Elektrische Widerstands-Stumpfschweissmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Widerstands-Stumpfschweissmaschine zum Schweissen von Kurbelwelken, vornehmlich nach der Abbrenn- methode.
Die Herstellung von Kurbelwellen im Gussverfah ren bzw. als einteiliges Schmiedeteil ist heimeichend bekannt. Ebenfalls ist das Verfahren zurr Herstellung von Kurbelwellen aufs einzelnen Schmiedestücken mit Hilfe der elektrischen Widerstands-Abbrenn-Stumpf schweissung seit langem bekannt. Das letzte Verfah ren beschränkt sich in der Praxis jedoch auf kleinere und einfachere: Weihen, da die Einspannbacken für grössere, und vielteigige Kurbelwellen sehr teuer sind. Ausserdem besitzen solche Einspannbacken nur eine kurze Lebensdauer. Die Schwierigkeiten bezüglich der Einspannbacken gehen, auf mehrere Ursachen zurück.
Betrachtet rain zunächst eine Kurbelwelle, weiche im Schweissverfahren hergestellt wurde, so wird es ersichtlich, dass die erforderlichen Schweissstellen aus Schweissungen an Kurbelzapfen (Pleuelzapfen) und aus solchen an Wellenzapfen (Lagerzapfen) beste hen. Das Anschweissen erfolgt hierbei derart, dass jeweils die entsprechenden Halbzapfen miteinander verschweisst werden. Die Schweissoperation an den Kurbelzapfen ist die viel einfachere, da die angren zenden Wangen praktisch in allen Fällen parallel zu einander verlaufen. Das Verschweissen kann also hier ausnahmslos mit Hilfe der gleichen Backen erfolgen. Diese Backen sind für die leicht zugänglichen Kurbel zapfen einfach. Anders ist es jedoch mit dem Ver schweissen der Wellenzapfen. Die Wangen der Kur belwelle stehen hier nicht oder nur .steilten parallel, sondern bilden vielmehr leinen Winkel.
Die Wangen sind um die Kurbelwellenachse verdreht. Beet der nor malen Kurbelwelle mit sechs Hüben treten zum Bei spiel Wangen auf, welches um 120 nach rechts und nach links verdreht sind, ferner Wangen mit 0 Ver- drehung. Es ,ist ohne weiteres ersichtlich, dass für die sich zwangläufig ergebenden verschiedenen Schweiss operationen auch verschiedene Schweissbacken erfor derlich sind. Aber gerade die .aus Kupfer bestehen den Schweissbacken stellen bei der Verschweissung einen nicht unerheblichen Kostenfaktor dar. Ferner russ berücksichtigt werden, dass die Abnutzung an den Backen infolge ihrer winkligen Beanspruchung hoch .isst. Ebenfalls ist die Herstellung der Backen und die Nacharbeit aus gleichem Grunde kompli ziert.
Die Schweisskosten liegen relativ .hoch, weil be reits nach wenigen Schweissungen ein zeitraubender Umbau der Schweissmaschine erforderlich ist. Auch körnen die Backensätze .nur für eine ganz bestimmte Welle Verwendung finden, was zu einer Vielzahl von Backensätzen in der Lagerhaltung führt -und nur bei grossen Stückzahlen gerechtfertigt wäre, was bei :gro ssen und komplizierten Wellen jedoch nicht der Fall ist.
Die vorliegende Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gestellt, die Frage der Einspannung einer Kurbelwelle zum Stumpfschweissen derart zu, lösen, dass es wirtschaftlich tragbar wird, auch grösste und komplizierteste Kurbelwellen mit beliebig vielen Hü ben unter beliebigen Winkeln selbst in Einzelferti gung, z. B. mit Hilfe der elektrischen Widerstands- Abbrennschweissung :herzusuellen.
Die Erfindung be rücksichtigt bereits, dass drei verschiedene Schweiss bekannt sind, nämlich das Nacheinander schweissen vorn einzelnen Stücken, ferner das, An- schweirssen zunächst aller Kurbelhalbzapfen aneinan der mit nachfolgendte@r Verschwesssuing der Weil4ien- halbzapfen und zuletzt das Verschweissen allleer Wel lenhalbzapfen mit nachfolgendem Verschweissen aller Kurbielhalbzapfen. Die Erfindung gehet beispielsweise unter an das letzte Verfahren vor.
Erfindungsgemäss wird eine elektrische Wider stands-Stumpfschweissmaschine zum Schweissen vom Kurbelwehren vorgeschlagen, welche einen ein zen trales stirnseitiges Lager für einen Kurbelwellenzap fen aufweisenden und auswechselbaren, seitlich offe nen Hohlkörper für die eine Einspannseite einfies. Werkstückes und, zum Verschweissen der Wellenzap fen, auf der andern Einspannseite eine Winkelspann vorrichtung besitzt, welche eine, drehbare Aufnahme- pZiatte mit einer nacht axialen Aufnahmevorrichtung für einen Kurbelhalbzapfen enthält.
Die Maischeine kann derart ausgestaltet sein, dass ein Trogkörper über verstellbare Spannbacken dreh fest gehaltert, jedoch zusammen mit am Maschinen schlitten festen Verstellzylindern axial verschiebbar ist. Die Winkelspannvorrichtung wird zweckmässig auswechselbar ausgebildet. Das gleiche geilt für die Trogkörper. Für das Einspannen eines nicht ge schweissten Kurbelhalbzapfens eines Kurbelwellen teiles können versitelbare Klemmleisten in einer schlitzartigen Ausnehmung der Aufnahmeplatte vor handen sein. Es kann ferner ein einseitig offener Hohlkörper, insbesondere halbzylindrischer Tragkör per, vorhanden sein, der ortsfest gelagert ist und auf einer Einspannseite nach Verschweissen der Wellen zapfen jetzt zur Verwendung, beim Verschweissen der Kurbelzapfen die Winkelspannvorrichtung .ersetzt.
Um mit erforderlicher Genauigkeit die Schweissung ausführen zu können, ist mit Vorteil der ortsfeste Tragkörper mit einem an seiner Wand befestigten Zentrierdorn wind ferner mit seitlich angreifenden Spannmitteln zurr festen Halterung der zu verschwei ssenden Kurbelwellenteile versehen. Auf der Siehe der Einspannvorrichtung, in welche sich die Kuhbiel- welle beim fortschreitenden Schweissen hineinbewegt, können innerhalb oder ausserhalb des Tragkörpers zum Abstützen der Kurbelwelle dienende, axial und/ oder senkrecht zur Achsrichtung der Kurbelwelle verstellbare Lagerböcke vorhanden sein.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb der Widerstands-Stumpfschweissmaschine beim Schweissen vom Kurbelwellen aus an einer Kurbel wange je zwei Halbzapfen aufweisenden Einzaltei- len. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zunächst nur Wellenhalbzapfen zwischen der drehbaren Winkelspannvorrichtung und einem als Hohlkörper dienenden Trogkörper über Schweissbak- ken verschweisst, die Winkelspannvorrichtung dann durch, einen ortsfesten Tragkörper ersetzt und an schliessend nur Kurbelhalbzapfen zwischen den Trog körpern verschweisst werden.
In besonderer Anpas sung der Kurbelwellenteile an die Schweissmaschine können düse Werkstücke durch Verwendung von mit den Einzelteilen ein Teil bildenden Zentrierzapfen oder von Zentrierlöchern an der den zu. verschwei ssenden Halbzapfen axial gegenüberliegenden Wan genseite versehen werden.
Die Erfindung wird an Hand der nachfolgenden Zeichnungen, Fig. 1 biss 4, erläutert, die schematische Ausführungsbeispiele darstellen. Fig. 1 isst eine Draufsicht auf die Schweissmaschine mit eingespanntem Wellenzapfen.
Fig. 2 ist eine seitliche Ansicht auf dien linken Teil der Maschine vorn der Linie II-II der Fig. 1. Fig. 3 ist eine Draufsicht auf die Schweissma schine mit nahezu vollständig verschweisster Kurbel welle und mit am einem Kurbelzapfen angreifenden Schweissbacken.
Fig. 4 ist eiirre Seitenansicht auf Fig. 3 in Rich tung des Pfeiles IV.
In Fig. 1 sind 1, 2, 3 und 4 Spannelemente, z. B. hydaulisch betätigte Zylinder oder Spindelgetriebe. 1 und 2 sind am feststehenden Teil, 3 und 4 am beweglichten Teil (Schlitten) der Schweissmaschine (nicht gezeichnet) befestigt. Die vier Zylinder betäti gen die vier Haltebacken 5, 6, 7 und 8. Diese Halte backen haben nur mechanische Aufgaben und sind nicht an dien eigentlichen Schweisskreis der Maschine angeschlossen. Zwischen den Haltebacken 5 und 6 isst eine Winkelspannvorrichtung 9 einsgeklemmt. Diese enthält eine drehbare Aufnahmeplatte 10, die ein linkes Werksstück 11 aufnimmt. Dieses ist mittels eines Zentrierzapfens 12 zentriert und in üblicher Weise mittels geriffelter Stahlbacken geklemmt.
Ein halber Kurbelzapfen 13 auf derselben Wangenseite wie der Zentrierzapfen 12 isst zwischen zwei auf dass Durchmessermass einstellbaren parallelen Leisten 14 (Fig.2) als :nichtaxiale Aufnahmevorrichtunig auf genommen. Die Aufnahmeplatte 10 ist im Körper der Winkelspannvorrichtung 9 drehbar gelagert und kann mit Hilfe einer zum Beispiel aus Schnecke 15, einem nicht dargestellten Schneckenrad und einem Motor 16 bestehenden Antriebsvorrichtung ein jeder beliebigen. Winkelstellung gehaltert werden. Zwischen den am, Maschinenschlitten befindlichen Haltebacken 7 und 8 ist ein Trog 17 eingeklemmt. An ihm ist einrechtes Werksstück 18 mit seinem Zentrierzapfen 19 zentriert und festgeklemmt. Der Schweissstrom, wird durch Strombacken, 20, 21, 22 und 23 an die Werksstücke herangebracht.
Diese Strombacken sind in bekannter Weise durch flexible Leitungen mit dem Maschinentransformator verbunden (nicht ge zeichnet) und werden durch Druckzylinder 24, 25, 26 und 27 an die Werkstücke zur Kontaktgarbe an gedrückt. Blei diesen Strombacken handelt es sich um einfache Kupferklötze ohne besondere Formgebung, ,nur mit prismatischer Ausnehmung zurr Anpassung an dien runden Zapfen. Ein Satz solcher Backen kann nicht nur für sämtliche Schweissungen einer Welle, sondern sogar für Wellen verschiedener Grösse und Ausführung benutzt werden.
Diese Arbeitsweise beim ersten Abschnitt der Kur belwellenschweissung isst folgende: Die Maschine wird auf genügende Öffnung zwischen Schlitten und fest stehendem Teil auseinandergefahren und die Werk stücke 11 und 18, d. h. Wange mit je zwei Halb zapfen in ihre Aufnahmen, gebracht, zentriert und mechanisch festgespannt. Hierauf wird durch Be tätigen der DrehieInirichtung (Eins:chaliten des Motors 16) das Werkstück 11 in die gewünschte Winkelstel- lung gebracht. Dann werden die Strombacken 20 bis 23 durch Einschalten der Zylinder 24 bis 27 ange drückt, die Maschine eingeschaltet und der Schweiss prozess der Kurbelwellenhalbzapfen 13a n der be kannten Weise vollendet.
Hierauf kann nach Lösen der Strombacken und der Zentrierspannung die Ma schine auseinandergefahren und das geschweisste Stück entnommen weiden. Beim Abarbeiten des Stauchgrates können gleichzeitig die nun nicht mehr gebrauchten Zentnerzapfen 12 und 19 abgearbeitet werden. Nachdem sämtliche Wellenzapfen der Kur belwelle unter dem ihnen eigentümlichen Winkel ge schweisst worden sind, wird der einzige notwendige Umbau der Maschine vorgenommen. Dieser kleine Umbau isst erheblich :einfacher vorzunehmen als eiin Backenwechsel, wie ,er bisher nötig war, da .es sich hier nur um den Austausch eines einzigen Teiles, nämlich der Winkelspannvorrichtung 9, handelt, die auch nicht angeschraubt ist, sondern nur in den Halte backen geklemmt wird.
In Fig. 3 und 4 ist der Zustand der Maschine nach dem Umbau gezeigt. Die Winkelspannvorrich tung 9 wurde nach Lösen der Haltebacken 5 und 6 herausgenommen und durch einen zweiten, kürzeren Trog 28 ersetzt. Bei dem nun folgenden zweiten Arbeitsabschnitt werden nur Kurbelzapfen ge schweisst. Charakteristisch hierfür ist, dass die Wan gen stets parallel stehen; eine Drehvorrichtung zur Einstellung einer Winkelstellung ist daher nicht mehr nötig. Dagegen treten jetzt an beiden Seiten bereits angeschweisste Teile auf, die unter beliebigen Win keln stehen können. Deshalb wird rechts bzw. links der Schweissstelle genügend Platz freigelassen, um die unter Winkeln stehenden Teile aufzuneh men. Dieser Forderung trägt die Trogform Rechnung.
Sire zeigt eine halbzylinderförmige Ausnehmung, deren Radius so gross ist, dass die grösste für diesen Trog vorgesehene Kurbelwelse Platz findet.
Schweissteile oder Werkstücke werden jetzt .ein mal in den Trog 28 mit der Lagerstelle 32 und an- ders.eits mit dem Gegenstück in den Trog 17 mit der korrespondierenden Lagerstelle 30 eingelegt, und zwar so, dass alle Wangen paarweise parallel sind. Die Lagerstellen in, den Trögen sind zweck mässig masslich einstellbar. Das Werkstück wird wie derum an der Trogwand zentriert und festgespannt.
Die Zentrierung erfolgt entweder mit Hilfe eines ver lorenen Zentnerzapfens, jedoch ist es in vielen Fällen einfacher, an der Trogwand einen Zentrierdorn vor zusehen, welcher in eine Zentrierbohrung an einem Kurbelzapfen eingreift. Anderseits weisen die Kurbel zapfen zur Herabsetzung der Trägheitskräfte häufig Bohrungen auf, so dass dann diese zum Zentrieren verwendet werden können. Es isst nun ersichtlich,
dass nacheinander die Kurbelhalbzapfen aneinander verschweisst werden können und die Kurbelwelle in folgedessen immer weiter in den Trog 17 auf der rechten Seite der Einspannvorrichtung versetzt wer den können. Um nun bei schwereren Kurbelwellen Verbiegungen oder dergleichen vorzubeugen, kann im Trog 17 ein Lagerbock 29 oder auch mehrere Lagerböcke vorgesehen werden, weiche axial ver stellbar sind und zusätzlich senkrecht zur Kurbel wellenachse verstellbar ausgebildet sind.
Diese um greifen bzw. unterstützen ein oder mehrere Wellen lager, so dass die gesamte Kurbelwelle keinen Biege beanspruchungen von nennenswerter Grösse mehr unterworfen wird. Du roch Verschweissen der Kurbel halbzapfen 33, 34 der Teile mit vorverschweissten Wellenhalbzapfen 13a entsteht die fertige Kurbel welle 31.
Die beschriebene Schweissmaschine isst jedoch nicht auf ausschliesslich auswechselbare Trogkörper beschränkt. Der Trogkörper 17 kann dementspre chend unter Weglassung der Haltebacken 7 und 8 wie auch der Antriebszylinder 3, 4 fest am Maschi nenschlitten angeordnet sein. Sie würde sich dann in diesem Falle für die Serienherstellung gleicher Kur belwellen nach vorstehendem Schweissverfahren eig nen.
Durch die beschriebene Schweissmaschine wird auch erreicht, dass die Schweissstromzuführung durch Kontaktbacken erfolgt, die nur am zu schweissenden Zapfen anliegen, während gleichzeitig die mechani sche Fixierung, Zentrierung und Winkeleinstellung der Schweissstücke sowie ihre Abstützung gegen die Stauchkraft von: getrennten mechanischen Elementen vorgenommen wird, welche leicht auswechselbar in Haltebacken der Maschine eingeklemmt sind.