CN1010665B - 摩擦焊设备 - Google Patents

Abstract

在一种将两个工件摩擦焊接在一起的方法中，一个工件往复运动而另一个工件压靠在其上。产生足够的摩擦热之后，停止相对运动，工件焊接在一起。设备包括实现顶杆11的往复运动和使其行程迅速减小至零的机械装置。后者包括可转动的偏心3、3′，由挠性片7、7′与往复元件5、5′连接的随动件。往复元件又由挠性片10、10′与摆动连接体的两对置端8、8′联接。连接体中部由挠性片12与顶杆连接。两偏心同速旋转。同相时，使连接体和顶杆往复运动，异相时，连接体和顶杆保持静止。调节装置41使两偏心在旋转时可迅速改变相位。

Description

本发明涉及摩擦焊设备。

在一种产生摩擦热以将两工件摩擦焊接在一起的方法中，将第一工件往复运动同时与另一个即第二工件接触，第一和第二工件互相压靠在一起，使它们之间产生摩擦热。

当产生的热量足以完成焊接时，停止两工件之间的相对往复运动，将两工件压靠在一起使它们焊接在一起。在产生摩擦热时，第二工件通常保持静止，或基本上静止。在随后的本发明的叙述中，是假定第二工件确实保持静止，或基本静止。但是可以理解，在应用本发明时，在产生摩擦热阶段，也可以使第二工件相对第一工件往复运动，或以某些其它方式移动。

在设计使第一工件往复运动的机械装置时会有困难。当待焊接在一起的工件是由金属制成的，并且在焊接前要把温度升到较高值时，困难就更加严重。造成困难的事实是，例如必须使第一工件快速往复运动，其典型的速度是每分钟介于1000到6000次往复，每个往复被认为是一个完整的循环运动，因此，例如往复运动如果是简谐运动形式，则每个往复是一个整360°的运动。还会造成困难的事实是，其必须克服的摩擦阻力不仅相当大，一般在50至100吨之间，而且在摩擦生热期间要变化。另外，当已经达到所需温度时，工件之间的相对移动必须迅速停止，然后在工件被焊接以前，通常要把两工件放置在予定的相对位置。

上面所考察到的问题，使人们提出了采用一种具有可变偏心距离凸轮的转轴的建议。这样，从轴上输出的能量在摩擦生热时可以从具有大偏心距离的部分获得，而在将两工件放置在它们的预定相对位置时则可 从轴上偏心距离基本为零的部分获得。

美国专利US3，542，275公开了一种具有可变偏心距离装置的公知摩擦焊机的实例。由马达驱动的轴具有一个绕其自身轴线旋转的轴向杆部，还有一个与轴的旋转轴线相倾斜的成角度的轴颈部。该轴颈部包括一个圆筒，圆筒的第一端对中配置在旋转轴线上，圆筒的另一端，即第二端从旋转轴线向横向移位。这样，当轴旋转时，轴颈部描绘出一个锥形包络面。有一根连杆，其一端通过轴承与轴颈相连，其另一端与往复块相连。该连杆可沿轴颈的轴向长度移动，以改变往复块的位移，从当连杆位于轴颈第一端时的零值变到当连杆位于轴颈第二端时的最大值。这样，该轴颈起一个可变偏心距离的凸轮的作用。

当涉及到较大的力的时候，US3，542，275所公开的摩擦焊机的使用是不满意的，因为其轴，特别是其轴颈总是不平衡的。另外，作用在与轴颈相连接的轴承上的载荷，在轴颈的每次旋转时从轴承的一端移向另一端，当涉及到较大的力时所有这些问题变得特别难于解决。

本发明的一个目的是提供一种摩擦焊设备，它不需要采用上述种类的可变偏心距离装置，但却可获得同样的效果。

本发明的第一方面包括用于摩擦焊的设备，它包括机械装置，具有传动装置，在运转时使第一工件相对第二工件往复运动，以便在两工件之间产生摩擦热。有第一驱动件工作时产生往复运动，有第二驱动件工作时产生往复运动，其频率与第一驱动件的相同。有调节装置工作时使第一和第二驱动件的相位差在所述驱动件运转时可被调节。还有积分装置，工作时使所述传动装置产生往复运动，该往复运动是第一和第二驱动件的往复运动的函数，其幅度可以通过对调节装置的适当调节而减小至零。积分装置包括可摆动的连接体，第一驱动件由第一联接装置与连接体的第一部分联接，第二驱动件由第二联接装置与连接体的与所述第一部分相间隔的第二部分联接，所述传动装置被联接到连接体的与其第 一和第二部分相间隔的第三部分上。

各驱动件的往复运动最好是简谐运动，使传动装置的往复运动也是简谐运动形式或大致是简谐运动形式，是两个相同频率的简谐往复运动的合成。

在进行摩擦焊时，通常需要并且实际上常常是很重要的是，在第一和第二工件被加热之后和被焊接之前，要把它们放置在予定的相对位置。当使用本发明的设备时，就有可能实现这一目的。因为调节装置的使用可以在焊接过程的适当阶段，使传动装置的往复运动的幅度迅速而逐渐地减小至零。

使用依照本发明第一方面的设备的特别有利之处是可以不需要采用有各种偏心距离的偏心。这是重要的，因为使用有不同偏心距的偏心存在问题，特别是存在平衡这种偏心所涉及的问题。

传动装置与之联接的连接体的所述第三部分，最好是在所述第一和第二部分之间。另外，第一和第二驱动件的往复运动幅度最好相等，而连接体的第三部分最好配置在第一和第二部分的中间。当采用这种布局，设备在运转时，当第一和第二驱动件彼此完全异相时，就会使连接体的第一和第二部分反向移动，而连接体的第三部分保留在原处，从而不使传动装置移动。但是，当第一和第二驱动件互相同相或只是部分异相时，连接体的第三部分进行往复运动，于是使传动装置进行往复运动。第一和第二驱动件彼此愈接近完全异相，传动装置的往复幅度愈小。但是，在此同时，传动装置所能施加的最大力增加，这是由于其往复幅度减小的缘故。

最好第一联接装置是挠性的，其一端固接到连接体的第一部分上，第二联接装置也是挠性的，其一端固接到连接体的第二部分上，运转时，连接体和联接装置之间产生的相对运动由联接装置的挠曲所适应。

挠性联接装置的使用就排除了在其和驱动件之间或其和连接体之间 设有任何可绕枢轴转动的连接件的需要。这可以大大简化设备的设计工作，因为可以理解，例如，如果使用刚性联接装置将各驱动件与连接体联接，各联接装置的一端可转动地连接到连接体上，各转动联接装置在运转时将承受较大而迅速改变方向的力，同时承受较小角度的往复旋转运动。这种转动联接件无疑地需要较大的支承表面，并且难于满意地进行润滑。某些情况下那些困难并非不可克服，但是通常更喜欢使用挠性联接装置。

各挠性联接装置最好包括直线片，至少在其大部分长度上最好有均匀的矩形断面。挠性联接装置的两端部可以逐渐增加厚度，以逐渐增加刚性。

可以理解，在整篇本说明书中，包括权利要求书，术语“固接”（anchored）当被用以描述设备的挠性零件与设备的某些其它零件的连接时，意味着表示一种连接形式，它使得两零件在连接点处没有相对运动。此外，术语“固接”也用以包括将挠性零件与另一个零件整体制成的这种结构。

第一和第二驱动件的每一个最好包括可转动的输入件;往复的输出元件，连接体的有关部分由有关的联接装置联接到该输出元件上;还有转换装置，将输入件的旋转运动转换成输出元件的往复运动。各转换装置可能包括可由有关的输入件转动的偏心件，而输出元件可仅仅包括由偏心件驱动而沿轨道运行的随动件。随动件的沿轨道运动可以被认为是两个互相垂直的往复运动的合成，其中一个往复运动用来使连接体的有关部分移动。联接装置在随动件和连接体之间工作，它如果是刚性的，就必须在其两端上能够万向转动，如果是挠性的，它就必须能够在任何方向上挠曲。通常认为这种装置是不适当的，特别是当两工件之间的相对运动阻力比较大的时候更是如此。

因此，第一和第二转换装置的每个最好包括可由有关的输入件转动 的偏心件，由偏心件驱动沿着轨道运行的可往复随动件，以及在随动件和有关的输出元件之间工作的连接装置，而所述调节装置工作时改变两偏心件之间的相对相位。

各连接装置可包括滑动装置，它允许随动件和其有关的输出元件在一个方向上相对运动，但阻止随动件和其有关的输出元件在横截于所述一个方向的方向上相对移动。转换装置就象一个苏格兰曲柄。在一个特定的结构中，偏心件包括一个穿过组成随动件的滑块的销子。滑块可沿输出元件上的槽的长度方向滑动，该输出元件被限制只能在垂直于槽的方向上移动。在运转时，当滑块沿其轨道运行时，它使输出元件往复运动。

虽然这种装置可以令人满意，却产生了润滑的问题。因此，在一种最佳装置中各联接装置是挠性的，其一端固接到有关的随动件上，另一端固接到有关的输出元件上，随动件和输出元件之间的相对移动由联接装置的挠曲所适应。

在任何使用偏心的结构里，最好有制动装置，在调节时对偏心的相对转动施加扭矩阻力。

在装置中，有第一和第二挠性联接装置分别固接到第一和第二输出元件上，有另一对第一和第二挠性联接装置各在其一端固接到有关的输出元件上，则最好安排这两对有关的联接装置，使其只能够在与彼此垂直的方向上挠性。这种布局使刚性增加。各联接装置及其有关的联接装置最好以相同方向从有关的往复输出元件伸出。这种配置通常使设备比其它的配置情况更加紧凑。

在任何形式的带有转动输入件的设备中，调节装置最好包括与第一转动输入件连接的第一螺旋齿轮，和与第二转动输入件连接的第二螺旋齿轮，两个螺旋齿轮同轴，具有反旋向，耦合装置与齿轮啮合，在旋转时可沿轴向移动，改变两螺旋齿轮之间的角位置关系，从而改变两输入 件之间的角位置关系。

传动装置最好由主挠性装置固接到连接体上，主挠性装置的一端固接到传动装置上，其另一端固接到连接体上，当第一和第二驱动件不同相时，传动装置和连接体之间在运转时产生的相对角运动，由主挠性装置的挠曲所适应。连接体最好包括一对平行相间的板，主挠性装置在其间伸展。这种配置再次可以获得紧凑的结构，并且使连接体的摆动轴线基本上与主挠性装置的挠曲轴线同轴。在那些形式的设备中，联接装置是挠性的，并带有主挠性装置，那些联接和挠性装置最好包括挠性片，它们互相平行，长度相等，以相同方向从连接体伸展，其配置使得在运转时，当连接体摆动时，那些片以相同方式一致挠曲，以致传动装置相对于第一和第二驱动件的合成位置，与片在挠曲时的实际长度的变化无关。

传动装置最好与一个挠性膜板的中部固接，膜板强制传动装置沿着直轨迹往复运动。

设备的各个往复零件最好由配重进行平衡，摆动装置限制配重的移动方向，使与零件的移动方向相反。

设备最好还包括用于所述第二工件的安装装置，和将所述第二工件压靠往复运动的第一工件的压力装置。最好所述机械装置安装在固定支撑上，而压力装置独立地安装在所述固定支撑上。

下文通过实例并结合附图详述本发明的一个实施方案，附图图面说明如下：

图1    为实施本发明的摩擦焊设备的原理说明图;

图2    为实施图1中所示原理的摩擦焊设备的侧视图，为简明某些零件被省略;

图3    为从图2右侧看去的设备的放大侧视图;

图4    为图2所示设备的放大俯视图;

图5    为沿图2的5-5线的放大剖视图;

图6    为沿图2的6-6线的放大剖视图;

图7    为图6某个细节的更大比例的局部剖视图;

图8    为一个挠性片端部的剖视图，显示其固接到设备的另一部分的情况。

图1    的示意图描述了实施本发明的摩擦焊设备。图中只显示了设备的一部分，图中右侧被省略的部分与图中所示的部分相似，设备对称于其中心线1。为简化叙述起见，中心线1左边所示的零部件用标号表示，而中心线右边的零部件则用加上撇号（′）的同一标号表示。

设备包含刚性的固定机架，图1中未显示。设备还包含可旋转的驱动件2，它构成一个输入件。驱动件2上的偏心件3装有随动件4。可往复运动的输出元件5由挠性联接装置6与随动件4连接。元件5安装在导向器（图1中未显示）上，强制其沿直线轨迹往复运动。连接联接装置6包括两对挠性金属片7。零部件2至7一起构成第一驱动件，其中的零部件3、4和6构成转换装置，运转时将驱动件2的旋转运动转换成元件5的往复运动。元件5的中心部分用一个构成挠性联接装置的挠性片10与积分装置的一个端部8连接，积分装置在图中以简单刚性梁9显示，它构成一个连接体。梁9的中心部分用一个主挠性片12与刚性往复顶杆11的一个端部连接，主挠性片12固定到顶杆和梁上，构成主挠性装置。顶杆11的安装应使其可沿纵向方向往复运动，而不能在其它方向上运动。为此，将顶杆11的中部与挠性膜片13的中部连接，膜片13的外缘被固定到设备的固定机架上。

设备的往复零件装有平衡装置。图1中所示为往复输出元件5、梁9和顶杆11的平衡装置。往复元件5的两端部分别用挠性片16和17与一对摇座14和15连接，挠性片16和17固定到元件和摇座上。挠性片18和19分别固定到摇座14和15的另一端，并且也固定到相应的圆柱形配重20和 21上。配重20和21安装在导向器上（图1中未示），强制它们只沿着平行于它们的纵向轴线的直线轨迹移动。摇座14和15的中心分别安装在转轴22和23上，转轴安装在一个固定在设备机架上的支座（图1中未示出）上。主挠性片12与之连接的顶杆11的那端部也用挠性片25和25′与一对摇座24和24′的端部连接，该挠性片固定到顶杆和摇座上。摇座24的中心安装在转轴26上，转轴安装在一个固定到设备机架的支座上，而摇座的另一端部借助于一个固定到摇座和配重的挠性片28与圆柱形配重27连接。象配重20和21那样，配重27被强制只能沿着平行于其纵向轴线的直线轨迹移动。

驱动件2和2′可以用一台公共的电动机（图1中未示出）使其转动。设有调节装置（图1中也未示出），使驱动件的相对相位，从而是偏心件3和3′的相位可被调节。

在运转时，驱动件2和2′同速旋转。偏心件3使随动件4沿轨道运行，即沿圆形轨迹运行，但不是整体旋转。这种沿轨道的运行，引起输出元件5的往复运动，随动件4和元件5之间的相对横向移动被挠性联接装置6的挠性片7的挠曲所适应。元件5的往复运动通过中介物连接片10传输到梁9的端部8。当偏心件3和3′彼此准确同相，片10和10′的往复一致，就使梁9的整体进行往复运动而没有任何摇摆运动。然而，当偏心件3和3′彼此准确地180°异相，片10和10′的往复互相异相，结果梁9绕其中心来回摆动，而没有整体移动。梁9的两端部8和8′相对于输出元件5和5′的合成微小角运动被片10和10′的挠曲所适应。当偏心件3和3′处于任何其它不同相的关系时，梁的合成运动结合了整体运动和摇摆运动。如果调节装置的调节使偏心件从一种一致转动的状态变换成一种彼此180°异相的状态时，梁的中部的整体移动幅度从最大值逐渐减小至零。此外，梁的中部的最终位置，是当梁整体往复运动时其行程的两端点之间的一半位置。梁9的中部的整体运动由主挠性片12 传输给顶杆11，而梁的任何摇摆运动由主挠性片12的挠曲所适应。

联接装置6、元件5和梁9的端部8的往复运动被配重20和21的往复运动所平衡，配重的运动方向总是与联接装置、元件和端部相反。这是由摇座14和15绕其转轴22和23摆动来实现的。摇座和元件5、配重20、21之间产生的相对角运转由挠性片16、17、18和19所适应。其余部分，如梁9的中部和顶杆11的往复运动同样也由配重27和27′的运动所平衡。当摇座24和24′绕其转轴26和26′摆动时，摇座和顶杆、配重27、27′之间的角运动被挠性片25和28所适应。在工作时，平衡装置的作用是保证机架的整体受到很小的或者没有受到企图要使其往复摇动的合成往复力。梁9的角摆动并没有被平衡，只有梁的位移往复运动成分被平衡。为此目的，梁被处理成好象有三个独立的部分：两个端部8和8′及余下的中部。如上所述，两端部由配重20、21、20′和21′所平衡，而中部由配重27和27′所平衡。这种平衡问题的综合解决方案，使梁可以不需要单独的配重，并已发现这完全满足要求。

图1    所示的设备是按下述方式运转的。两个待焊在一起的工件中的第一个（未示）固定到顶杆11的远离主挠性片12的一端，而两工件中的第二个横向压靠在第一个工件上，被强制不随第一工件往复运动。使电动机运转，带动驱动件2和2′旋转，调节调节装置，使第一工件往复运动。当两工件之间产生足够将两工件焊在一起的摩擦热之后，调整调节装置，使偏心件3和3′异相，以使第一工件停止往复运动。两工件继续被压靠在一起，互相焊接。

可以理解，第一工件的重量可以通过对配重27和27′的重量的适当选择或调节来平衡。

同样可以理解，在完成焊接时，不需要将驱动件2和2′停转。

依照本发明的设备的实际实施方案在图2至7中显示出来。将变得更清楚的是，设备的布局与图1中所描述的不同，但是在所有主要方面， 实际装置的零部件与图7中所示的相同，它们以同样的方式互相连接，以同样的方式工作。设备的构造比较复杂，附图中作了小量简化以便更清楚的描述本发明。例如，多数设备的外壳29，其某些视图被局部省略掉。

将描述设备处于其主要使用的布局方位。然而，如下文中更详细说明的那样，设备可以在不同布局方位进行使用。

设备打算供金属工件焊接在一起用。在运转时，顶杆施加的力不超过15吨力，顶杆实现每分钟约4500次的往复运动，其最大行程为6mm。

设备包括紧固的装配式金属底座30。在底座上的支柱31支撑着水平伸展的厚金属底板32。在底板32上的八根管状金属立杆33支撑着厚金属顶板34，顶板34与底板32平行。金属主杆33焊接到底板32和顶板34上，但在运转时，要避免焊缝受到拉伸，因此用处在拉伸状态下的拉紧螺栓，作用在立柱和板之间，使焊缝总是受压。这样构成的刚性构架在使用时容纳总重量少于一吨的零部件，在使用时可以承受约70吨力的往复力。八根在底板32上的附加管状金属立柱35支撑着厚金属焊机面板36，后者在顶板34上面很小的间隔处。由于在顶板和焊机面板36之间没有直接的联接，顶板在工作时承受的往复力不会传递到焊机面板上。

电动机37安装在底座30上面的支座38上。电动机37驱动主轴39，主轴39构成上面涉及到的驱动件2（或第一旋转输入件）。套筒40构成驱动件2′（或第二旋转输入件），套筒可转动地安装在轴39的一部分上，与电动机间隔开。轴39和套筒之间的角位置关系由调节装置41控制。这在图5的剖视图中显示。

螺旋花键齿轮42利用安放在环形槽内的固定装置43固定在套筒40的端部，环形槽的内壁由套筒界定，而其外壁由齿轮界定。固定装置43在图7中以放大比例显示。锥形断面的环44与环形槽的内壁啮合，而相同断面的环45与外壁啮合。楔环46和47与环44和45的斜面啮合。围绕环的 圆周上以均匀间隔配置螺丝。诸如螺丝48的各个螺丝体穿过楔环47中的孔，与环46中的螺纹孔啮合。当螺丝被拧紧时，环44和45受弹性变形，分别与套筒40和齿轮42紧密相接，从而将它们紧固在一起。在工作时，当各种载荷施加到套筒和齿条时，固定装置的零件上的受力变化，但正常情况下不会降至零，其结果装置没有变松或被损坏的可能性。

推力轴承50作用在齿轮42和第二螺旋花键齿轮52的轴向延伸部51之间。与固定装置43类似的固定装置53和54，将齿轮52固定到主轴39上。固定到齿轮52上的杯形延伸部55安放有推力轴承56，轴承56作用在延伸部和固定到活塞杆58一端的组合凸出部57之间，活塞杆58组成活塞-缸筒液压装置的一部分。如图2中所示，活塞杆58穿过液压装置的缸筒59，并固定到与设备底座30连接的支架60上。当液压装置工作时，缸筒59在活塞杆58上沿轴向移动。与缸筒59连接的延伸部61安放轴承62，轴承62作用在延伸部和连接在组合套筒64一端的环形件63之间，套筒沿轴向伸过齿轮52和42。带有内螺旋齿的环65和66装配在套筒64内，分别与齿轮42和52的花键啮合。两齿轮上的花键为反旋向的。

在运转时，当调节装置处于图示的状态，由电动机37带动的主轴39的旋转带动齿轮52旋转，齿轮52又通过套筒64和带内齿的环65和66的中间作用而带动齿轮42旋转。调节装置随后被操动，将缸筒59移向其反向端位置，套筒被拉向右边，如图2和图5所示。当带齿的环65和66沿着齿轮42和52的花键移动时，两齿轮相对反向旋转，齿轮固定在其上的套筒40和主轴39也反向旋转。总的相对转动量是180°。

在调节装置运转期间，主轴39和套筒40旋转转一段时间。在这一段旋转时间，它们各由偏心件承受扭矩的变化，其原因如下：当偏心件3和3′之间的相位差是在0°至180°之间的任意值时，第一工件往复运动，受到很大的摩擦阻力，例如是15吨力左右。在主轴39和套筒40旋转的期间，随动件4和4′之一升高，而另一个下移。升高随动件的上移速 度通常与另一个随动件的下移速度不相等，因此产生顶杆11向上或向下的合成移动。拿顶杆上升的情况来说，这是上升随动件的移动快于下降随动件的移动的结果。当这种情况发生时，上升随动件将对梁9施加作用力，梁9将企图强迫下降随动件向下移，其下降实际上由其关联的偏心件控制。因此，这时偏心件受到一个企图使其推向前转的扭矩，而不是使其企图反向旋转通常承受的扭矩。

偏心件受到的变化扭矩的作用方向迫使套筒40相对于主轴39在一个转向和在另一个转向上交替旋转。扭矩按该方式变换会使带齿的环65和66相对于齿轮42和52撞击而导致损坏。为防止该现象，设有制动装置67，在套筒和主轴之间连续工作。制动装置在调节期间内提供的阻力克服偏心件施加的交替扭矩的作用，以致总扭矩，即随动件作用的扭矩和制动装置作用的扭矩的总和，总是作用在单方向上，以致经得住套筒与主轴之间的相对转动。

制动装置67的细节示于图6。环形体68利用与装置43相同的固定装置69固定在主轴39上，而环形体70利用相同的固定装置71固定到套筒40上。互相贴合的制动盘72和73安置在环形体68和70之间。销钉74将制动盘72固定住，使其不能相对于环形体68转动，而销钉75将盘73固定住，使其不能相对于环形体70转动。制动盘的外部放置在环体70和用螺丝77固定到环形体70上的垫环76之间。在环形体70中的支承环78贴住盘73，并由一组蝶形弹簧79使其压向盘73，簧79相隔一定距离地围绕支承环78靠在支承环78上。簧79与环形体70中的相关螺丝80靠紧。

如图2所示，主轴39以可转动的方式安装在一对用螺栓-螺母组件82固定到底板32上的沿轴向隔开的轴承组件81上。套筒40可转动地安装在一对用螺栓-螺母组件84固定到底板32上的沿轴向隔开的轴承组件83上。该四个轴承组件有相同的结构。其中一个组件83的局部示于图6，其中的斜的锥形滚柱被显示为作用在环85的截锥面和环86的截锥面之间， 环85锁紧在套筒40上，而环86固定到固定在零件87上。

套筒40在轴承组件83之间做成带有偏心部分，该偏心部分是上面参照图1所述的偏心件3的具体装置。主轴39在轴承组件之间做成类似的偏心部分3′。偏心的轴线与主轴及套筒的公共轴线相距3mm。其配置应使调节装置41的动作，能将偏心从互相同相的状态调节到180°异相的状态，偏心3和3′在随动件4和4′内旋转。如图6所示，锥形滚柱轴承88作用在偏心3′和随动件4′之间。圆盘在偏心3′的每一侧锁紧在套筒40上，其中一个圆盘89显示于图6中。类似的圆盘在偏心3的每一侧上锁紧在主轴39上。四个圆盘中的每一个在靠近其周边处安装一个配重，在圆盘89上示于90。其配置应使每个带有其有关的一对配重的偏心的质量中心位于轴39和套筒40的旋转轴线上。

底板32上的通孔91容纳随动件的部分及其关联的联接装置6和6′。从图3中可以看出，联接装置6′的每一对金属片7′是由单片金属片制成的。各片的两端逐渐增加其厚度，并且汇合到相连的端块上。将联接装置6′固接到图示形状的可往复运动的元件5′上。元件5′的中心腹板92的形状为矩形的，其两相邻角部被除去。加强凸缘93沿着腹板的上、下缘伸展，而一对平行定位凸缘94在凸缘93的中部垂直伸展。上下轴承座95（在图3中被省略，但示于图2）伸入定位凸缘94之间的槽内。轴承座安装在固定在立柱33上的横构件96上，限制元件5使其只能垂直地往复运动而不能以其它方式运动。在图3中清楚地显示了摇座14′和15′，挠性片16′、17′、18′和19′，配重20′和21′以及转轴22′和23′。转轴22′和23′穿过固定在顶板34上的支座97。配重20′和21′伸过固定在立柱33上的固定板99内的环形支承环98，可在那些环中轴向滑移。

在图1中，片10被显示为从元件5远离偏心3向上伸出。但是在实际的具体装置中，片10向下伸展。同样，片10′也从元件5′向着偏心3′向下伸展。片10′安置在成对的挠性片7之间。此外，在图1中，侧片 10和所有挠性片一样，被显示为是可沿侧向，即沿着图面平面挠曲。而在实际的实施方案中，如图2和图3所示，片10′被转过90°，并且可在垂直于片7′的方向上挠曲。侧片10′的远离元件5′的一端与一个扩大座100′制成一体，座100′放入底板32的相邻孔91中。

由偏心3驱动的零部件与上述的由偏心3′驱动的零部件相同，不再叙述。和以前一样，由偏心3′驱动的零部件标以带撇号的标号。

座100和100′与梁9的两对置端连接，在本发明的实施方案中，梁是由一对刚性的平行板101构成的。如图2所示，每个板的形状是矩形的，其两相邻角被除去。主挠性片12在两板101之间延伸，并安置在联接片10的中间位置。主片12的底端与座102（图2）制成一体，座的端部紧靠着板101底下延伸并与板固定。在运转时，当偏心3和3′互相不同相时，梁9往复摆动。由于联接片10和10′及主片

都等长，并且互相平行放置，梁的摆动导致三个片都以相同方式挠 。其结果，三个片的上端互相保持成一直线，例如，当一个侧片的上端上升而另一个片的上端下降相同距离时，主片12上端的位置保持不变，尽管这时主片的底端可能由于片的挠曲而稍许上升。

当梁9如上所述摆动，且主片12挠曲时，围绕其产生摆动或倾侧的轴线在主片底端上面稍高的位置水平伸过主片。轴线的精确位置可由经验最佳地确定出来。最好使梁绕其摆动的轴线通过梁的质量中心，为此在板101上制成孔103。枢轴104与摆动或倾侧轴线同轴，它从板101向外伸出，可在座105内旋转，可在底板32上安装的平行导向板106之间垂直滑移。这种布置限制梁的运动，防止其向着两端，即在图2中的向右或向左方向移动。不然，随着联接片10和10′及主片12的挠曲可能发生这种向着两端的移动。

主片12的上端终止于沿水平面延伸的矩形形状的整体顶板107。板的垂直边缘面被切削加工，可在两个可调地安装在立柱33上的支承垫 108之间滑移。从板107顶面垂直向上伸展的顶杆11具有H-形的断面，在其每个上端有水平隔板。这样顶杆的两侧有垂直扩展的凹部。片25和25′安放在那些凹部内，片的底端固定到在顶杆底端的隔板上，该隔板固定到主片的顶板107上。片25和25′的上端分别固定到摇座24和24′的内端上，它们伸入顶杆的凹部的上端。支轴26与支轴22和22′沿轴向成一直线，而支轴26′与支轴23和23′沿轴向成一直线。配重27和27′被限制只能沿垂直方向移动，与配重20、20′、21和21′被限制的方式相同。

顶杆的上端安置在顶板34上的中心孔内。顶杆11的上端固定到挠性膜板13的中部，膜板允许顶杆垂直往复运动，但阻止其水平移动。膜板的外缘部分放置在顶板34上。在工作时，当顶杆以6mm的最大行程往复移动时，尽管膜板的外缘部分固定到顶板上，该运动可由膜板的弹性变形所适应。膜板可以是圆形轮廓的薄金属板。或者是十字形状的薄金属板，这种情况，膜板可以由圆盘制成，将四个近似于四分之一圆形状的部分除去。

工件夹持器109固定在顶杆11的顶面上。顶杆11从焊机面板36的中心孔垂直向上伸出，该中心孔与顶板34上的中心孔成一直线。

支撑件110固定到工件夹持器109的一侧。挠性片111各在支撑件的一侧延伸，其一端与支撑件固接，另一端与安装在焊机面板36上的刚性支撑结构112固接。活塞-缸筒液压装置114的缸筒113在片111之间与结构112相接。部件的活塞杆115与平面形状为H形的托架116连接。托架的平行侧臂117装有纵向伸展的支承板118。支承板118由可调地安装在支撑结构120上的支承垫119啮合住，在滑架的两侧各将一个支撑结构120固定到焊机面板36上。第二工件夹持器（图中未示）安装在托架内。

工件夹持器109的底部装有定位器121，它包含一对从夹持器两侧伸 出的带锥度的楔形头。与楔形头成互补形状的定位爪122安装在杆123的内端，杆123可在焊机板面36的孔内轴向移动。杆的外端固定到活塞-缸筒液压装置124的活塞杆上，液压部件的缸筒固定到焊机面板上。

设备按下述方式工作。待焊接在一起的金属工件，其一固定在工件夹持器109上，另一个固定在托架116上的工件夹持器上。两个工件的互相对接平面在垂直于活塞-缸筒液压装置114的轴线的垂直平面内。开动电动机37（如果还未开动），调节调节装置41，使偏心3和3′互相同相。这导致顶杆11和第一工件以6mm的最大行程往复运动。开动活塞-缸筒液压装置114，将第二工件压向第一工件。对由第二工件施加到往复运动的第一工件上的力的反作用力被传输给支撑件110，然后通过挠性片111的拉伸传递给缸筒113与之相接的支撑结构112上。按该方式，反作用力不作用在焊机面板36上。此外，其布置最好使工件的相互对接面的中部与片111的中心平面同处一个水平面上。这有助于避免对接面由垂直方向受力。

当两工件之间产生足以将工件焊接在一起的摩擦热之后，尽快开动调节装置41，使偏心3和3′彼此180°异相。这导致顶杆和第一工件的往复运动幅度降至为零。虽然顶杆的往复运动已经停止，其相对于底板32的垂直位置很可能是不固定的。这一部分是由于设备零部件的残余压缩或拉伸的作用的结果，一部分是由于待焊接在一起的工件之间作用有残余摩擦力的结果。为了将工件夹持器109精确放置在焊机面板36的相对位置上，将部件124动作，它们使爪122夹住定位器121的锥度头，将定位器和工件夹持器带到一个相对于焊机面板的预定位置上。

液压装置114继续施加力，迫使工件紧密接触，使其被焊接在一起。焊接完成之后，开动装置114，缩回其活塞杆115和将托架拉回，以便将焊好的工件卸下。新的待焊工件可以再放置在位，并进行焊接，不需要停止电动机37。

需要时，设备的操作可以变化，调节调节装置41，使偏心3和3′在产生摩擦热期间，不是异相180°而是只异相较小的角度。其结果是虽然往复的幅度减小，但有增大的力传递给顶杆。另一方面，设备可以进行变化，使偏心的最大异相范围小于180°。

设备打算主要地在前文所述和图中所示的方位进行运转，即主轴39的轴线是水平方向，而顶杆11的往复方向是垂直方向。这种布局的唯一缺点是设备比较高（例如约为3.5米），以致操作者不能站在与底座30同样的地面高度上装卸工件。在一个变化的方位中，配置设备时使主轴轴线仍然是水平的，但使顶杆的往复方向也是水平的。底座30固定在地板上，而顶板34和焊机面板36的支撑使它们可以在支撑架上水平滑动，该支撑架也固定在地板上。

设备的变型当然是可能的。例如，往复输出元件5可以固接在挠性片的一端，或在这些挠性片的组件的一端，挠性片的另一端固接在设备的固定部分上，支承座95及有关的零件就可以省去。在工作时，元件由一片或多个片限制，沿着一条基本上是直线的轨迹往复运动。元件5′可以按相同方式安装。

在另一个变型中，往复输出元件5和5′整个被省略掉，随动件4和4′用联接装置直接连接到梁9或其它连接体的端部，联接装置各包括一个或多个挠性片。当图示的设备按此方式变型，必需将梁9提高到元件5和5′（现被省略）的位置，因此整个设备将增加高度。

在所述的设备中，第一工件被固定在工件夹持器109上随其一起往复运动。然而，有时需要按这种方式固定第一工件，使其沿着弧线或其它非直线轨迹往复运动，并利用某些连接件将工件与工件夹持器联接，该联接件最好包括挠性零件或多个挠学零件。

可以理解，在设备工作时，设备的各个挠曲的零件，例如片7、7′、10、10′、12、16、16′、17、17′、18、18′、25、25′、28和28′ 是由钢制成的。各个这些零件的端部固接到其它零件上，使固接点处没有相对运动。至少在某些场合下，固接可以用整体制造来实现，使零件制成为一个整体。另外一方面，零件可以单独制造后再固接在一起。在这些位置通常需要特别留意，以保证满意和坚固的固接。在这种位置要产生的主要问题是磨损的问题。如果在两个固接在一起的零件之间存在任何相对运动的话，在运转时，零件的往复运动引起的重复运动会迅速导致一个或两个零件的损坏。只用螺栓将零件连接在一起就足够了。最好还可用弹性金属销钉将零件横向定位。另一个可能的结构示于图8。这是一个通过挠性片125的扩大了的端部126和该片与之固接的相邻零件127的断面。片125设有一个成一整体的延伸部128，延伸部超越扩大的端部126而伸出并与片125成一直线。延伸部扩展到片的整个宽度，如扩大的端部一样。延伸部128伸进零件127上的槽内，该槽比片宽。扩大的端部126在槽的两侧牢固地安置在零件127上。在延伸部128的端部上均匀间隔地开有螺纹孔。诸如螺丝129的带帽螺丝穿过零件上与槽底连通的孔。螺丝拧入延伸部上的螺纹孔。当螺丝被拧紧，片被牢固固定在零件上，使零件可被精确制造，不带间隙，在运转时可避免磨损。可以看出，在延伸部128与片的扩大部相交处应避免尖角。

Claims (17)

1、摩擦焊设备，包括机械装置，它具有传动装置(11)，在运转时使第一工件相对第二工件往复运动，以便在两工件之间产生摩擦热，其特征在于该机械装置还包括产生往复运动的第一驱动件(2至7)，和产生往复的第二驱动件(2′至7′)，第二驱动件的往复运动频率与第一驱动件相同；有调节装置(41)，其作用是使第一和第二驱动件的相位差在所述驱动件运转时可被调节；还有积分装置，工作时使所述传动装置产生往复运动，该往复运动是第一和第二驱动件的往复运动的函数，其幅度可以通过对调节装置的适当调节而减小至零，积分装置包括可摆动的连接体(9)，第一驱动件由第一联接装置(10)与连接体的第一部分(8)联接，第二驱动件由第二联接装置(10′)与连接体的与所述第一部分相间隔的第二部分(8′)联接，所述传动装置被联接到连接体的与其第一和第二部分相间隔的第三部分上。

2、根据权利要求1的设备，其特征是第一联接装置（10）是挠性的，其一端固接在连接体（9）的第一部分（8）上，第二联接装置（10′）是挠性的，其一端固接在连接体（9）的第二部分（8′）上，在运转时，在连接体和联接装置之间的相对运动由联接装置的挠曲来适应。

3、根据权利要求1的设备，其特征是第一和第二驱动件各包括可转动的输入件（2，2′），可往复运动的输出元件（5、5′），连接体（9）的有关部分用有关的联接装置（10、10′）与输出元件（5、5′）联接，还有转换装置（3、4、6、3′、4′、6′），运转时将输入件的旋转运动转换成输出元件的往复运动。

4、根据权利要求3的设备，其特征是第一和第二转换装置的每一个包括可由相关的输入件转动的偏心（3、3′），由偏心驱动并沿轨道运行的往复随动件（4、4′），以及在随动件和有关的输出元件（5、5′）之间工作的联接装置（6、6′），所述调节装置的运转用以改变偏心之间的相位差。

5、根据权利要求4的设备，其特征是各联接装置包括滑移装置，允许随动件和其有关的输出元件在一个方向上相对运动，但阻止随动件和其有关的输出元件在横截于所述一个方向的方向上相对移动。

6、根据权利要求4的设备，其特征是各联接装置（6、6′）是挠性的，其一端固接到有关的随动件（4、4′）上，其另一端固接到有关的输出元件（5、5′）上，随动件和输出元件之间的相对运动由联接装置的挠曲所适应。

7、根据权利要求4的设备，其特征是有制动装置（67），其作用是在调节时，对偏心的相对转动施加扭矩阻力。

8、根据权利要求6的设备，其特征是第一联接装置（10）是挠性的，其一端固接在连接体（9）的第一部分（8）上，第二联接装置（10′）是挠性的，其一端固接在连接体（9）的第二部分（8′）上，在运转时，在连接体和联接装置之间的相对运动由联接装置的挠曲来适应，各联接装置（10、10′）和其有关的联接装置（6、6′）互相平行，但是两者只能在与彼此相互垂直的方向上挠曲。

9、根据权利要求8的设备，其特征是各联接装置（10、10′）和其有关的联接装置（6、6′）从有关的往复输出元件（5、5′）以相同的方向伸出。

10、根据权利要求3至9中任一项的设备，其特征是调节装置（41）包括一个与第一可旋转输入件（39）联接的第一螺旋齿轮（52），和一个与第二可旋转输入件（39′）联接的第二螺旋齿轮（42），两螺旋齿轮是同轴的，具有反旋向，联接装置（64、65、66）与齿轮啮合，在旋转时可沿轴向移动，以改变两螺旋齿轮之间的相互角位置关系，从而也改变了两输入件之间的相互角位置关系。

11、根据权利要求1至9中任一项的设备，其特征是传动装置（11）由主挠性装置（12）与连接体（9）联接，主挠性装置的一端固接到传动装置上，其另一端固接到连接体上，当第一和第二驱动件不同相时，传动装置和连接体之间在运转时产生的相对角运动由主挠性装置的挠曲所适应。

12、根据权利要求11的设备，其特征是连接体（9）包括一对平行相间的板（101），主挠性装置（12）在其间伸展。

13、根据权利要求11的设备，其特征是主挠性装置（12）、第一联接装置（10）和第二联接装置（10′）包括挠性片，它们互相平行，长度相等，以相同方向从连接体（9）伸展，其配置使得在运转时，当连接体摆动，那些片同时并以相同方式挠曲，以致传动装置（11）相对于第一和第二驱动件的合成位置，与片在挠曲时的实际长度的变化无关。

14、根据权利要求1至9中任一项的设备，其特征是传动装置（11）与挠性膜板（13）的中部连接，膜板强制传动装置沿直线轨迹往复运动。

15、根据权利要求1至9中任一项的设备，其特征是其各个往复零件（4、5、6、10、4′、5′、6′、10′、9、11、12）由配重（20、20′、21、21′、27、27′）进行平衡，摆动装置强制配重的移动方向使与零件移动的方向相反。

16、根据权利要求1至9中任一项的设备，其特征是它还包括用于所述第二工件的安装装置（116），和将所述第二工件压靠往复运动的第一工件的压力装置（114）。

17、根据权利要求16的设备，其特征是所述机械装置安装在固定支撑（32）上，而压力装置独立地安装在所述固定支撑上。

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