Die Erfindung betrifft eine Greifeinrichtung- gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Greifeinrichtungen sind allgemein dazu bestimmt, ein Werkstück an einem ersten Platz aufzugreifen, zu einem zweiten Platz zu bewegen und dort wieder abzusetzen. Hierzu haben die Greifeinrichtungen das Werkstück zwischen sich festklemmende Greifer. Unter den in der Praxis durch¬ zuführenden Bewegungen sind auch Schwenkbewegungen um eine horizontale Achse oder um schräg geneigte Achsen mit end¬ licher horizontaler Projektion. Bei solchen Bewegungen ändert sich die Orientierung der Greifer zur Richtung der Erdbeschleunigung, und dies führt dazu, daß das Eigengewicht der Greifer in lageabhängiger Weise zur Klemmkraft beiträgt und/oder daß sich der Abstand der Greifer von der Schwenk¬ achse ändert. Eine Änderung der Klemmkraft ist beim Transport von zerbrechlichen Gegenständen oder auch beim Transport leicht verformbarer Gegenstände unerwünscht. Der letztere Fall liegt z.B. bei zugleich zu Transport- zwecken verwendeten Punktschweißzangen vor, bei denen der Teil des Werkstückes, der zwischen den zugleich die

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Greifer darstellenden Elektroden liegt, durch den Schweiß- vorgang plastifiziert ist. Um eine unkontrollierte Verfor¬ mung der plastifizierten Material olumina beim ^" Verschwenken der Schweißzange infolge der sich ändernden, verhältnismäßig großen Gewichtskomponente der Greifer (und der starr mit ihnen mitbewegten Teile der Antriebe) zu verhindern, muß man bei den bekannten Schweißzangen mit dem Verschwenken des Werk stückes so lange warten, bis die Schweißstelle im wesentliche wieder erkaltet ist. Dies bedeutet eine erhebliche Durchsatz¬ verminderung der Schweißeinrichtung.

Durch die vorliegende Erfindung soll eine verschwenkbare Greifeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so weitergebildet werden, daß eine Kompensation für die sich beim Verschwenken einstellende Änderung der Gewichts¬ komponente der bewegten Teile der Greifeinrichtung erhalten wird.

Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruches 1 berück¬ sichtigten Stand der Technik ist diese Au abe erfindungsge¬ mäß gelöst mit den im Kennzeich-en des Anspruches 1 angege¬ benen Merkmalen.

Es versteht sich, daß man eine Greifeinrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen strukturellen Merkmalen auch so einstellen kann, daß die Klemmkraft nicht konstant gehalten, sondern in vorgegebener Weise in Abhängigkeit vom Schwenk¬ winkel der Greifeinrichtung geändert wird. So kann der Winkelgeber der Greifeinrichtung z.B. zugleich auch die Rolle eines Endschalters mit übernehmen und über den Modulator den Klemmantrieb so steuern, daß das Werkstück nach einem vorgegebenen Schwenkweg von den Greifern freige¬ geben wird. Man kann auch insbesondere beim Transport schwere Werkstücke die zur Erzeugung eines sicheren Reibschlusses notwendige Klemmkraft bei zwischen den Greifern reinhängendem Werkstück groß wählen und dann mit zunehmendem Herausschwenke des Werkstückes aus der hängenden Lage und zunehmender Ab-

Stützung des Werkstückes durch die Greifer progressiv ver¬ mindern.

Pur verschwenkbare Schweißzangen wird dagegen die Konstant¬ haltung der Greiferschließkraft bevorzugt. Damit kann das Schweißen und Abkühlen des Werkstückes unter konstanten Be¬ dingungen zugleich mit dem Transportieren des Werkstückes von einem ersten Platz zu einem zweiten Platz erfolgen, und auf diese Weise erhält man sehr niedere Taktzeiten und einen hohen Durchsatz der Schweißzange. Dabei ist der apparative Mehraufwand gegenüber herkömmlichen Schweißzangen sehr gering und man kann von der Erfindung auch bei schon vorhandenen Schweißzangen Gebrauch machen: Auf der Schwei߬ zange muß nur der Winkelgeber angebracht werden, und in die Verbindung zwischen Energieversorgung und Klemmantrieb muß der vom Wihkelgeber her angesteuerte Modulator einge¬ fügt v/erden.

Ein ganz erheblicher Vorteil der erfindungsgemäßen Greifein¬ richtung ist auch der, daß die Werkstücke genau auf einer Kreisbahn verschwenkt werden. Bei bekannten Grei einrichtungen führt dagegen die Verminderung der Gewichtskomponente der bewegbaren Teile der Grei einrichtung zu einer Vergrößerung des Abstandes zwischen Werkstück und Schwenkachse, da die Energieversorgung des Klemmantriebes konstant ist.

Der bei der erfindungsgemäßen Grei einrichtung verwendete Winkelgeber kann entweder ein solcher sein, der direkt die Änderung der Winkelstellung der Greifeinrichtung zur Richtung der Erdbeschleunigung mißt. Ein solcher Winkelgeber ist im Anspruch 2 angegeben. Dies hat den Vorteil, daß beim Einbau des Winkelgebers keinerlei absolute Justierung erfolgen muß. Statt dessen kann man aber auch - wie im Anspruch 13 angege¬ ben - einen Winkelgeber verwenden, der die Änderung der Winkel¬ stellung der Greifeinrichtung zum sie tragenden Rahmen mißt, und diese Änderung ist bis auf eine durch Einjustierung einzustellende Konstante gleich dem Winkel zwischen der

Längsachse der Greifeinrichtung und der Richtung der Erd¬ beschleunigung.

Weitere Portbildungen der Erfindungen sind in weiteren Unteransprüchen angegeben.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 wird auf einfache Weise eine Einstellbarkeit der Amplitude der Kompensation erhalten; anders gesagt, man kann durch Ein¬ stellen des Gewichtskörpers leicht die Modulierung der Energieversorgung des Klemmantriebes in Abhängigkeit von der Auslenkung der Greifeinrichtung aus der Vertikalen vorgeben.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch kann man auf einfache Weise eine lageunabhängige Grundklemmkraft vorgeben.

Diese Grundklemmkraft kann ihrerseits aus zwei Komponenten bestehen, nämlich einem absolut konstanten Beitrag, welcher durch eine Schraubenfeder vorgegeben ist (vgl. Anspruch 5) und einem Beitrag, welcher von der momentan schon ange¬ troffenen Klemmkraft der Greifeinrichtung abhängt (vgl. An¬ spruch 6).

Mit den Weiterbildungen der Erfindung gemäß den Ansprüchen 7 bis 12 wird erreicht, daß Winkelgeber und Modulator bei Verwendung einer Druckmittelquelle als Energieversorgung zu einer sehr kompakten Einheit zusammengefaßt werden können, die als lageabhängig arbeitender Druckregler direkt auf der verschwenkbaren Grei einrichtung angeordnet werden kann, so daß längere Verbindungsleitungen zwischen dem Modulator und dem Klemmantrieb entfallen. Derartige Ver¬ bindungsleitungen würden die Ansprechzeit der Kompensations¬ regelung vergrößern, so daß man bei schnellem Verschwenken der Greifeinrichtung keine ganz saubere Kompensation erhielte.

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Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 14 wird ein zwangsweiser Antrieb des zum Winkelgeber gehörigen Stellungsgebers erhalten, der praktisch unabhängig von Reibungsverlusten in Lagern ist, da das Stellglied des Stellungsgebers eindeutig mechanisch mit der Schwenkbewegung der Grei einrichtung gekoppelt ist.

Bei einer Greifeinrichtung gemäß Anspruch 15 kann man durch Profilierung der Nockenscheibe leicht die Art und Weise und das Ausmaß der gewünschten Kompensation einstellen.

Eine Greifeinrichtung gemäß Anspruch 16 ist hinsichtlich ihrer Einsatzmöglichkeiten besonders flexibel, da unterschiedliche Kompensationsprogramme einfach durch Austausch von Kennlinien¬ netzwerken eingestellt werden können, was z.B. durch Ver¬ wendung entsprechender Steckkarten möglich ist.

nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispie¬ len unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher er¬ läutert. In dieser zeigen:

Pig. 1 einen Längsschnitt durch einen lageabhängig arbei¬ tenden Druckregler zur Verwendung in einer ver¬ schwenkbaren Schweißzange mit lageunabhängiger Schließkraft und schwenkv/inkelunabhängigem Ab¬ stand der Elektroden von der Schwenkachse,

Pig. 2 einen Schnitt durch den Druckregler nach Pig. 1 längs der abgewinkelten Schnittlinie II-II von Pig. 1,

Pig. 3 eine seitliche Ansicht einer um eine horizontale Achse verschwenkbaren Schweißzange,

Pig. einen Längsschnitt durch einen ersten Klemmzylinder der Schweißzange nach Pig. J> .

Pig. 5 eine schematische Darstellung des Pneumatikkreises

für den Klemmantrieb der Schweißzange nach Pig. 3 . wobei zugleich ein abgewandelter erster Klemm¬ zylinder gezeigt ist, und

Pig. 6 eine schematische seitliche Ansicht einer um eine horizontale Achs« verschwenkbaren Greifeinrichtung für Werkstücke mit einem elektromagnetischen Klemm¬ antrieb und einem abgewandelten Winkelgeber und abgewandelten Modulator.

Zunächst wird auf Pig. 3 Bezug genommen. Dort ist eine Punkt¬ schweißzange 26 zum Zusammenschweißen eines aus zwei Blech¬ teilen bestehenden Werkstückes 27 ^; .wiedergegeben. Die bügei¬ förmige Schweißzange 26 ist mittels eines Schwenkzapfens 33 an einem raumfesten Tragarm 32 des Rahmens der Schweißein¬ richtung angelenkt. Zum Verschwenken der Schweißzange 26 dient eine Schwenkstange 28, deren eines Ende über einen Stift 29 am mit 36 bezeichneten Bügel der Schweißzange 26 angelenkt ist und deren anderes Ende mit einem Schwenkantrieb z.B. einem doppelt wirkenden pneumatischen Stellmotor ver¬ bunden ist, welcher in der Zeichnung nicht wiedergegeben ist. Bei dem hier betrachteten Ausführungsbeispiel kann die Schweißzange 26 durch Verlagern der Schwenkstange 28 aus der in der Zeichnung voll ausgezogenen Stellung in eine um 9 900 vveerrsseettzzttee,, iinn ddeerr ZZeeiicchhnnuunngg ∑strichpunktiert wiedergege- bene Stellung verschwenkt werden.

Punktschweißelektroden 37 _: 38 der Schweißzange 26 dienen zugleich zum Pesthalten des Werkstückes 27 beim Transport zwischen den beiden Endlagen der Schweißzange 26. Die Elek¬ troden 37,38 sind über nicht näher wiedergegebene Isolier¬ stücke gegeneinander und gegen den Rahmen der Schweißein¬ richtung isoliert und mit einem ebenfalls nicht gezeigten Schweißnetzgerät verbunden.

Die Elektrode 37 ist vom in der Zeichnung unten liegenden Schenkel des Bügels 36 getragen. Letzterer ist seinerseits

mit der Kolbenstange 35 eines ersten Klemmzylinders 3 verbunden. Die zweite Elektrode 38 ist von der Kolbenstange 39 eines zweiten Klemmzylinders 4o getragen. Durch Druck¬ beau schlagung des unteren Arbeitsraumes des Klemmzylinders 34 und des oberen Arbeitsraumes des Klemmzylinders 4o (diese Zylinder bilden zusammen den insgesamt mit 31 ^" be¬ zeichneten Klemmantrieb der Schweißzange 26) werden die Elektroden 37 und 38 aufeinander zu bewegt, so daß das Werkstück 27 zwischen ihnen ergriffen wird. Die effektive Schließkraft hängt aber offensichtlich nicht nur vom Ar¬ beitsdruck der Klemmzylinder 3- u d 4o sondern auch von der in Schließrichtung liegenden Gewichtskomponente der mit den Elektroden mit bewegten Schweißzangenteile ab. Dies sind insbesondere der verhältnismäßig schwere Bügel 36 und die bewegten Teile der . ^" Klemmzylinder. Die durchaus beachtliche Gewichtskomponente dieser Teile in Schließrichtung der Elek¬ troden ändert sich offensichtlich mit der Ausrichtung der Schweißzange 26 bezüglich der Vertikalen, also der Richtung der Erdbeschleunigung g. Sie nimmt mit zunehmendem Ver¬ schwenken der Schweißzange 26 aus der in Pig. 3 voll aus¬ gezogenen Stellung heraus ab.

Es versteht sich, daß sich das selbe Problem auch bei völlig rei im Raum bewegbaren Schweißzangen stellt, welche in unterschiedlicher Orientierung an_ einem feststehenden Werk¬ stück angesetzt werden können, z.B. an horizontalen und vertikalen Punktschweißnähten eines großen Behälters.

Zum Konstanthalten der Schließkraft der Elektroden 37 und 38 und zum Konstanthalten des Abstandes der Elektroden der Schwenkachse beim Bewegen der Schweißzange zwischen ihren beiden Endlagen ist auf der Schweißzange 26 selbst ein lageabhängig arbeitendes Druckmodulationsventil . 3o ange¬ ordnet, welches auch als Druckregler mit automatisch lage¬ abhängig nachgeführtem Sollwert angesehen werden kann und weiter unten unter Bezugnahme auf Pig. 1 noch genauer beschrieben werden wird.

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Wie Pig. 5 zeigt, ist der Klemmzylinder 34 über das Druck¬ modulationsventil 3o mit einem 3/2-Ventil 44 ^' ..und über letzteres wahlweise mit einer Druckluftquelle 47 bzw. der Umgebung verbindbar. Der Ausgang des Ventiles 44 ist zugleich mit dem DruckluftServomotor eines 4/2-Ventiles ^' 45 verbunden, über welches der doppelt wirkende Klemmzylinder 4o mit der Druckluftquelle 47 bzw. der Atmosphäre verbindbar ist. Zur Druckbegrenzung ist zwischen die Druckluftquelle 47 und das Ventil 45 noch ein Druckregler 46 eingefügt.

Bei dem Klemmantrieb nach Pig. 5 ist der Klemmzylinder 34- ein einfach wirkender Arbeitszylinder, dessen Kolben durch eine Peder 43 in die untere Endlage vorgespannt ist. Statt dessen kann auch ein doppelt wirkender Arbeitszylinder ver¬ wendet werden, wie er in Pig. 4 wiedergegeben ist. Bei Ver¬ wendung eines doppelt wirkenden ArbeitsZylinders muß dann natürlich das 3/2-Ventil 44- durch ein 4/2-Ventil ersetzt werden, und eine untere Arbeitsöffnung 41 des Klemmzylinders 34 wird dann über das Druckmodulationsventil 50 && das Ventil 44 angeschlossen, während eine obere Arbeitsöffnung 42 des Klemmzylinders 34- direkt mit dem Ventil 44 verbunden wird.

Das Druckmodulationsventil 30 regelt die Druckbeaufschlagung des unteren Arbeitsrau es des Klemmzylinders 34- derart in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel der Schweißzange 36 ein, daß ein Ausgleich für die sich beim Schwenken ändernde Ge¬ wichtskomponente der Kolbenstange 35 "u d der von ihr ge¬ tragenen Teile erhalten wird. Damit bleibt nicht nur die Schließkraft der Schweißzange unverändert, auch der Abstand der Elektroden und damit des Werkstückes von der Schwenkachs bleibt konstant. Einzelheiten des Druckmodulationsventiles 3o werden nun unter Bezugnahme auf Pig. 1 näher erläutert.

Ein weiteiliges Gehäuse 1 des Druckmodulationsventiles 3o hat eine Einlaßöffnung 2 für Druckluft, die mit dem

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Ventil 44 verbindbar ist, und eine Auslaßöffnung 3, die mit dem Klemmzylinder 34- verbindbar ist. Eine transversale Bohrung 4 ist oben zu einem Druckraum 5 aufgeweitet, welcher mit der Auslaßöffnung 3 in Verbindung steht. Durch die Boh¬ rung 4 erstreckt sich unter radialem Spiel ein Schaft 6 eines Ventilkörpers, welcher einen kegelförmigen Haupt- ^• steuerbund 7 trägt. Letzterer arbeitet mit einer komplemen¬ tären gehäusefesten Dichtfläche 8 zusammen. Eine Peder 9 dient zum Vorspannen des Ventilkörpers in die SchließStellung.

Der Schaft 6 hat einen kegel rmigen Endabschnitt 1o, welcher mit einem insgesamt mit 11 bezeichneten Ventilsitzkörper 11 zusammenarbeitet, der eine zum Schaft 6 koaxiale Bohrung 12 aufweist. Letztere steht über radiale Bohrungen 14 mit dem Innenraum des Gehäuses1 in Verbindung. An einen oben liegenden Kopf 13 des Ventilsitzkörpers 11 ist ein Gewindestutzen 15 angeformt und auf diesen ist ein Gewindering 16 aufgeschraubt, durch welchen ein elastomerer Dichtring 16a gegen die Unter¬ seite einer Membran 17 gedrückt wird, durch welche der Ge¬ windestutzen 15 hindurchgesteckt ist. Der Rand der Membran 17 ist Strömungsmitteldicht zwischen die beiden Teile 48a, 48b eines Ventileinsatzes 48 eingespannt, in welchem die Bohrung 4 ausgebildet ist und der dicht in eine Bohrung 49 des Gehäuses 1 eingesetzt ist.

Der Ventilsitzkörper 11 ist unter radialem Spiel innerhalb des im Teil 48b ausgebildeten Druckraumes 5 sowie einer im Teil 48a ausgebildeten Verlängerung 5a der Druckraumwand axial verlagerbar und ist durch eine Peder 18 in der Zeich¬ nung nach unten vorgespannt. Das obere Ende der Peder 18 ist am Gehäuse 1 abgestützt. Zum Zentrieren der Enden der Peder 18 dient ein in das Gehäuse 1 eingeschraubter erster Pedersitz 19 und ein in das obere Ende des Ventilsitzkörpers 11 eingeschraubter zweiter Pedersitz 19a..

Ein Gabelabschnitt 2o eines Hebels 21 ist mittels eines Lagerstiftes 21a, welcher dem Pedersitz 19a unmittelbar be-

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nachbart ist und somit auch nahe bei der Bewegungsachse des Ventilsitzkörpers 11 liegt, verschwenkbar am Gehäuse 1 ge¬ lagert. Über einen weiteren Stift 22 ist der Ventilsitzkör¬ per 11 mit dem Gabelabschnitt 2o verbunden.

Ein Gewicht 23 hat eine Durchgangsbohrung 24, mit der es den Hebel 21 aufnimmt. Nach Einstellung des Abstandes des Gewichtes 23 von der Achse des Lagerstiftes 21a läßt sich das Gewicht durch eine Madenschraube 25 auf dem Hebel 21 fixieren.

Das oben beschriebene Druckmodulationsventil 3o arbeitet wie folgt:

In Pig. 1 ist das Druckmodulationsventil 3o in gleicher Orientierung wiedergegeben, wie es sie bei der in Pig. 3 durch ausgezogene .Linien wiedergegebenen Stellung der Schweißzange 26 einnimmt. Zunächst sei angenommen, daß die Verbindung zwischen der Einlaßöffnung 2 und der Druck- lu tquelle 47 unterbrochen ist, das Ventil 44 also in der in Pig. 5 wiedergegebenen Stellung steht. Unter diesen Be¬ dingungen ist der Schaft 6 maximal in Richtung des Abhebens des Hauptsteuerbundes 7 von dem Ventilsitz 8 vorgespannt sowohl durch die Kraft der Peder 18 als auch durch die gleichsinnig wirkende Kraft des mit vollem Hebelarm wirksam werdenden Gewichtes 23- Der im Druckraum 5 noch herrschende Druck, welcher über die Membran 17 zu einer entgegengesetzt gerichteten Kraft auf dem Ventilsitzkδrper 11 führt, wird durch die kombinierte Kraft der Peder 18 ^" und des Gewichtes 23 ebenso überwunden wie die Vorspannung der Peder 9« Damit hebt der Hauptsteuerbund 7 vom Ventilsitz 8 völlig ab.

Wird nun das Ventil 44 in die Arbeites eilung umgeschaltet, so strömt unter Druck stehende Luft durch das Druckmodulation ventil 3o zum Klemmzylinder 34. Mit dem im letzteren dann aufgebauten Druck ist auch die Unterseite der Membran 17

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beaufschlagt. Wird nun die von der Membran auf den Ventilsitz¬ körper 11 ausgeübte Kraft zusammen mit der Kraft der Peder 9 größer als die Kraft der Peder 18 und des Gewichtes 23, so wird der Hauptsteuerbund 7 wieder auf die Dichtfläche 8 aufgesetzt, wie dies in Pig. 1 gezeigt ist. Im Klemmzylinder 34 herrscht jetzt ein durch die Bemessung der Pedern 9, 18 des Querschnittes der Membran 17 und die Größe des Gewichtes 23 sowie dessen Abstand vom Lagerstift 21a vorgegebener • Maximaldruck.

Wird das Druckmodulationsventil 3o nun aus der in Pig. 1 gezeigten Lage im Uhrzeigersinne herausgedreht (Verschwenken der Schweißzange in Richtung auf die in Pig. 3 strichpunktiert eingezeichnete zweite Endstellung) , so verkürzt sich der effektive Hebelarm, mit dem das Gewicht 23 am Ventilsitz¬ körper 11 angreift, grob gesprochen nach einem Kosinusgesetz mit dem Schwenkwinkel. Damit wird die effektiv auf dem Ventil¬ sitzkörper 11 einwirkende Kraft entsprechend vermindert, so daß der Ventilsitzkörper 11 nun unter dem Druck im Druckraum 5 etwas vom Endabschnitt 1o abgehoben wird. Nun wird die Boh¬ rung 12 freigegeben und unter Druck stehende Luft strömt über die Bohrungen 12 und 14 aus dem Druckraum 5 so lange ab, bis der Ventilsitzkörper 11 durch die infolge des kürzeren effektiven Hebelarmes kleinere Gewichtskraft und die Kraft der Peder 18 wieder auf den Endabschnitt 1o aufgesetzt wird. Auf diese Weise ist nun auch im Klemmzylinder 34 ein Druck eingestellt worden, der in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel der Schweißzange 26 gegenüber dem in der Ausgangslage einge¬ stellten Maximaldruck verkleinert st. Der Modulationsgrad des Druckmodulationsventiles 3° läßt sich über die Steif¬ heit der Peder 18, die Größe des Gewichtes 23 und die Größe des voreingestellten Abstandes zwischen Gewicht 25 und Lagerstift 21a leicht einstellen. Je größer die Kraft der Peder 18 verglichen mit der Gewichtskraft ist, umso kleiner ist der Modulationsgrad und umgekehrt.

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Nach Verschwenken des Druckmodulationsventiles 3o um volle 90 ist der Beitrag des Gewichtes 23 • zum Vorspannen des Ventilsitzkörpers 11 völlig verschwunden, da der effektive Hebelarm nun Null geworden ist. Das Gewicht 23 hängt senk¬ recht unterhalb des Lagerstiftes 21a. Man hat also nur noch eine Grundvorspannung des Ventilsitzkörpers 11 durch die Peder 18.

Dreht man das Druckmodulationsventil 3o um weitere 90° (gesamter Drehwinkel 180 ), so wird der Ventilsitzkörper nun durch die Gewichtskraft zusätzlich in Öffnungsrichtung beaufschlagt. Bei dieser Stellung erhält man den minimalen Druck im Klemmzylinder 34. Damit in dieser Stellung keine völlige Druckentlastung des Klemmzylinders 34 stattfindet, ist die Peder 18 so vorgespannt, daß sie auch dann, wenn die volle Gewichtskraft und die Kraft der Peder 9 gleichsinnig wirken, eine grö.ßere Kraft bereitstellen kann als die Summe dieser letztgenannten Kräfte.

Aus der obigen Darlegung ist ersichtlich, daß durch das Druckmodulationsventil 3o die Druckbeaufschlagung des Klemmzylinders 34- so dem Schwenkwinkel der Schweißzange 26 angepaßt wird, daß für alle Schwenkwinkel eine Gewichts¬ kompensation der Schweißzange erhalten wird. Damit bleibt auch der Abstand der Kolbenstange 35 vo Diärpunkt der Schweißzange (Achse des Schwenkzapfens 33) beim Verschwenken der Schweißzange 26 konstant.

Pig. 6 zeigt schematisch einen Teil einer elektromagnetischen Greifeinrichtung mit lageunabhängiger Klemmkraft. Zu dieser Greifeinrichtung gehört ein insgesamt mit 5o bezeichneter Greif rm, welcher um einen raumfesten horizontalen Schwenk¬ zapfen 52 verschwenkbar ist.

Auf den Schwenkzapfen 52 ist ein Zahnrad 54- drehfest aufge¬ setzt, und mit ihm kämmt ein zweites Zahnrad 56, das in einer Platine 58 des Greifarmes 5o gelagert ist. Das Über-

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Setzungsverhältnis der Zahnräder 54 und 56 beträgt 4:1, so daß man für ein Verschwenken des Greifarmes 5o um 90° eine volle Drehung des Zahnrades 56 erhält. Eine Nockenschei¬ be 60 mit spiralähnlicher Nockenfläche ist drehfest mit dem Zahnrad 56 verbunden. Ein Nockenfolgeglied 62 mit einer Laufrolle 64 liegt unter der Kraft einer Peder 66 an der Nockenscheibe 60 an und ist in fest mit der Platine 58 ver¬ bundenen Gleitführungen 68 längsbeweglich geführt.

Das Nockenfolgeglied 62 ist mechanisch mit dem Schleifer eines Potentiometers 7o verbunden, zu dem ein weiterer ein¬ stellbarer Widerstand 72 und ein Pestwiderstand 4- in Reihe geschaltet sind. Die so oben beschriebene Reihenschaltung ist über Leitungen 76,78 mit den Klemmen einer nicht gezeigten Gleichspannungsquelle verbunden.

Zwischen die Leitungen 76 und 78 ist ferner ein Leistungs¬ transistor δo und in Reihe zu dessen Ko11ektor/Emitterstrecke eine Magnetspule 82 geschaltet. Die Basis des Transistors 8o ist mit dem zwischen den Widerständen 7 und 74- liegenden Netzverksknoten der ersten Reihenschaltung verbunden, welche das Vorspann-Netzwerk für den ^' Transistor 8o darstellt. Ein durch die Magnetspule 82 bewegbarer Anker hat einen in mit der Platine 58 verbundenen Pührungen 84 laufenden Kopf 86 und einen an diesen angeformten, in platinenfesten Pührungen 88 laufenden stabförmigen Greifer 90. Mit letzterem fluchtet ein fest mit der Platine 58 verbundener Gegengreifer 92. Zwischen Gegengreifer 92 und Greifer 90 eingespannt ist ^' ein aus zwei Blechen bestehendes Werkstück 94- gezeigt.

Bei der in Pig. 6 gezeigten Stellung des Greifarmes 50 wirkt das Gewicht des Ankers der Hagnetspule 82 in der gleichen Richtung wie die Magnetkraft, nämlich in Richtung der Erdbeschl eunigung g und stellt so einen Teil der Schlie߬ kraft der Greifeinrichtung bereit. Beim Schwenken des Grei armes 5o aus der in Pig. 6 gezeigten vertikalen Aus¬ richtung heraus wird ein zunehmender Teil des Gewichtes

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des Ankers durch die Führungen 84 und 88 aufgenommen, so daß die Schließkraft der Greifer entsprechend vermindert würde, wenn hierfür keine Kompensation vorgesehen wäre.

Mit dem Verschwenken des Greifarmes 5o im Uhrzeigersinne wird durch das durch die Zahnräder 54- und 56 gebildete Getriebe aber auch die Nockenscheibe 6o im Uhrzeigersinne gedreht. Das Nockenfolgeglied 62 bewegt sich dann nach oben und hierdurch wird der Widerstand des Potentiometers 7o ver¬ kleinert. Damit wird der Transistor 80 noch stärker in Durchlaßrichtung vorgespannt, so daß der Strom durch die Magnetspule 82 ansteigt und der magnetische Beitrag zur Schließkraft der Greifeinrichtung zunimmt.

Diese Zunahme kann durch entsprechende Profilierung der Umfangskante der Nockenscheibe 60 genauso eingestellt werden, daß eine Kompensation für die Abnahme des Beitrages des Ge¬ wichtes des Ankers erhalten wird. Hierzu muß der Abstand des Nockenscheibenrandes von der Achse der Nockenscheibe sich im wesentlichen kosinusför ig ändern. Den nicht mo¬ dulierten Grundanteil der Magnetkraft kann man am einfachsten am Widerstand 72 einstellen; man kann aber auch die ITocken- scheibe 60 zur Einstellung des Grundanteiles der Magnetkraft durch eine solche mit weniger stark modulierter Randkante ersetzen.

Pur gewisse Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, die Schließkraft der Greifeinrichtung beim Verschwenken aus der vertikalen Ausrichtung heraus zu erhöhen. Man erkennt in Pig. 6, daß bei der dortigen Stellung des Greifarmes 50 das Gewicht des Werkstückes 94- zum größten Teil vom Gegen¬ greifer 92 aufgenommen wird. Man braucht bei dieser Aus¬ richtung des Grei armes also das Werkstück 94- nur mit geringer Klemmkraft festzuhalten. Nach einem Verschwenken um 90° muß dagegen die Klemmkraft so groß sein, daß der durch sie erzeugte Reibschluß zwischen Greifer 90 und

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Gegengreifer 92 einerseits und dem Werkstück 94 andererseits größer ist als das Gewicht des Werkstückes. Hierzu kann es notwendig sein, die Klemmkraft zu erhöhen, insbesondere wenn der Reibungskoeffizient zwischen den Greiferstirnflächen und den Werkstückoberflächen gering ist.

Auch eine Vergrößerung des magnetischen Beitrages zur Schließkraft beim Herausdrehen des Greifarmes 5o aus der vertikalen Ausrichtung läßt sich durch entsprechende Pro¬ filierung der Nockenscheibe 6o ohne weiteres erzielen.

Man kann im Hinblick auf eine leichte Anpaßbarkeit der Greif¬ einrichtung ^' an verschiedene Arbeitsbedingungen aber auch eine rein spiralige , "lineare" Nockenscheibe 60 verwenden, so daß man am Widerstand 70 zum Schwenkwinkel des Grei rmes 50 proportionale Spannungsänderungen erhält, und man kann dann die Modifikation dieser Spannungsänderung nach einem Kosinus¬ gesetz oder einem anderen gewünschten Gesetz elektrisch in einem aktive Bauelemente, z.B. Dioden aufweisenden Kenn¬ linien-Netzwerk vornehmen, das über den Pestwiderstand 72 geschaltet ist und in Pig. 6 gestrichelt eingezeichnet ist. Dieses Netzwerk kann auf einer Steckkarte angeordnet sein und läßt sich dann leicht gegen ein anderes mit anderer Charakteristik austauschen.

Dem Fachmann ist klar, daß man eine Kompensationseinrich¬ tung, wie sie in Pig. 6 in Zusammenhang mit dem Grei arm 50 beschrieben worden ist, auch zusammen mit pneumatischen ArbeitsZylindern wie den Klemmzylindern 34 und 4o verwen¬ den kann. Hierzu braucht der Ankerabschnitt 90 nur mit dem Stellglied eines normalen Proportionalregelventiles verbunden zu werden, welches dann in die Speiseleitung zum Klemmzylinder 34- geschaltet ist.

Das in den verschiedenen Figuren der Zeichnung gezeigte Ventil hat also ein Ventilgehäuse 1 mit einem Einlauf-

kanal 2 und einem Auslaufkanal 3« Zwischen den Kanälen 2 und 3 befindet sich eine Bohrung 4 und ein Raum 5 für einen Ven¬ tilkörper 6, der ein Verschlußelement 7 trägt, das mittels einer gegen das eine Ende des Ventilkörpers 6 drückenden Peder 9 in eine abdichtende Stellung gegen einen Ventilsitz 8 am.einen Ende der Bohrung 4 gebracht werden kann. Das entgegengesetzte Ende des Ventilkörpers ist als konisches _. Verschlußelement 1o ausgebildet, welches gegen die Außen¬ kante einer Bohrung 12 in einem generelll mit 11 bezeich¬ neten Kolbenelement hineinreicht und dagegen anliegt.

Das Kolbenelement 11 hat einen oberen, breiteren Teil 13 mit einer an die Bohrung 12 anschließenden Querbohrung 14 und einen unteren, schmaleren Teil 15 mit Außengewinde, auf dem ein Mutterelement 16 aufgeschraubt ist. Zwischen dem Teil 13 des Kolbenelementes 11 und dem Mutterelement 16 ist eine bewegliche Membran 17 abdichtend eingespannt. Die ^" Membran 17 ist auch gegen die Seitenwand des Raumes 5 dichten eingespannt, um einen dichten oberen Verschluß des Raumes 5 zu bilden. Eine Peder 18 ist zwischen der oberen Fläche des Teiles 13 des Kolbenelementes 11 und einer Schraube 19 ein¬ gespannt, die in eine Gewindebohrung im Ventilgehäuse 1 eingeschraubt ist. Mit Hilfe der Schraube 19 kann die Feder¬ kraft eingestellt werden, die auf das Element 11 und dadurch auf den Ventilkörper 6 in der Öffnungsrichtung einwirkt.

In den Seitenwänden des Ventilgehäuses 1 sind die Schenkel 2o eines y-förmigen Hebels 21 mittels den Zapfen 21a schwenkbar eingelagert. Die Schenkel 2o erstrecken sich auf beiden Sei¬ ten des Kolbenelementes 11 und sind hierin mittels einem Zapfen 22 drehbar eingelagert. Der Hebel 21 trägt ein Ge¬ wicht 23. Durch die Einwirkung des Hebels 21 mit dem Gewicht 23 und durch Vermittlung des Elementes 11 wird der Ventil¬ körper 6 außer von der Kraft von der Feder 18 noch von einer Kraft belastet, die von der Länge des Hebels, der Größe des

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Gewichtes und der Lage des Ventiles im Raum abhängt. Bei der in Fig. 1 gezeigten Lage des Ventiles erhält man eine maxi¬ male Belastung in der Öffnungsrichtung durch das Gewicht 23, da die effektive Länge des Hebels in der gezeigten Lage maximal ist. Weiter wirkt die Kraft der Peder 18 und die Kraft des Gewichtes 23 in derselben Richtung, was beinhaltet, daß der Ventilkörper maximal in der Öffnungsrichtung belastet ist und folglich den Maximaldruck auf der Auslaufseite ein¬ stellt. Ein bestimmter Maximaldruck kann sowohl durch die Einstellung der Vorspannung bei Feder 18 mit der Schraube 19 als auch durch die Einstellung der Lage des Gewichtes 23 auf dem Hebel 21 eingestellt werden. Hierzu ragt der Hebel 21 in eine durchgehende Bohrung 24 im Gewicht hinein. Das Ge¬ wicht wird auf dem Hebel mit Hilfe einer Verschlußschraube 25 fixiert. Die Funktion (Arbeitsweise) des Ventils soll jetzt mit Ausgangspunkt von seiner in Fig. 1 gezeigten Lage im Raum beschrieben werden, wobei jedoch angenommen wird, daß die Verbindung mit einer nicht gezeigten Druckluftquelle auf der Einlaufseite unterbrochen ist und daß der Luftdruck in einer auf der Auslaufseite angeschlossenen, nicht abge¬ bildeten pneumatischen Anordnung - beispielsweise ein Druck- luftzylinder - niedriger ist, als der eingestellte Maximal¬ druck des Ventils. Unter diesen Umständen ist der Ventil¬ körper maximalen Kräften von der Feder 18 und dem Gewicht 23 in der Öffnungsrichtung ausgesetzt, welche Kraft die Luftdruckkraft gegen die Membran 17 im Raum 5 und die Kraft von der Peder 9 überwindet, so daß das Verschlußelement 7 aus dem Sitz 8 gehoben wird und damit das Ventil offen ist. Wenn die Verbindung mit der Druckluftquelle geöffnet wird, strömt Luft durch das Ventil zum Zylinder auf der Auslauf¬ seite. Der Druck im Zylinder beeinflußt die Membran 17 und wenn die Luftdruckkraft und die Kraft der Feder 9 zusammen die Kraft vond er Feder 18 und dem Gewicht 23 überschreiten, wird das Element 11 und der Ventilkörper 6 gehoben, bis das Verschlußelement 7 wieder gegen den Sitz 8 abdichtet, wie aus der Pig. 1 hervorgeht. In dem nicht abgebildeten Zylin-

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der herrscht jetzt der im Ventil eingestellte Maximaldruck.

Wenn das Ventil in Fig. 1 in beliebiger Richtung aus der ab¬ gebildeten Lage gedreht wird, verringert sich die effektive Länge des Hebels 21 erst sukzessive, wobei die Kraft des Gewichtes 23 auf das Element 11 sich verringert. Hierbei wird das Element 11 vom konischen Ende 1o des Ventilkörpers 6 unter Einwirkung des in Raum 5 herrschenden, auf Membran 17 wirkenden Druckes gehoben, so daß dieser Druck gesenkt werden kann, indem Luft durch die Bohrungen 12 und 14 ausströmen kann, bis die auf das Element einwirkenden, nach oben und nach unten gerichteten Kräfte einander ausgleichen und die Bohrung 12 wieder vom konischen Ende 1o des ^" Ventilkörpers 6 geschlossen wird. Hierbei ist ein niedrigerer, von der neue Lage des Ventils bestimmter Druck eingestellt worden.

Nach Drehung des Ventils um 90 aus der Lage in Fig. 1 ist die wirksame Länge des Hebels 21 auf Null gesunken, wobei das Element 11 nur von der Feder δ in der Öffnungsrichtung belastet wird. Bei fortgesetzter Drehung in gleicher Richtung wächst der wirksame Hebel sukzessive, um nach einer Drehung um 180 aus der Lage in Fig. 1 wieder seine maximale Länge zu erreichen. Das Gewicht belastet jetzt wieder das Element 11 mit maximaler Kraft, jetzt aber in Verschlußrichtung des Ventiles, der Kraft von Feder 18 entgegenwirkend. Das Ventil befindet sich jetzt in der Lage, die einen Minimaldruck im angeschlossenen Zylinder ergibt. Die Feder 18 ist hierbei so dimensioniert, daß sie das Element 11 mit einer Kraft belastet, die größer als die Summe der Kraft von der Peder 9 und der Maximalkraft vom Gewicht 23 ist.

In Fig. 3 wird ein Ventil 3o nach der Erfindung gezeigt, das auf einer Schweißzange 3^ angebracht ist, die drehbar am Ende eines Armes 32 an einem Widerstandsschweißauto¬ maten aufgehängt ist. Das Ventil 3o ist auf der eigent¬ lichen Schweißzange \ hinter der Drehachse 33 so ange¬ bracht, daß es die Lage zugleich mit der Zange 31 ändert,

wie mit gestrichelten Linien angedeutet.

Mit 34 wird ein Ausgleichszylinder bezeichnet, dessen Druck vom Ventil 3o reguliert wird und dessen Kolbenstange 35 den Bügel 36 der Schweißzange trägt. Die eine Schweißelek¬ trode 37 ist auf übliche Weise fest auf einem Bügelschenkel angebracht, während die andere Schweißelektrode 38 mit dem Elektrodenhalter 39 auf der Kolbenstange eines vom Bügel gehaltenen Schweißzylinders 4o angebracht ist, wie in Fig.5 näher gezeigt.

In Fig. 3 liegen Aus leichszylinder 34- und Schweißzylinder 4o nebeneinander, während sie in Pig. 5 hintereinander ange¬ bracht sind.

Der Einlauf 41 des Zylinders 34- auf der Seite der Kolben¬ stange ist an den Auslauf des Ventils 3o angeschlossen, während der Einlauf 42 auf der Kolbenseite an eine Druck- luft uelle derart angeschlossen ist, daß im Zylinderraum auf der Kolbenseite ein Druck herrscht, der eine auswärts gerichtete Kraft auf den Kolben ausübt, der größer - z.B. 1,5 mal größer - ist, als das Gewicht der Schweißzange y\ . Hierdurch wird gewährleistet, daß die Zange 31 in einer aus¬ geschobenen "Parklage" fixiert wird, auch bei Drehung aus einer nach unten gerichteten Ruhelage in eine nach oben ge¬ richtete Schweißlage. In Fig. 5 wird ein Kopplun ssche a für den Ausgleichszylinder 34- mit dem Schweißzylinder 4o gezeigt. Im Unterschied zur Ausführung in Pig. 4 wird der Kolben im- Ausgleichszylinder 34- hier einer nach außen gerichteten Kraft von einer Feder 43 ausgesetzt. In Pig. 5 ist ein Ventil 44 für den Start des Schweißkreises angebracht. Das Ventil 44 steuert ein Ventil 45 für die Aktivierung des SchweißZylinders 4o. Die Ξlektrodehkraft wird durch ein Druckreglerventil 46 reguliert.

Um die oben erwähnte Stellung der Zange 3 in ausgeschobener Ruhelage unter allen Umständen zu gewährleisten, wird als

Beispiel eine Peder 43 gewählt, die den ^' Kolben des Ausgleich zylinders 34- mit einer Kraft belastet, die 1,5 P beträgt, wobei P das Gewicht der Schweißzange 31 ist. Hierbei gilt, daß das Druckreglerventil 30 in der auf Pig. 3 gezeigten Lage der Schweißzange 31 den Maximaldruck im Zylinder 54 einstellen soll, der eine nach oben gerichtete Kraft von 2,5 P ausüben soll, so daß die nach oben gerichtete Kraft die Kraft der Peder 43 und das Gewicht der Zange 31 aus¬ gleichen kann. Nach ^' Drehung der Zange 31 in die auf Fig. 3 mit gestrichelten Linien gezeigte horizontale Lage soll nicht das Gewicht der Zange ausbalanciert werden, sondern nur die auf die Kolbenstange 35 nach außen gerichtete Kraft 1,5 P. Diese erwähnten Punktionen erhält man durch ein

Ventil 30, das so eingestellt ist, daß die Peder 18 eine Öffnungskraft bewirkt, die 1,5 mal die Maximalkraft des Gewichtes 23 beträgt, wobei gilt, daß die Peder allein einen Druck einstellen kann, der eine nach innen gerichtete Kraft von 1,5 P im Zylinder 34- ergibt, d. h. eine Kraft, die die Kraft der Feder 43 ausgleicht. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, erhält man

1) in der vertikal nach unten gerichteten Stellung der Zange eine Ausgleichskraft von 2,5 F durch Zusammenwirken zwischen den Kräften der Feder 18 und des Gewichtes 23;

2) in der horizontal nach außen gerichteten Stellung der Zange eine Ausgleichskraft von 1,5 P durch alleiniges Einwirken der Federkraft 18;

3) in der vertikal nach oben gerichteten Stellung der Zange eine Ausgleichskraft von 1,5 ? dadurch, daß die Kraft des Gewichtes 23 der Federkraft 18 entgegenwirkt.

In den Zwischenstellungen ergibt das Ventil einen Druck, der immer proportional zu der Kraft ist, die zum korrekten Ausgleich erforderlich ist.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt, sondern kann auf mehrere Arten abgewandelt werden. So kann das Ventil mit einem abdichtenden Kolben anstatt einer Membran 17 ausgeführt werden. -Weiter kann die Feder 18 durch eine schwächere Feder und eine Luft¬ kammer ersetzt werden, was übrigens eine gleichmäßigere Charakteristik bei nach außen gerichtetem Luftdruck ergibt. Die oben beschriebene Anwendung bei einem Schweißautomaten soll.die Funktion und die Vorteile des Ventils entsprechend der Erfindung erklären. Das Ventil hat jedoch ein großes Anwendungsbereich, in dem seine besonderen Eigenschaften ausgenützt werden können.

OMPI