DE102018103974A1 - Friction welding device with reusable pressure piece - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Reibschweißvorrichtung zum Reibschweißverbinden eines ersten Bauteils (1) mit einem zweiten Bauteil (2) durch ein Reibelement (3), wobei die Reibschweißvorrichtung einen Gegenhalter (4) und ein Reibschweißwerkzeug (11) aufweist, das Reibschweißwerkzeug (11) das Reibelement (3) beim Reibschweißverbinden aufnimmt, hält, entlang einer Rotationsachse (R) in Richtung des Gegenhalters (4) bewegt und um diese rotiert, wobei der Gegenhalter (4) mehrteilig ausgebildet ist und einen Grundkörper (41), ein Druckstück (5) und eine Druckstückaufnahme (42) aufweist, die auf einer dem Reibschweißwerkzeug (11) zugewandten Seite des Grundkörpers (41) angeordnet ist und in der bei dem Reibschweißverbinden das Druckstück (5) aufgenommen ist, wobei das Druckstück (5) zumindest zwei Arbeitsflächen (51) und jeder Arbeitsfläche gegenüberliegend eine Abstützfläche (52) aufweist, und wobei eine Arbeitsfläche (51) der zumindest zwei Arbeitsflächen (51) eine dem Reibschweißwerkzeug zugewandte Druckfläche (53) bildet und die gegenüberliegende Abstützfläche (52) auf einer von der Druckstückaufnahme (42) ausgebildeten Gegenstützfläche (43) aufliegt.The invention relates to a friction welding device for Reibschweißverbinden a first component (1) with a second component (2) by a friction element (3), wherein the friction welding device comprises a counter-holder (4) and a Reibschweißwerkzeug (11), the Reibschweißwerkzeug (11) the friction element (3) receives during Reibschweißverbinden holds, along a rotation axis (R) in the direction of the counter-holder (4) moves and rotates about it, wherein the counter-holder (4) is formed in several parts and a base body (41), a pressure piece (5) and a pressure piece receptacle (42) which is arranged on a side facing the friction welding tool (11) of the base body (41) and in which the pressure piece (5) is received in the Reibschweißverbinden, wherein the pressure piece (5) at least two working surfaces (51) and each work surface opposite a support surface (52), and wherein a working surface (51) of the at least two work surfaces (51) a the R eibschweißwerkzeug facing pressure surface (53) and the opposite support surface (52) on one of the pressure piece receiving (42) formed counter support surface (43) rests.
Description
Die Erfindung betrifft eine Reibschweißvorrichtung zum Reibschweißverbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil durch ein Reibelement, wobei die Reibschweißvorrichtung einen mehrteiligen Gegenhalter mit einem wiederverwendbaren Druckstück aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein zugehöriges Reibschweiß- und ein zugehöriges Reparaturverfahren.The invention relates to a friction welding device for Reibschweißverbinden a first component with a second component by a friction element, wherein the friction welding device comprises a multi-part counter-holder with a reusable pressure piece. Furthermore, the invention relates to an associated Reibschweiß- and an associated repair method.
Beim Reibschweißen handelt es sich um ein Schweißverfahren, bei dem zwei Fügeteile sich relativ zueinander bewegend und unter Druck aufeinander gepresst werden. Durch die Bewegung der Fügeteile und den Druck entsteht zwischen den Fügeteilen Hitze, welche zu einem Aufschmelzen der Fügeteile führt. Das aufgeschmolzene Material der Fügeteile vermischt sich, sodass nach einer Abkühlphase zwischen den Fügeteilen eine stoffschlüssige Verbindung bzw. Reibschweißverbindung entsteht.Friction welding is a welding process in which two parts are pressed relative to each other and pressed together under pressure. Due to the movement of the parts to be joined and the pressure, heat is generated between the parts to be joined, which leads to a melting of the parts to be joined. The molten material of the parts to be joined mixes, so that after a cooling phase between the parts to be joined, a cohesive connection or friction-welded connection is produced.
Eine Variante des Reibschweißens sieht dabei vor, zwei Bauteile mittels eines Reibelements zu fügen. Dabei wird ein erstes Bauteil an ein zweites Bauteil angeheftet, indem das Reibelement in Rotation versetzt und durch Druck durch das erste Bauteil hindurch gerieben wird, bis es an dem zweiten Bauteil zur Anlage kommt, mit dem es dann nach dem oben beschriebenen Prinzip eine stoffschlüssige Verbindung eingeht. Dabei dienen das Reibelement und das zweite Bauteil als Fügeteile. Das Reibelement weist hierfür einen Schaftabschnitt auf, mit dem es das erste Bauteil durchdringt und mit dem es mit dem zweiten Bauteil die stoffschlüssige Verbindung eingeht. Ferner weist das Reibelement einen Kopfabschnitt auf, der an dem ersten Bauteil anliegt und dieses gegen das zweite Bauteil presst.A variant of the friction welding provides to add two components by means of a friction element. In this case, a first component is attached to a second component by the friction element is set in rotation and rubbed by pressure through the first component until it comes to rest on the second component, with which it then according to the principle described above, a material connection received. The friction element and the second component serve as joining parts. For this purpose, the friction element has a shank portion with which it penetrates the first component and with which it forms the integral connection with the second component. Furthermore, the friction element has a head portion, which rests against the first component and this presses against the second component.
Das Reibelement und das zweite Bauteil müssen als Fügeteile aus einem für das Reibschweißen geeigneten Material, beispielsweise Stahl, bestehen, wohingegen dass erste Bauteil geeignet sein muss, von dem Schaftabschnitt des Reibelements durchrieben zu werden, ohne mit diesem eine stoffschlüssige Verbindung einzugehen. Das erste Bauteil ist folglich so weich, dass das Reibelement nicht bereits beim Durchreiben des ersten Bauteils aufgeschmolzen wird und in seine Dickenrichtung so dünn, dass der Schaftabschnitt des Reibelements das erste Bauteil durchdringen kann. Für das erste Bauteil eignen sich daher beispielsweise Kunststoffe oder Aluminium. Desweiteren oder alternativ dazu, kann das erste Bauteil im Bereich der Reibschweißstelle ein Durchgangsloch aufweisen, so dass das erste Bauteil nicht durchrieben werden muss oder der Durchmesser des Durchgangslochs von dem Reibelement beim Durchreiben nur vergrößert wird.The friction element and the second component must be as joining parts of a suitable material for friction welding, for example steel, whereas that first component must be suitable to be durchriebened by the shaft portion of the friction element, without entering into a cohesive connection. Consequently, the first component is so soft that the friction element is not already melted when rubbing through the first component and is so thin in its thickness direction that the shaft portion of the friction element can penetrate the first component. For the first component, therefore, for example, plastics or aluminum are suitable. Furthermore or as an alternative, the first component can have a through-hole in the area of the friction welding point, so that the first component does not have to be through-penetrated or the diameter of the through-hole of the friction element is only enlarged when rubbed through.
Aus dem Stand der Technik sind bereits verschiedene Ausführungsformen von Reibschweißvorrichtungen für ein solches Reibschweißverfahren, bzw. zum Reibschweißverbinden bekannt. Diese umfassen zumeist ein Reibschweißwerkzeug, das ausgebildet ist, das Reibelement zu halten, um dessen Rotationsachse zu rotieren und in Richtung eines Gegenhalters zu bewegen, auf dem bei dem Reibschweißen das erste und zweite Bauteil aufliegen. Trifft das Reibelement durch seine Bewegung auf das erste und später auf das zweite Bauteil, wird durch das in dem Reibschweißwerkzeug aufgenommene Reibelement ein Druck auf das erste bzw. zweite Bauteil ausgeübt. Der Gegenhalter wirkt diesem Druck entgegen, sodass sich das erste und zweite Bauteil durch den Druck nicht verschieben. Beim Reibschweißen des Reibelements mit zweiten Bauteil kann es leicht dazu kommen, dass das zweite Bauteil vollständig durchrieben wird und das Reibelement unmittelbar mit dem Gegenhalter in Kontakt kommt. Durch den unmittelbaren Kontakt zwischen Reibelement und Gegenhalter sowie der Rotation des Reibelements und der dadurch entstehenden Hitze und dem auf den Gegenhalter ausgeübten Druck, kann eine zu dem zweiten Bauteil weisende Druckfläche des Gegenhalters beschädigt werden, wodurch die Druckfläche bei nachfolgenden Reibschweißverfahren eine geänderte Oberflächenbeschaffenheit aufweist. Das kann insbesondere beim Reibschweißverbinden zweier dünner Bleche als erstes und zweites Bauteil auftreten. Durch die geänderte Oberflächenbeschaffenheit des Gegenhalters kann es beispielsweise nicht mehr möglich sein, das zweite Bauteil eben auf dem Gegenhalter aufzulegen. Möglich ist auch, dass sich die Druckverteilungen zwischen zweitem Bauteil und Druckfläche bzw. Gegenhalter ändern. Durch eine Beschädigung des Gegenhalters ist daher keine gleichbleibende Qualität des Reibschweißverfahrens gewährleistbar. Daher werden bei den im Stand der Technik bekannten Reibschweißvorrichtungen Gegenhalter mit einer beschädigten Druckfläche bereits bei einem ersten Erkennen einer Beschädigung ausgetauscht und entsorgt. Das führt zu hohen Reparatur- und Wartungskosten.Various embodiments of friction welding devices for such a friction welding method, or for Reibschweißverbinden already known from the prior art. These usually comprise a friction welding tool which is designed to hold the friction element in order to rotate about its axis of rotation and to move in the direction of a counter-holder on which the first and second components rest during the friction welding. When the friction element hits the first and later the second component by virtue of its movement, a pressure is exerted on the first or second component by the friction element accommodated in the friction welding tool. The counter-holder counteracts this pressure, so that the first and second components do not move due to the pressure. During friction welding of the friction element with the second component, it can easily happen that the second component is completely rubbed through and the friction element comes into direct contact with the counter holder. Due to the direct contact between friction element and counter-holder as well as the rotation of the friction element and the resulting heat and pressure exerted on the anvil, a pointing to the second component pressure surface of the counter-holder can be damaged, whereby the pressure surface in subsequent Reibschweißverfahren has a changed surface finish. This can occur in particular during the friction-welding connection of two thin sheets as first and second component. Due to the changed surface condition of the counter-holder, it may, for example, no longer be possible to lay the second component flat on the counter-holder. It is also possible that the pressure distributions between the second component and pressure surface or counter-holder change. By damaging the counter-holder therefore no consistent quality of Reibschweißverfahrens is guaranteed. Therefore, in the friction welding devices known in the prior art, counter-holders having a damaged printing surface are already exchanged and disposed of on the first detection of damage. This leads to high repair and maintenance costs.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, vorbesagte Nachteile zu überwinden und eine Reibschweißvorrichtung und zugehörige Verfahren bereitzustellen, durch die ein beschädigter Gegenhalter mehrfach verwendet und einfach und kostengünstig repariert werden kann.The invention is therefore based on the object to overcome the aforementioned disadvantages and to provide a Reibschweißvorrichtung and associated methods by which a damaged counter-holder can be used multiple times and can be easily and inexpensively repaired.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by the feature combination according to claim 1.
Erfindungsgemäß wird hierzu eine Reibschweißvorrichtung zum Reibschweißverbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil vorgeschlagen, mit dem das erste und das zweite Bauteil durch ein Reibelement verbunden werden. Die Reibschweißvorrichtung weist einen Gegenhalter und ein Reibschweißwerkzeug auf, wobei das Reibschweißwerkzeug das Reibelement beim Reibschweißverbinden aufnimmt, hält, entlang einer Rotationsachse des Reibelements in Richtung des Gegenhalters bewegt und um diese rotiert. Der Gegenhalter ist mehrteilig ausgebildet und weist einen Grundkörper, ein Druckstück und eine Druckstückaufnahme auf. Die Druckstückaufnahme ist auf einer dem Reibschweißwerkzeug zugewandten Seite des Grundkörpers angeordnet oder ausgebildet und nimmt zumindest bei dem Reibschweißverbinden das Druckstück auf. Das Druckstück weist zumindest zwei Arbeitsflächen und jeder Arbeitsfläche gegenüberliegend eine Abstützfläche auf. Eine Arbeitsfläche der zumindest zwei Arbeitsflächen bildet eine dem Reibschweißwerkzeug bei dem Reibschweißverbinden zugewandte Druckfläche, auf der bei dem Reibschweißen das zweite Bauteil aufliegt. Die der Arbeitsfläche, welche die Druckfläche bildet, gegenüberliegende Abstützfläche liegt zumindest beim Reibschweißen auf einer von der Druckstückaufnahme ausgebildeten Gegenstützfläche auf, sodass das Druckstück in Richtung der Rotationsachse gegen den von dem Reibelement auf das erste und zweite Bauteil erzeugten Druck abgestützt wird. Auf der Druckfläche wirkt bei dem Reibschweißverfahren der von dem Reibelement auf das erste und zweite Bauteil ausgeübte Druck. Dadurch, dass das Druckstück nicht einteilig mit der Druckstückaufnahme ausgebildet ist, kann es in seiner Orientierung in der Druckstückaufnahme geändert werden, sodass eine andere Arbeitsfläche des Druckstücks die Druckfläche bildet. Bei einer Beschädigung der die Druckfläche bildenden Arbeitsfläche kann das Druckstück daher durch eine Neuausrichtung des Druckstücks in der Druckstückaufnahme zumindest einmal recycelt bzw. wiederverwendet werden.According to the invention for this purpose, a friction welding device for Reibschweißverbinden a first component with a second component is proposed, with which the first and the second component be connected by a friction element. The friction welding device has a counter-holder and a friction-welding tool, wherein the friction-welding tool receives the friction element during friction-welding bonding, moves along an axis of rotation of the friction element in the direction of the counter-holder and rotated about it. The counter-holder is designed in several parts and has a base body, a pressure piece and a pressure piece receiving. The pressure piece receptacle is arranged or formed on a side facing the Reibschweißwerkzeug side of the main body and receives at least in the Reibschweißverbinden the pressure piece. The pressure piece has at least two work surfaces and each work surface opposite a support surface. A working surface of the at least two working surfaces forms a pressure surface facing the friction welding tool in the friction welding connection, on which the second component rests in the friction welding. The working surface, which forms the pressure surface, opposing support surface is at least during friction welding on a formed by the pressure piece receiving support surface, so that the pressure piece is supported in the direction of the axis of rotation against the pressure generated by the friction on the first and second components. In the friction welding process, the pressure exerted by the friction element on the first and second components acts on the pressure surface. Characterized in that the pressure piece is not formed integrally with the pressure piece receiving, it can be changed in its orientation in the pressure piece receiving, so that another working surface of the pressure piece forms the pressure surface. In a damage of the pressure surface forming working surface, the pressure piece can therefore be recycled or reused at least once by a realignment of the pressure piece in the pressure piece receiving.
Bei einer vorteilhaften Ausbildungsvariante ist ein geometrischer Mittelpunkt der Druckfläche auf der Rotationsache angeordnet, sodass sich der Druck auf die Druckfläche gleichmäßig verteilen kann und diese gleichmäßig belastet wird.In an advantageous embodiment, a geometric center of the pressure surface is arranged on the rotation axis, so that the pressure on the pressure surface can be evenly distributed and this is evenly loaded.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsform sieht vor, dass das Druckstück als ein um seine Längsachse rotationssymmetrischer Zylinder mit zwei Deck- und einer Mantelfläche ausgebildet ist, dessen Durchmesser vorzugsweise größer ist als seine Höhe. Das Druckstück weist als Deckflächen zwei sich gegenüberliegende Kreisflächen auf, die jeweils eine Arbeitsfläche bestimmen. Die Längsachse des Zylinders erstreckt sich bei dem Reibschweißverfahren entlang der Rotationsachse, sodass die Arbeitsflächen orthogonal zu der Rotationsachse sind.A further advantageous embodiment provides that the pressure piece is designed as a rotationally symmetrical about its longitudinal axis cylinder with two cover and a lateral surface whose diameter is preferably greater than its height. The pressure piece has as cover surfaces on two opposite circular surfaces, each defining a work surface. The longitudinal axis of the cylinder extends in the friction welding process along the axis of rotation, so that the work surfaces are orthogonal to the axis of rotation.
Die Abstützflächen erstrecken sich bei einer weiteren vorteiligen Ausbildung ringförmig um jeweils eine Arbeitsfläche, wobei die Druckstückaufnahme in ihrem Querschnitt stufenförmig ausgebildet ist. Die Stufen umlaufen die Rotationsachse zumindest zum Teil ringförmig. Auf einer dem Reibschweißwerkzeug zugewandten Seite einer der Stufen ist die Gegenstützfläche angeordnet, die die Rotationsachse ebenfalls zumindest teilweise ringförmig umläuft. Liegt das Druckstück mit seiner Abstützfläche, welche der die Druckfläche bestimmenden Arbeitsfläche gegenüberliegt, auf der Gegenstützfläche auf, liegt die Arbeitsfläche, um welche die Abstützfläche verläuft, durch die stufenförmige Ausbildung des Gegenhalters nicht an dem Gegenhalter an. Eine Beschädigung der Arbeitsfläche, um welche die Abstützfläche verläuft, hat daher keinen Einfluss auf die Abstützung der die Druckfläche bildenden Arbeitsfläche bzw. des Druckstücks.The support surfaces extend in a further advantageous embodiment annularly around a respective working surface, wherein the pressure piece receiving is step-shaped in its cross section. The steps rotate around the axis of rotation at least partially annular. On a side facing the Reibschweißwerkzeug one of the stages, the counter-support surface is arranged, which also rotates at least partially annular the axis of rotation. If the pressure piece with its support surface, which is opposite to the pressure surface determining working surface, on the mating support surface, the working surface, which runs around the support surface is not due to the step-like design of the counter-holder on the anvil. Damage to the work surface around which the support surface extends, therefore, has no influence on the support of the pressure surface forming the working surface or the pressure piece.
Eine alternative aber ebenfalls vorteilhafte Ausgestaltungsvariante sieht vor, dass das Druckstück als eine Scheibe ausgebildet ist. Die Scheibe weist eine dem Reibschweißwerkzeug zugewandte Seite auf, auf der die Arbeitsflächen angeordnet sind. Die Arbeitsflächen sind zueinander um eine sich durch ein geometrisches Zentrum der Seite erstreckende und zu der Seite orthogonalen Mittelachse der Scheibe in Umfangsrichtung zueinander beabstandet und vorzugsweise um einen vorbestimmten Winkel zueinander versetzt angeordnet.An alternative but also advantageous embodiment variant provides that the pressure piece is designed as a disc. The disc has a side facing the Reibschweißwerkzeug on which the work surfaces are arranged. The work surfaces are spaced from each other about a center axis of the disk extending through a geometric center of the page and orthogonal to the side in the circumferential direction, and preferably offset from each other by a predetermined angle.
Vorteilhaft ist hierbei eine Ausbildungsform, bei der sich die Mittelachse der Scheibe parallel zu der Rotationsachse und von dieser in Radialrichtung beabstandet erstreckt. Der Gegenhalter weist zudem eine Antriebseinheit auf, die ausgebildet ist, die Scheibe in Umfangsrichtung um die Mittelachse um einen vorbestimmten Winkel zu drehen, sodass eine Arbeitsfläche aus einer Position, in der sie die Druckfläche bildet, gedreht und zugleich eine neue Arbeitsfläche in die die Druckfläche bestimmende Position gebracht werden kann.Advantageous in this case is an embodiment in which the central axis of the disc extends parallel to the axis of rotation and spaced therefrom in the radial direction. The anvil also includes a drive unit configured to rotate the disc circumferentially about the central axis by a predetermined angle such that a work surface is rotated from a position forming the pressure surface and at the same time a new working surface into which the pressure surface determining position can be brought.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Mittelachse der Scheibe und damit die Scheibe gegenüber der Rotationsachse um einen Winkel verkippt ist, wobei die Arbeitsflächen gegenüber der Mittelachse einen korrespondierenden Winkel aufweisen, sodass die Arbeitsflächen in der die Druckfläche bestimmenden Position orthogonal gegenüber der Rotationsachse sind.In an alternative embodiment it is provided that the central axis of the disc and thus the disc is tilted relative to the axis of rotation by an angle, wherein the working surfaces relative to the central axis have a corresponding angle, so that the working surfaces in the pressure surface defining position are orthogonal to the axis of rotation ,
Eine davon abweichende aber ebenfalls vorteilhafte alternative Ausführungsform der Reibschweißvorrichtung sieht vor, dass das Druckstück als ein Würfel ausgebildet ist. Der Würfel weist eine Drehwelle auf, die gegenüber zwei gegenüberliegenden Seiten des Würfels hervorsteht. Auf zumindest zwei der verbleibenden vier Seiten des Würfels ist jeweils eine Arbeitsfläche gebildet. A different but also advantageous alternative embodiment of the friction welding device provides that the pressure piece is designed as a cube. The cube has a rotating shaft that protrudes from two opposite sides of the cube. At least two of the remaining four sides of the cube each have a work surface is formed.
Der Würfel ist vorzugsweise um die Drehwelle drehbar in der Druckstückaufnahme gelagert, sodass eine Arbeitsfläche durch Drehung des Würfels um die Drehwelle durch eine andere Arbeitsfläche ersetzbar ist. Die Abstützfläche wird dabei jeweils durch die von dem Reibschweißwerkzeug abgewandten und von der Lagerung abgestützten Abschnitte einer Mantelfläche der Drehwelle gebildet. The cube is preferably rotatably mounted about the rotary shaft in the pressure piece receiving, so that a work surface is replaced by rotation of the cube about the rotary shaft by another work surface. The support surface is formed in each case by the remote from the Reibschweißwerkzeug and supported by the bearing portions of a lateral surface of the rotary shaft.
Vorteilhaft ist ferner eine Ausführungsform, bei der das Druckstück als ein Würfel ausgebildet ist, der auf zumindest zwei seiner sechs Seiten jeweils eine Arbeitsfläche aufweist. Auf einer den Arbeitsflächen gegenüberliegenden Seiten ist jeweils eine Abstützfläche ausgebildet.Also advantageous is an embodiment in which the pressure piece is designed as a cube, which has in each case a work surface on at least two of its six sides. On a side opposite the working surfaces sides, a support surface is formed in each case.
Ferner ist dabei eine Ausführungsvariante von Vorteil, bei der das Druckstück als ein Würfel ausgebildet ist, der auf sechs Seiten jeweils eine Arbeitsfläche und eine Abstützfläche aufweist, wobei sich die Abstützfläche jeweils um die Arbeitsfläche erstreckt. Der Würfel kann beispielsweise manuell oder automatisch durch einen Roboter in der Druckstückaufnahme gedreht werden.Furthermore, an embodiment variant is advantageous in which the pressure piece is designed as a cube which has a work surface and a support surface on six sides, wherein the support surface extends in each case around the work surface. For example, the cube can be rotated manually or automatically by a robot in the pusher receptacle.
Vorteilhaft ist bei einer weiteren möglichen Ausführungsform zu dem, dass eine Arbeitsfläche, die auf der gleichen Seite des Druckstücks angeordnet ist wie eine Abstützfläche, auf einem Vorsprung angeordnet ist, der gegenüber der Abstützfläche hervorsteht. Dadurch kann das Druckstück, beispielsweise durch Abschleifen des Vorsprungs bzw. der Arbeitsfläche repariert werden.In a further possible embodiment, it is advantageous for a work surface, which is arranged on the same side of the pressure piece as a support surface, to be arranged on a projection which protrudes relative to the support surface. As a result, the pressure piece, for example, be repaired by grinding the projection or the work surface.
Erfindungsgemäß wird ferner ein Reibschweißverfahren mit einer erfindungsgemäßen Reibschweißvorrichtung vorgeschlagen. Wesentlich ist hierbei, dass die Druckfläche des Druckstücks insbesondere nach einem Reibschweißvorgang auf einen Oberflächenschaden überprüft wird. Wird an der Druckfläche bzw. an der die Druckfläche bildenden Arbeitsfläche des Druckstück bei dem Überprüfen ein Schaden bzw. genauer ein Oberflächenschaden festgestellt, wird das Druckstück rotiert, bis die Arbeitsfläche, welche die Druckfläche bestimmt, durch eine andere Arbeitsfläche des Druckstücks, die keinen Oberflächenschaden aufweist, ersetzt ist. Das Überprüfen auf einen Oberflächenschaden kann dabei unmittelbar, beispielsweise durch eine Kamera oder andere optische Sensoren, erfolgen oder mittelbar. Unter einer mittelbaren Überprüfung wird dabei die Erfassung von Daten über Sensoren verstanden, die auf eine Beschädigung der Druckfläche schließen lassen. Beispielsweise kann die Temperatur des Druckstücks gemessen werden, wobei eine für das vorgesehene Reibschweißverfahren zu hohe Temperatur oder ein Temperatursprung an dem Druckstück auf eine Beschädigung hindeuten. Ferner könnte auch die Position bzw. eine Bewegung des Druckstücks während des Reibschweißens durch geeignete Sensoren erfasst werden, da eine Bewegung des Druckstücks ebenfalls auf eine Beschädigung hindeutet. Als optischer Sensor kann beispielsweise auch ein 2D-Laser-Profilsensor verwendet werden.According to the invention, a friction welding method with a friction welding device according to the invention is also proposed. It is essential here that the pressure surface of the pressure piece is checked in particular after a friction welding on a surface damage. If a damage or more precisely a surface damage is detected on the pressure surface or on the working surface of the pressure piece forming the pressure surface, the pressure piece is rotated until the working surface which determines the pressure surface is replaced by another working surface of the pressure piece which does not cause any surface damage has been replaced. The checking for a surface damage can be done directly or indirectly, for example by a camera or other optical sensors. An indirect verification is understood to mean the acquisition of data via sensors which indicate that the printing surface has been damaged. For example, the temperature of the pressure piece can be measured, with a too high for the proposed Reibschweißverfahren temperature or a temperature jump on the pressure piece indicate damage. Furthermore, the position or movement of the pressure piece during friction welding could also be detected by suitable sensors, since movement of the pressure piece likewise indicates damage. As an optical sensor, for example, a 2D laser profile sensor can be used.
Bei dem Reibschweißverfahren ist es zudem vorteilhaft, wenn das Druckstück bei einem bei dem Überprüfen festgestellten Oberflächenschaden aus der Druckstückaufnahme in einen Druckstücksammelbehälter ausgeworfen wird und nach dem Auswerfen rotiert wird.In the friction welding, it is also advantageous if the pressure piece is ejected at a detected during the inspection surface damage from the pressure piece receiving in a pressure piece collecting container and is rotated after ejection.
Ist das Druckstück beispielsweise zylindrisch ausgebildet, kann es beim Auswerfern in ein Druckstückmagazin als Druckstücksammelbehälter gefördert werden. Das Druckstück wird dabei beim Auswerfen nicht rotiert, sodass die beschädigten Arbeitsflächen der in dem Druckstückmagazin aufgenommenen Druckstücke in eine gemeinsame Richtung weisend orientiert sind. Das Druckstückmagazin kann mit den darin befindlichen Druckstücken dann rotiert werden und die Druckstücke mit der unbeschädigten Seite der Druckstückaufnahme zugeführt werden. Mit einem Zähler kann bestimmt werden, wie oft die in einem Druckstückmagazin aufgenommenen Druckstücke beschädigt wurden, sodass Druckstücke ohne unbeschädigte Arbeitsflächen aus dem Reibschweißprozess ausgeschleust werden können. Wurden alle in dem Druckstückmagazin aufgenommenen Druckstücke aus dem Reibschweißprozess ausgeschleust, kann das Druckstückmagazin mit neuen, unbeschädigten Druckstücken bestückt werden.If the pressure piece is cylindrical, for example, it can be conveyed as a pressure piece collecting container when ejecting into a pressure piece magazine. The pressure piece is not rotated during ejection, so that the damaged work surfaces of the recorded in the pressure piece magazine plungers are oriented pointing in a common direction. The pressure piece magazine can then be rotated with the pressure pieces therein and the pressure pieces are fed to the undamaged side of the pressure piece receiving. A counter can be used to determine how often the pressure pieces recorded in a pressure magazine have been damaged so that pressure pieces without undamaged work surfaces can be removed from the friction welding process. If all pressure pieces received in the pressure piece magazine have been removed from the friction welding process, the pressure piece magazine can be fitted with new, undamaged pressure pieces.
Alternativ können Druckstücke, die beispielsweise als Würfel ausgebildet sind, in einer unbestimmten Lage in den Druckstücksammelbehälter ausgeworfen werden. Die Druckstücke können dann vereinzelt und in einer zufälligen Orientierung zu einer Prüfstelle gefördert werden. An der Prüfstelle kann dann eine oder alle Arbeitsflächen auf eine Beschädigung überprüft werden. Sind alle Arbeitsflächen beschädigt, wird das Druckstück aus dem Reibschweißprozess ausgeschleust. Ist zumindest eine Arbeitsfläche unbeschädigt und in einer vorbestimmten Position, kann das Druckstück die Prüfstelle passieren und wird der Druckstückaufnahme zugeführt. Ist zumindest eine Arbeitsfläche unbeschädigt, jedoch nicht in der vorbestimmten Position, wird das Druckstück zurück in den Druckstücksammelbehälter befördert.Alternatively, plungers, which are formed, for example, as a cube, are ejected in an indeterminate position in the pressure piece collecting container. The plungers can then be singulated and conveyed in a random orientation to a test center. At the test center, one or all work surfaces can then be checked for damage. If all work surfaces are damaged, the pressure piece is removed from the friction welding process. If at least one work surface undamaged and in a predetermined position, the pressure piece can pass the test site and is fed to the pressure piece receiving. If at least one working surface is undamaged, but not in the predetermined position, the pressure piece is conveyed back into the pressure piece collecting container.
Erfindungsgemäß wird ferner ein Reparaturverfahren einer erfindungsgemäßen Reibschweißvorrichtung vorgeschlagen, bei der die Druckfläche des Druckstücks unmittelbar oder mittelbar auf einen Oberflächenschaden überprüft wird. Das Druckstück wird bei einem bei dem Überprüfen festgestellten Oberflächenschaden aus der Druckstückaufnahme entnommen und in ein Pulver zermahlen. Das Pulver wird anschließend zu einem neuen Druckstück gepresst und das neue Druckstück in die Druckstückaufnahme eingesetzt. Die unmittelbare oder mittelbare Überprüfung kann mit den zuvor beschriebenen Mitteln durchgeführt werden. Das Druckstück ist vorzugsweise einstückig aus einem homogenen Material gebildet.According to the invention, a repair method of a friction welding device according to the invention is also proposed in which the pressure surface of the pressure piece is checked directly or indirectly for surface damage. The pressure piece is removed from the pressure piece holder in the event of a surface damage during the inspection and ground into a powder. The powder is then pressed to a new pressure piece and inserted the new pressure piece in the pressure piece receiving. The direct or indirect verification may be carried out by the means previously described. The pressure piece is preferably formed in one piece from a homogeneous material.
Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar, soweit dies technisch möglich ist und diese nicht im Widerspruch zueinander stehen.The features disclosed above can be combined as desired, as far as this is technically possible and they do not contradict each other.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Reibschweißvorrichtung; -
2a u.2b eine erste Ausbildungsform eines Druckstücks; -
3a u.3b eine zweite Ausbildungsform eines Druckstücks; -
4 eine dritte Ausbildungsform eines Druckstücks; -
5 eine vierte Ausbildungsform eines Druckstücks; -
6a u.6b eine fünfte Ausbildungsform eines Druckstücks.
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1 a friction welding device according to the invention; -
2a u.2 B a first embodiment of a pressure piece; -
3a u.3b a second embodiment of a pressure piece; -
4 a third embodiment of a pressure piece; -
5 a fourth embodiment of a pressure piece; -
6a u.6b a fifth embodiment of a pressure piece.
Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin.The figures are exemplary schematic. Like reference numerals in the figures indicate like functional and / or structural features.
Bei der in
Die in
Das in den
Die Ausführungsform des Druckstücks
Das in
Bei der in
Die
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Beispielsweise könnte das Druckstück ein Vielflächner, wie ein Pentagondodekaeder oder Ikosaeder sein, der auf seinen Seiten jeweils eine Arbeitsfläche aufweist und bei dem zu jeder Arbeitsfläche gegenüberliegend eine Abstützfläche durch eine oder mehrere Seiten gebildet ist.The invention is not limited in its execution to the above-mentioned preferred embodiments. Rather, a number of variants is conceivable, which makes use of the illustrated solution even with fundamentally different types of use. For example, the pressure pad could be a Vielflächner, such as a pentagonal dodecahedron or icosahedron, each having a work surface on its sides and in which each work surface opposite a support surface is formed by one or more sides.
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Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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DE102018103974.3A DE102018103974A1 (en) | 2018-02-22 | 2018-02-22 | Friction welding device with reusable pressure piece |
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ID=67481598
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DE102018103974.3A Pending DE102018103974A1 (en) | 2018-02-22 | 2018-02-22 | Friction welding device with reusable pressure piece |
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2018
- 2018-02-22 DE DE102018103974.3A patent/DE102018103974A1/en active Pending
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