ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНЫМ ПЕРЕМЕЩЕНИЕМ ЭЛЕКТРОДОДЕРЖАТЕЛЬНЫХ РЫЧАГОВ СВАРОЧНОГО ПИСТОЛЕТА ДЛЯ КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ
HYDRAULIC DRIVE, IN PARTICULAR, FOR CONTROLLING RELATIVE MOVEMENT OF ELECTRODE-BEARINGS ARMS OF WELDING GUN FOR CONTACT SPOT WELDING

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к сварочным пистолетам контактной точечной сварки, используемым для сварки кузовных элементов автомобилей, в частности, к сварочным пистолетам, которые выполнены с возможностью подвешивания и которыми оператор может манипулировать вручную во время сварочных работ, или к сварочным пистолетам, выполненным с возможностью их использования роботизированным манипулирующим устройством, таким как рука робота.
Уровень техники
Для примера отметим, что сварочный пистолет вышеуказанного типа является предметом Европейской заявки на изобретение EP 2228162, поданной от имени настоящего заявителя.
Обычно сварочные пистолеты используют во время одной и той же сварочной операции для выполнения группы сварных точек на привариваемой заготовке или заготовках посредством сварочных электродов, удерживаемых рычагами пистолета. Для управления относительным перемещением электрододержательных рычагов пистолета удобно пользоваться приводным устройством, позволяющим соответствующим рычагам и, следовательно, присоединенным к ним сварочным электродам, принимать полностью разведенное положение, в котором электроды разделены относительно большим расстоянием, частично разведенное положение, в котором электроды разделены относительно небольшим расстоянием, и сведенное положение, в котором выполняется сварка.
Когда рычаги пистолета находятся в своем полностью разведенном положении, пистолет можно подвести ближе к привариваемой заготовке, в то время как в частично разведенном положении пистолет можно перемещать между различными зонами заготовки согласно схеме расположения точек сварки.
После выполнения всех сварных точек на заготовке, во время которого рычаги каждый раз из сведенного положения переводятся в частично разведенное положение и обратно, рычаги в конце концов переводят в полностью разведенное положение для того, чтобы можно было убрать обработанную заготовку и вставить между ними новую заготовку.
Для выполнения сварочных операций на заготовке можно использовать сварочные пистолеты, имеющие известные конструкции либо так называемого «рычажного типа», Х-образные по форме, в которых электрододержательные рычаги пистолета выполняют ножницеобразные движения, либо так называемого «скользящего» типа, С-образные по форме, в которых стационарный рычаг имеет крюкообразную форму, а другой, прямой рычаг, выполняет линейное переводное движение.
Настоящее изобретение относится к гидравлическому приводу, приведение которого в действие позволяет управлять рычагами сварочного пистолета таким образом, что они могут принимать вышеуказанные полностью разведенное, частично разведенное и сведенное положения, который характеризуется признаками, упомянутыми в ограничительной части пункта 1 приложенной формулы изобретения.
Привод вышеупомянутого типа раскрыт в EP 1398105. Этот привод имеет корпус, содержащий основной цилиндр, оснащенный прикрепленным к поршню основным штоком, который имеет первый конец, выступающий за корпус, и способен аксиально перемещаться между убранным положением и выдвинутым положением, управляя тем самым относительным перемещением электрододержательных рычагов пистолета, с которым связан привод. Корпус привода также содержит по меньшей мере один вспомогательный цилиндр, в камере которого аксиально с возможностью скольжения установлен соответствующий поршень, связанный со вспомогательным штоком, коаксиальным основному штоку. Вспомогательный шток может быть соединен с основным штоком посредством отпускаемого аксиального блокирующего устройства, содержащего группу подвижных шаров и расположенного между основным штоком и вспомогательным штоком.
Раскрытие изобретения
Основная задача изобретения заключается в создании гидравлического привода для сварочного пистолета, который являлся бы особо эффективным и надежным в работе и который можно бы было использовать в сварочных пистолетах «рычажной конструкции» или в сварочных пистолетах «скользящей конструкции»..
Данная задача решена путем разработки гидравлического привода, характеризующегося признаками, изложенными в приведенной формуле изобретения.
За счет того факта, что основной шток связан с основным поршневым блоком, аксиально и с возможностью скольжения установленным в камере основного цилиндра, и этот основной поршневой блок содержит вспомогательный цилиндр, в камере которого аксиально и с возможностью скольжения установлен вспомогательный поршень, прикрепленный ко второму концу указанного основного штока, а также за счет того, что со вспомогательным цилиндром связаны блокирующие средства, предназначенные для блокирования вспомогательного поршня относительно вспомогательного цилиндра в конце его рабочего хода на стороне противоположной указанному по меньшей мере одному вспомогательному цилиндру, предложенный в изобретении привод очень эффективен и имеет надежную и в работе конструкцию, позволяющую передавать электрододержательным рычагам сварочного пистолета, оснащенного данным приводом, чрезвычайно высокие силы.
Согласно предпочтительному варианту изобретения, камера вспомогательного цилиндра сообщается, на первой стороне вспомогательного поршня, противоположной указанному по меньшей мере одному вспомогательному цилиндру, с камерой основного поршня через по меньшей мере один обратный клапан, выполненный с возможностью обеспечения протекания текучей среды из камеры вспомогательного цилиндра в камеру основного поршня, а на другой стороне вспомогательного поршня сообщается со служебным трактом, проходящим через вспомогательный шток указанного по меньшей мере одного вспомогательного цилиндра.
Согласно еще одному варианту изобретения, первый конец основного штока имеет резьбовую часть, которая может быть введена в зацепление с внутренней резьбой, связанной с управляющим элементом для управления взаимным положением указанных электрододержательных рычагов, при этом второй конец основного штока имеет регулировочное образование, с которым может войти в зацепление имеющий соответствующую форму инструмент для вращения основного штока вокруг своей оси с целью тонкой регулировки взаимного положения электрододержательных рычагов, причем для того, чтобы добраться до регулировочного образования, данный регулировочный инструмент можно вставить через служебный тракт, предварительно сняв крышку, связанную с корпусом привода на его аксиальном конце, противоположном основному цилиндру.
Таким образом, предложенный в изобретении привод обеспечивает очень точное регулирование положения электродов, которое достигается очень простым способом, особенно, что касается их сварочного положения. Данное обстоятельство позволяет выполнять сварку с оптимальным качеством.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение поясняется более подробно на примере предпочтительного его варианта, раскрытого со ссылкой на сопроводительные чертежи, причем:
На фиг. 1 схематически на виде в изометрии показан сварочный пистолет, снабженный предложенным приводом.
На фиг. 2 показан вид сбоку в разрезе привода пистолета по фиг. 1 на первом этапе его работы при полностью разведенных электрододержательных рычагах пистолета, с которым связан привод.
На фиг. 3-5 виды, аналогичные фиг. 2, последовательно показывающие соответствующие этапы работы привода при переходе от полностью разведенного положения электрододержательных рычагов до их частично разведенного положения.
На фиг. 6 вид, аналогичный фиг. 2, показывающий привод в его конфигурации, соответствующей сведенному положению электрододержательных рычагов при выполнении сварки.
На фиг. 7 вид, аналогичный фиг. 2, показывающий этап возврата привода в конфигурацию, соответствующую частично разведенному положению рычагов, которые изначально находились в сведенном положении.
На фиг. 8-фиг. 11 виды, аналогичные фиг. 2, последовательно показывающие соответствующие этапы работы привода при переходе от частично разведенного положения электрододержательных рычагов до их полностью разведенного положения.
На фиг. 12 вид, аналогичный фиг. 2, показывающий привод, возвратившийся в конфигурацию, при которой электрододержательные рычаги полностью разведены.
На фиг. 13-16 виды, аналогичные фиг. 2, фиг. 5, фиг. 6 и фиг. 7, соответственно показывающие модификацию предложенного привода, который содержит вспомогательный цилиндр, состоящий из нескольких ступеней.
Осуществление изобретения
Показанный на фиг. 1 и обозначенный в целом позиционным номером 10 сварочный пистолет для контактной точечной сварки оснащен, как правило, пневматически управляемым гидравлическим приводом, в целом обозначенным позиционным номером 12. Пистолет 10 может относиться к типу, допускающему возможность управления им вручную оператором, и для этого в своей промежуточной части 14 он оснащен связанной с его центром тяжести опорной шарнирной системой, в целом обозначенной позиционным номером 16, а также рукояткой 18 для удержания и маневрирования.
Привод 12 позволяет осуществлять относительное перемещение пары электрододержательных рычагов 20a и 20b, снабженных сварочными электродами 22a и 22b соответственно.
Хотя на фиг. 1 показан пистолет известного типа, имеющий так называемую «рычажную» или Х-образную конструкцию, в которой два электрододержательных рычага 20a и 20b выполняют «ножницеобразное» движение, он также может относиться к известному типу, предполагающему оснащение «скользящим элементом», или к С-образной конструкции, в которой один из двух рычагов, имеющий крюкообразную форму, является стационарным, в то время как другой рычаг, имеющий прямолинейную форму, выполнен с возможностью линейного возвратно-поступательного смещения.
Корпус привода 12 содержит основной цилиндр 24 и по меньшей мере один вспомогательный цилиндр 26, хотя имеется возможность реализации вспомогательного цилиндра содержащим несколько ступеней 26, 26a и 26b, что будет раскрыто далее.
В изображенной на фиг. 2 - фиг. 12 конструкции со вспомогательным цилиндром, выполненным в одну ступень, основной цилиндр 24 содержит основной шток 28 с первым концом 30, выступающим за корпус привода 12 (влево, как показано на чертежах). Этот конец способом, известным в силу общих знаний, обычно с помощью системы рычагов в случае пистолета, имеющего «рычажную конструкцию», прикреплен для управления относительным перемещением электрододержательных рычагов 20a и 20b. В частности, конец 30 имеет резьбовую часть, которая может входить в зацепление с внутренней резьбой 31 (см. фиг. 12), соединенной с управляющим элементом для управления взаимным положением рычагов 20a и 20b пистолета 10.
Второй конец 32 основного штока 28 прикреплен к вспомогательному поршню 34, установленному аксиально с возможностью скольжения в камере 36 вспомогательного цилиндра 38, являющегося частью основного поршневого узла 40, установленного аксиально с возможностью скольжения в камере 42 основного цилиндра 24.
Вспомогательный цилиндр 26 отходит от корпуса привода 12 коаксиально основному цилиндру 24 от его конца, противоположного тому концу, из которого выступает конец 30 основного штока 28. Он включает в себя камеру 44, в которой аксиально с возможностью скольжения установлен вспомогательный поршень 46, который жестко присоединен к штоку 48, прикрепленному к нижней стенке 50 основного поршневого блока 40 на стороне, противоположной поршню 46, причем нижняя стенка 50 вместе с противоположной головной стенкой 51 задает собой аксиальные границы вспомогательного цилиндра 38. Вспомогательный шток 48, имеющий трубчатую форму, имеет аксиальную сквозную полость 52, задающую собой служебный тракт, служащий для того, чтобы жидкость могла проходить к камере 36 вспомогательного поршня 38, и для других целей, которые будут подробнее разъяснены далее по тексту.
Основной шток 28 на своем втором конце 32, противоположном первому концу 30, имеет регулировочное образование 33, например, в форме головки с углублением под ключ, служащее для того, чтобы его можно было зацепить имеющим соответствующую форму инструментом (не показан) и, вращая инструмент, произвести соответствующее вращение основного штока 28 вокруг своей оси для того, чтобы выполнить тонкую регулировку аксиального расстояния между внутренней резьбой 31 и вспомогательным поршнем 34, а тем самым и взаимного положения электрододержательных рычагов 20a и 20b с целью регулирования их взаимного положения при сварке. Для того чтобы добраться до регулировочного образования 33, инструмент можно вставить через служебный тракт 52, для чего нужно предварительно удалить съемную крышку, связанную с корпусом 12 привода, на его аксиальном конце, противоположном основному цилиндру 24.
Кроме того, камера 36 вспомогательного цилиндра 38 сообщается с камерой 42 основного цилиндра 24 на его первом конце, противоположном вспомогательному цилиндру 26, через по меньшей мере один обратный клапан 53, связанный со стенкой 51, так чтобы текучая среда, пропущенная в привод 12, могла течь из камеры 36 вспомогательного поршня 38 только в камеру 42 основного цилиндра 24.
С вспомогательным цилиндром 38 связаны блокирующие средства, содержащие по меньшей мере один затвор, выполненный с возможностью блокирования вспомогательного поршня 34 относительно вспомогательного цилиндра 38 в положении конца его рабочего хода на стороне, противоположной вспомогательному цилиндру 26 для того, чтобы создать условия для объединения основного поршневого узла 40 на одном из этапов работы привода 12 в один блок, функционально служащий поршнем для основного цилиндра 24.
Эти блокирующие средства предпочтительно содержат пару затворов 54, расположенных диаметрально противоположно относительно основного штока 28 и обладающих возможностью радиального перемещения относительно него. Затворы 54 приспособлены к взаимодействию с радиальным седлом 62, сформированным на радиально внешней поверхности вспомогательного поршня 34, с целью блокирования поршня 34 аксиально относительно основного поршневого узла 40.
Каждый затвор содержит увеличенную головную часть 56, герметично и с возможностью скольжения установленную в соответствующей радиальной камере 58, сформированной в корпусе вспомогательного цилиндра 38, причем от этой головной части в сторону основного штока 28 отходит стержневая часть 60, снабженная стоечным образованием на конце, противоположном головной части 54. Каждое из таких стоечных образований на стержневых частях 60 имеет скошенную переднюю поверхность, наклон которой соответствует другой скошенной поверхности 66, сформированной на вспомогательном поршне 34 вблизи седла 62, на его стороне, противоположной вспомогательному цилиндру 26.
В результате аксиального смещения основного штока 28, взаимодействия и скольжения друг по другу скошенных поверхностей стержневых частей 60 затворов 54 и скошенной поверхности 66 вспомогательного поршня 34, затворы 54 принудительно смещаются по направлению стрелок В на фиг. 4, то есть в направлении удаления от основного штока 28, что подробнее будет описано далее по тексту.
Каждая радиальная камера 58 имеет первый конец, находящийся радиально снаружи относительно основного штока 28, и этот конец сообщается со служебным трактом 52 через каналы, сформированные внутри корпуса вспомогательного цилиндра 38. Второй конец каждой камеры 58, расположенный радиально внутри, сообщается с камерой 42 основного цилиндра через аксиальные проемы 68, сформированные в головной стенке 51 вспомогательного цилиндра 38.
Привод 12 соответствующими трактами связан с первым соленоидным клапаном EV1, называемым соленоидным клапаном приближения, и со вторым соленоидным клапаном EV2, называемым соленоидным клапаном сварки, причем оба клапана являются двухпозиционными золотниковыми клапанами с эластичным возвратом.
Соленоидный клапан EV1 соединен, на одной стороне, с концом камеры 42 основного цилиндра 24, обращенным в противоположную сторону от вспомогательного цилиндра 26, а на другой стороне, через служебный тракт 52 соединен с концом камеры 36 вспомогательного цилиндра 38, обращенным в сторону вспомогательного цилиндра 26. Таким образом, когда конец одной из таких камер 42 или 36 подключают к источнику жидкости под давлением через соленоидный клапан EV1, конец второй камеры 36 или 42 подключают к сливу.
Соленоидный клапан EV2 соединен, на одной стороне, и с концом камеры 42 основного цилиндра 24, обращенным в сторону вспомогательного цилиндра 26, и с концом камеры 44 вспомогательного цилиндра 26, обращенным в противоположную сторону от основного цилиндра 24, а на другой стороне соединен с концом вспомогательного цилиндра, обращенным в сторону основного цилиндра 24. Таким образом, когда вышеуказанный конец камер 42 и 44 соединяют с источником жидкости под давлением через соленоидный клапан EV2, вышеуказанный конец вспомогательного цилиндра 26 соединяют со сливом, и наоборот.
Далее со ссылкой на фиг. 2-12 и с соблюдением ориентации показанных на них деталей и узлов описано функционирование привода 12.
В показанном на фиг. 12 начальном положении основной шток 28 переведен в полностью втянутое положение относительно корпуса привода 12, что соответствует полному разведению рычагов 20a и 20b пистолета 10, при этом соленоидные клапаны EV1 (приближения) и EV2 (сварки) находятся в своих исходных положениях, при которых в левую сторону камеры 42 основного цилиндра 24 и в левую сторону камеры 44 вспомогательного 26 подается жидкость под давлением, а основной поршневой блок 40, вспомогательный цилиндр 38 и поршень 46 вспомогательного цилиндра 26 расположены справа (см. фиг. 2). В этом состоянии служебный тракт 52 соединен со сливом, как и радиально наружные концы камер 58 затворов 54, в то время как радиально внутренние концы камер 58 принимают жидкость под давлением от правой стороны камеры 42 основного цилиндра 24 через проемы 68 головной стенки 51, и тем самым затворы 54 понуждаются перейти в свое радиально наружное положение, в котором они отдалены от основного штока 28.
Затем соленоидный клапан EV1 переключают в положение, в котором источник жидкости под давлением сообщается как с камерой 36 вспомогательного цилиндра 38 через служебный тракт 52, так и с радиально наружным концом камер 58, и в котором левая часть камеры 42 основного поршня 24 соединена со сливом (фиг. 3). В такой конфигурации затворы 54 перемещаются радиально к основному штоку 28, а вспомогательный поршень 34 начинает двигаться влево вдоль по камере 36 вспомогательного цилиндра 38, принуждая открываться обратные клапаны 53, через которые присутствующая в левой стороне камеры 36 жидкость постепенно проходит в левую сторону камеры 42 основного цилиндра 24. В результате, основной шток 28 начинает двигаться в направлении, показанном на фиг. 3 стрелкой A, и постепенно выступает наружу из корпуса 12 привода, переводя рычаги 20a и 20b по направлению к их частично разведенному положению.
В результате дальнейшего аксиального смещения основного штока 28 (по стрелке A на фиг. 4) и вспомогательного поршня 34 вдоль по камере 36, скошенная поверхность 66 вспомогательного поршня 34 достигает контакта с передними скошенными поверхностями концов стержневых частей 60 затворов 54, и эти скошенные поверхности начинают скользить друг по другу, приводя к удалению затворов 54 радиально в противоположную сторону от основного поршня 28, по стрелкам В на фиг. 4, пока концы стержневых частей 60 затворов 54 не упадут в радиальное седло 62 вспомогательного поршня, сцепляясь с ним, в результате достижения вспомогательным поршнем 34 положения упора в головную часть 51 вспомогательного цилиндра 38 (фиг. 5). В этой конфигурации вспомогательный поршень 34 аксиально блокируется затворами 54 относительно вспомогательного цилиндра 38, который далее ведет себя как единый модуль, а рычаги 20a и 29b пистолета 10 находятся в своем частично разведенном положении.
После этого перемещают соленоидный клапан EV2 для соединения правой стороны камеры 44 вспомогательного цилиндра 26 с источником жидкости под давлением и для соединения левой стороны того же вспомогательного цилиндра 26 со сливом (фиг. 6). В результате установления такой конфигурации соленоидного клапана EV2, вспомогательный цилиндр 38 вместе с поршнем 34, заблокированным относительно него, начинает двигаться влево вдоль по основному цилиндру 24 так, что основной шток 28 проходит еще один шаг влево по направлению стрелки С на фиг. 6, чтобы свести рычаги 20a и 20b пистолета 10 друг с другом для сварки.
После того, как сварка выполнена, соленоидный клапан EV2 снова перемещают в его положение- согласно фиг. 5, чтобы соединить источник жидкости под давлением с левой стороной камеры 44 вспомогательного цилиндра 26 и соединить правую сторону этой камеры 44 со сливом таким образом, что вспомогательный цилиндр 38 целиком двигается вместе с поршнем 46 вспомогательного цилиндра вправо, вызывая втягивание основного штока 28 по направлению стрелки D на фиг. 7, таким образом, чтобы снова перевести рычаги 20a и 20b в их частично разведенное положение. В такой конфигурации и левая, и правая стороны камеры 42 основного цилиндра 24 соединяются со сливом через соленоидные клапаны EV1 и EV2 соответственно.
Для того, чтобы снова достичь полностью разведенного положения рычагов 20a и 20b, соленоидный клапан EV1 перемещают для соединения левой стороны камеры 42 основного поршня 24 с источником жидкости под давлением, и для соединения правой стороны камеры 36 вспомогательного поршня 38 со сливом (фиг. 8). В такой конфигурации жидкость под давлением подается из камеры 42 к радиально внутренним концам радиальных камер 58 затворов 54 через проемы 68 стенки 51 для того, чтобы вызвать радиальное смещение затворов 54 по направлению наружу по стрелкам E на фиг. 9 таким образом, чтобы они вышли из зацепления с радиальным седлом 62 для того, чтобы вспомогательный поршень 34 мог двигаться относительно вспомогательного цилиндра 38. Таким образом начинается движение втягивания основного штока 28 направо, как показано стрелкой F на фиг. 10-фиг. 12, для переведения его в полностью убранную конфигурацию, в которой вспомогательный поршень 34 упирается в стенку 50 вспомогательного цилиндра 38 (фиг. 12), что соответствует полностью разведенному положению рычагов 20a и 20b.
После того, как это положение достигнуто, так как служебный тракт 52 соединен со сливом, крышку 64 можно удалить, чтобы вышеупомянутым инструментом добраться до регулировочного образования 33 с целью тонкой регулировки положения рычагов 20a и 20b путем поворота основного штока 28 относительно внутренней резьбы 31.
В частности, в случае сварочных пистолетов, имеющих «рычажную конструкцию», в которой движение основного штока 28 передается электрододержательным рычагам 20a и 20b рычажным устройством, или же когда в процессе сварки электроды 22a и 22b должны создать особо высокое давление, может понадобиться использование такой модификации привода 10 по изобретению, в которой вспомогательный цилиндр выполнен с несколькими ступенями, например, тремя, как показано на фиг. 13-фиг. 16, на которых ссылочные номера позиций одинаковы или аналогичны с теми, которые были использованы на предыдущей модификации для обозначения идентичных или аналогичных деталей.
В частности, представленный на этих чертежах привод оснащен вспомогательным цилиндром с тремя, организованными аксиально, ступенями, обозначенными как 26, 26a и 26b соответственно, а также имеет камеры 44, 44a и 44b, в которых с возможностью скольжения установлены поршни 46, 46a и 46b соответственно. Каждый вспомогательный поршень 46, 46a b 46b прикреплен к своему трубчатому вспомогательному штоку 48, 48a и 48b, коаксиальные полости которых вместе задают собой служебный тракт 52.
Что касается преимуществ данной модификации, то через соленоидный клапан EV2 жидкость под давлением подается только на левую сторону вспомогательной камеры 44b цилиндра 26b, который является самой дальней от основного цилиндра 24 ступенью и далее направо согласно ориентации чертежей, в то время как правая сторона той же камеры 44b и других камер 44 и 44a соединена со сливом, как показано на фиг. 13, 15 и 16. Это происходит при движении рычагов 20a и 20b из их полностью разведенного положения (фиг. 13) в их частично разведенное положение (фиг. 14), а также при движении рычагов 20a и 20b из их сведенного положения (фиг. 15) в их полностью разведенное положение через частично разведенное положение (фиг. 16).
В результате смещения соленоидного клапана EV2 жидкость под давлением подается на правую сторону всех камер 44, 44a и 44b ступеней 26, 26a и 26b вспомогательного цилиндра только в конфигурации по фиг. 14, в которой основной шток 28 движется из своего положения, соответствующего частично разведенному положению рычагов 20a и 20b, в свое положение, соответствующее сведенному положению рычагов 20a и 20b (фиг. 15), для того, чтобы прилагать большее давление как на этапе сведения сварочных электродов 22a и 22b, выполняемом рычагами 20a и 20b, так и на этапе сварки.
Так как конфигурация привода 10 со вспомогательным цилиндром в многоступенчатой версии, показанной на фиг. 13, 14, 15 и фиг. 16, соответствует условиям работы привода 10, показанной на фиг. 2, 5, 6 и фиг. 7, то для понимания соответствующих стадий работы в тексте имеются ссылки на данные фигуры чертежей и на соответствующее описание.