X, the air volume in the damping chamber 16 is reduced and the pressure is thus increased until the piston surface of the piston rod 12 has the same force as the effective piston surface of the working piston 7 due to the pressure created.
Der erfindungsgemäße Aufbau der Schlagdämpfungsvorrichtung macht es somit möglich, daß automatisch mit der Druck- bzw. Kraftveränderung auch die Charakteristik der Dämpfung korrigiert wird. Aufgrund des sinusförmig ansteigenden Druckes in dem Dämpfungsraum 16 gemäß Fig. 5 und der anfänglich wirkenden Kolbenoberfläche der kolbenförmigen Verdickung 10 werden einThe design of the shock damping device according to the invention makes it possible for the damping characteristics to be automatically corrected with the change in pressure or force. Due to the sinusoidally increasing pressure in the damping chamber 16 according to Fig. 5 and the initially effective piston surface of the piston-shaped thickening 10, a
Prellen und durch die geringere anfängliche Kraft ein Beschädigen der Teile, zum Beispiel der Bleche 30, aber auch der Schweißelektroden 13 und 31, und damit auch laute Geräusche beim Aufsetzen, vermieden.Bouncing and, due to the lower initial force, damage to the parts, for example the sheets 30, but also the welding electrodes 13 and 31, and therefore also loud noises when putting them down, are avoided.
Statt eines Arbeitskolbens 7 können auch zwei oder mehrere Arbeitskolben vorgesehen sein, die über eine Kolbenstange einstückig miteinander verbunden sind.Instead of one working piston 7, two or more working pistons can be provided, which are integrally connected to one another via a piston rod.
Die in den Schutzansprüchen und in der Beschreibung beschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Neuerung wesentlich sein.The features described in the claims and in the description as well as those evident from the drawing can be essential for the realisation of the innovation both individually and in any combination.
X Bewegungsrichtung YX Direction of movement Y
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9418119U DE9418119U1 (en) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | Impact damping device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9418119U DE9418119U1 (en) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | Impact damping device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE9418119U1 true DE9418119U1 (en) | 1995-01-19 |
Family
ID=6916021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE9418119U Expired - Lifetime DE9418119U1 (en) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | Impact damping device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9418119U1 (en) |
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