DE102018114470B4

DE102018114470B4 - Pressure welding device and pressure welding process

Info

Publication number: DE102018114470B4
Application number: DE102018114470.9A
Authority: DE
Inventors: Stefan Kuppelwieser
Original assignee: KUKA Deutschland GmbH
Current assignee: KUKA Deutschland GmbH
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2021-12-09
Anticipated expiration: 2038-06-16
Also published as: CN211248761U; DE102018114470A1

Abstract

Pressschweißvorrichtung, insbesondere Reibschweißvorrichtung, zum Pressschweißen von einem ersten Werkstück (2,3,4,5) mit mindestens einem weiteren Werkstück (6), wobei die Pressschweißvorrichtung (1) eine mittels einer bevorzugt rotatorischen Bewegungsachse (16) bewegliche Werkstückaufnahme (8) mit einem Aufnahmemittel (17) für ein erstes Werkstück (2,3,4,5) und eine Prozesseinrichtung (9) mit einem Prozessmittel (18) zur Durchführung eines Pressschweißprozesses aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückaufnahme (8) zur gleichzeitigen Aufnahme einer Mehrzahl von ersten Werkstücken (2,3,4,5) ausgebildet ist und hierfür mehrere im Kreis um die zentrische Bewegungsachse (16) verteilt angeordnete Aufnahmemittel (17) aufweist, die bei der Bewegung der Werkstückaufnahme (8) in verschiedene definierte Arbeitspositionen (10,11,12,13) bewegbar sind, wobei mehrere, bevorzugt unterschiedliche, Prozesse an den ersten Werkstücken (2,3,4,5) an den verschiedenen Arbeitspositionen (10,11,12,13) gleichzeitig durchführbar sind.Pressure welding device, in particular friction welding device, for pressure welding a first workpiece (2,3,4,5) to at least one further workpiece (6), the pressure welding device (1) having a workpiece holder (8) movable by means of a preferably rotational movement axis (16) a receiving means (17) for a first workpiece (2,3,4,5) and a process device (9) with a process means (18) for carrying out a pressure welding process, characterized in that the workpiece receiving means (8) for the simultaneous receiving of a plurality is formed by first workpieces (2, 3, 4, 5) and for this purpose has a plurality of receiving means (17) distributed in a circle around the central movement axis (16), which when the workpiece holder (8) is moved into various defined working positions (10, 11, 12, 13) are movable, with several, preferably different, processes on the first workpieces (2, 3, 4, 5) at the different work positions (10, 11, 12 , 13) can be carried out at the same time.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pressschweißvorrichtung und ein Pressschweißverfahren mit den Merkmalen im Oberbegriff der selbstständigen Verfahrens- und Vorrichtungsansprüche.The invention relates to a pressure welding device and a pressure welding method with the features in the preamble of the independent method and device claims.

Aus der EP 2 888 073 B1 ist eine Reibschweißvorrichtung bekannt, mit der zwei Werkstücke miteinander reibgeschweißt werden, wobei sie zunächst durch eine gegenseitige Relativbewegung mittels Reibung plastifiziert und anschließend mit einer Stauchbewegung miteinander verpresst werden. Das erste Werkstück ist dabei einzeln an einer Spannvorrichtung angeordnet, die von einem Vorschubantrieb beaufschlagt wird und die Stauchbewegung durchführt. Das zweite oder weitere Werkstück befindet sich an einer anderen drehend angetriebenen Spannvorrichtung eines stationären Spindelkopfs. Die Spannvorrichtungen umfassen jeweils ein Spannfutter mit mehreren Spannbacken, wobei die Spannfutter jeweils nur ein einzelnes Werkstück aufnehmen.From the EP 2 888 073 B1 a friction welding device is known with which two workpieces are friction welded to one another, whereby they are first plasticized by means of a mutual relative movement by means of friction and then pressed together with a upsetting movement. The first workpiece is arranged individually on a clamping device, which is acted upon by a feed drive and performs the upsetting movement. The second or further workpiece is located on another rotatingly driven clamping device of a stationary spindle head. The clamping devices each comprise a chuck with several clamping jaws, the chucks each holding only a single workpiece.

Aus der EP 2 888 073 B1 , WO 2016/ 075 223 A1 und WO 2016/ 075 238 A1 sind ferner Doppelkopf-Reibschweißmaschinen bekannt, die zum Reibschweißen eines ersten zentralen Werkstücks mit zwei an jeweils einer Stirnseite angesetzten weiteren Werkstücken dienen. Eine solche Doppelkopf-Reibschweißmaschinen weist zwei rotierend angetriebene Spannvorrichtungen für die zwei stirnseitig anzuschweißenden weiteren Werkstücke auf. Hierbei ist wiederum an jeder Spannvorrichtung jeweils nur ein Werkstück aufgenommen.From the EP 2 888 073 B1 , WO 2016/075 223 A1 and WO 2016/075 238 A1 Furthermore, double-head friction welding machines are known which are used for friction welding a first central workpiece with two further workpieces each attached to one end face. Such a double-head friction welding machine has two rotatingly driven clamping devices for the two other workpieces to be welded on at the end. Here, in turn, only one workpiece is held on each clamping device.

Aus der Praxis ist es außerdem bekannt, die miteinander presszuschweißenden Werkstücke vor dem Pressschweißprozess spanend zu bearbeiten und planzudrehen. Die Werkstückaufnahme hält dabei das einzelne erste Werkstück und der Werkstückhalter das zweite Werkstück.It is also known from practice to machine and face-turn the workpieces to be pressure-welded together before the pressure-welding process. The workpiece holder holds the individual first workpiece and the workpiece holder holds the second workpiece.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Pressschweißtechnik aufzuzeigen.It is the object of the present invention to provide an improved pressure welding technique.

Die Erfindung löst diese Aufgabe in den Merkmalen der selbstständigen Verfahrens- und Vorrichtungsansprüche.The invention solves this problem in the features of the independent method and device claims.

Die beanspruchte Pressschweißtechnik hat verschiedene Vorteile.The pressure welding technology claimed has various advantages.

Die beanspruchte Pressschweißtechnik ermöglicht es, mit der Werkstückaufnahme ein erstes Werkstück nacheinander, insbesondere schrittweise, in verschiedene verteilt angeordnete Arbeitspositionen zu bewegen, in denen jeweils von einer Prozesseinrichtung ein Prozess an dem ersten Werkstück ausgeführt wird. Das Werkstück ist dabei in Ruhe und an der jeweiligen Arbeitsposition fixiert. Die an den verschiedenen Arbeitspositionen durchgeführten Prozesse sind bevorzugt unterschiedlich und können außer dem Pressschweißen einen oder mehrere weitere Prozesse am besagten Werkstück beinhalten, z.B. ein Bearbeiten, Prüfen oder dgl.. Der Vorteil ist, dass das besagte erste Werkstück an der Werkstückaufnahme und an der dort vorgegebenen Position verbleibt und für die Prozesse eine definierte und exakte Lage hat. Ein Umspannen des besagten Werkstücks für die verschiedenen Prozesse ist entbehrlich. Die Zahl der Arbeitspositionen ist beliebig wählbar. Vorteilhaft sind drei, vier oder mehr Arbeitspositionen.The claimed pressure welding technology makes it possible to move a first workpiece one after the other, in particular step by step, into different, distributed working positions, in each of which a process is carried out on the first workpiece by a process device. The workpiece is at rest and fixed in the respective working position. The processes carried out at the various work positions are preferably different and, in addition to pressure welding, can include one or more other processes on the workpiece in question, e.g. machining, testing or the like. The advantage is that the workpiece holder and on the workpiece there remains predetermined position and has a defined and exact location for the processes. It is not necessary to reclamp the workpiece in question for the various processes. The number of work positions can be selected as desired. Three, four or more work positions are advantageous.

Die beanspruchte Pressschweißtechnik ermöglicht auch eine gleichzeitige Durchführung von Prozessen an mehreren ersten Werkstücken und an verschiedenen, verteilt angeordneten Arbeitspositionen. Dabei können in einem mehrstufigen Pressschweißverfahren neben dem Pressschweißprozess andere Prozesse bzw. Prozessschritte zeitgleich durchgeführt werden. Dies können z.B. ein Rüstprozess, ein bevorzugt spanender Bearbeitungsprozess, ein Prüfprozess, ein Ladeprozess oder dgl. sein. Es ist außerdem möglich, mehrere gleichartige Prozesse, z.B. mehrere Pressschweißprozesse, gleichzeitig und somit parallel durchzuführen, insbesondere innerhalb eines Arbeitstaktes.The pressure welding technology claimed also enables processes to be carried out simultaneously on several first workpieces and in different, distributed work positions. In addition to the pressure welding process, other processes or process steps can be carried out at the same time in a multi-stage pressure welding process. This can be, for example, a set-up process, a preferably machining process, a testing process, a loading process or the like. It is also possible to carry out several similar processes, e.g. several pressure welding processes, at the same time and thus in parallel, in particular within one work cycle.

Durch diese Mehrfachprozesse und eine bevorzugt taktweise Weiterbewegung der ersten Werkstücke in die jeweils nächste Arbeitsposition können Prozesszeiten optimal ausgenutzt und außerdem überschnitten werden. Bei der bisher üblichen Pressschweißtechnik mussten diese Prozesse einzeln und nacheinander mit jeweils einzelnen Werkstücken bzw. Werkstückpaarungen ausgeführt werden. Mit der beanspruchten Pressschweißtechnik kann gegenüber dem Stand der Technik eine signifikante Leistungssteigerung und außerdem eine erhöhte Prozessqualität erreicht werden.As a result of these multiple processes and a preferably cyclical further movement of the first workpieces to the respective next work position, process times can be optimally used and also overlapped. With the previously common pressure welding technology, these processes had to be carried out individually and one after the other with individual workpieces or workpiece pairings. With the pressure welding technology claimed, a significant increase in performance and also an increased process quality can be achieved compared to the state of the art.

Eine Qualitätssteigerung ist auch durch eine sehr hohe Positioniergenauigkeit der ersten Werkstücke an den verschiedenen Arbeitspositionen erzielbar. Die verschiedenen und gleichzeitig ablauffähigen Prozesse sowie die hierfür eingesetzten Prozessmittel sind nach diesen definierten Arbeitspositionen und den dort exakt positionierten ersten Werkstücken ausgerichtet. Die Werkstückaufnahme und die Prozesseinrichtung mit den mehreren Prozessmitteln sind z.B. einander gegenüberliegend angeordnet.An increase in quality can also be achieved through very high positioning accuracy of the first workpieces at the various work positions. The different and simultaneously executable processes as well as the process means used for this are aligned with these defined work positions and the first workpieces precisely positioned there. The workpiece holder and the process device with the multiple process means are arranged opposite one another, for example.

Für die Prozessqualität und die Positioniergenauigkeit ist es von Vorteil, wenn die Arbeitspositionen mit einem gemeinsamen Bezug auf eine Bewegungsachse der Werkstückaufnahme mit einer gleichmäßigen Verteilung angeordnet sind. Dies betrifft insbesondere einheitliche Bezüge, insbesondere Abstände, der Arbeitsstellen von der Bewegungsachse und gegenseitige einheitliche Abstände der Arbeitsstellen auf der Bewegungsbahn um oder entlang der Bewegungsachse.For the process quality and the positioning accuracy, it is advantageous if the work positions are arranged with a common reference to a movement axis of the workpiece holder with a uniform distribution. this relates in particular to uniform references, in particular the distances between the workplaces from the axis of movement and mutual uniform distances between the workplaces on the path of movement around or along the axis of movement.

Vorteilhafterweise ist die Bewegungsachse eine rotatorische Achse, die bevorzugt einzeln vorhanden ist. Die rotatorische Achse ermöglicht eine definierte und toleranzarme Dreh- oder Schwenkbewegung der Werkstückaufnahme und die exakte Einnahme der vorgegebenen Arbeitsposition(en).The movement axis is advantageously a rotary axis, which is preferably present individually. The rotary axis enables a defined and low-tolerance rotating or swiveling movement of the workpiece holder and the exact assumption of the specified working position (s).

Für die beanspruchte Pressschweißvorrichtung ist es vorteilhaft, wenn die Werkstückaufnahme zur gleichzeitigen Aufnahme einer Mehrzahl von ersten Werkstücken ausgebildet ist und hierfür mehrere verteilt angeordnete Aufnahmemittel aufweist. Die Zahl der Aufnahmemittel und der Arbeitspositionen können übereinstimmen. An einem Aufnahmemittel können jeweils ein oder mehrere erste Werkstücke aufgenommen werden.For the pressure welding device claimed, it is advantageous if the workpiece holder is designed for the simultaneous reception of a plurality of first workpieces and for this purpose has a plurality of reception means arranged in a distributed manner. The number of receiving means and the working positions can match. One or more first workpieces can each be picked up on a pick-up means.

Die Werkstückaufnahme kann mittels einer Bewegungsachse beweglich sein, wobei die mehreren Aufnahmemittel mit einer vorgegebenen gleichmäßigen Verteilung bzgl. der Bewegungsachse angeordnet sind und bei der Bewegung der Werkstückaufnahme in verschiedene verteilte und definierte Arbeitspositionen bewegbar sind. Die Bewegung der Werkstückaufnahme kann kontinuierlich umlaufend oder reversierend bzw. oszillierend sein.The workpiece holder can be moved by means of a movement axis, the multiple recording means being arranged with a predetermined uniform distribution with respect to the movement axis and being movable into various distributed and defined working positions when the workpiece holder is moved. The movement of the workpiece holder can be continuously revolving or reversing or oscillating.

Die Bewegungsachse der Werkstückaufnahme ist vorzugsweise eine rotatorische Bewegungsachse. Die Werkstückaufnahme kann z.B. als Rundschalttisch ausgebildet sein. Dieser kann eine aufrechte, insbesondere vertikale, Ausrichtung haben, wobei die Bewegungsachse liegend, insbesondere horizontal, ausgerichtet ist.The axis of movement of the workpiece holder is preferably a rotational axis of movement. The workpiece holder can be designed as a rotary indexing table, for example. This can have an upright, in particular vertical, orientation, the movement axis being oriented lying, in particular horizontally.

Es kann sich alternativ um eine lineare Bewegungsachse handeln. Vorteilhafterweise ist eine einzelne Bewegungsachse vorhanden. Es ist aber auch eine Mehrzahl von z.B. zwei oder mehr Bewegungsachsen möglich. Durch eine bevorzugt schrittweise bzw. taktweise Bewegung um oder entlang der Bewegungsachse kann die vorerwähnte exakte Einnahme der definierten und vorgegebenen Arbeitspositionen erreicht werden.Alternatively, it can be a linear movement axis. There is advantageously a single axis of movement. However, a plurality of e.g. two or more axes of movement is also possible. The aforementioned exact assumption of the defined and specified working positions can be achieved by a preferably step-by-step or cyclical movement around or along the movement axis.

Die Pressschweißvorrichtung kann eine Prozesseinrichtung mit mehreren Prozessmitteln aufweisen. Diese können entsprechend der Arbeitspositionen verteilt angeordnet und ausgerichtet sein. Dies ermöglicht die gleichzeitige Ausführung von mehreren Prozessen an den Arbeitspositionen. Dabei können an jeder Arbeitsposition und an jedem dort in einem Aufnahmemittel befindlichen ersten Werkstück ein oder mehrere Prozesse ausgeführt werden.The pressure welding device can have a process device with a plurality of process means. These can be distributed and aligned according to the working positions. This enables the simultaneous execution of several processes at the work positions. One or more processes can be carried out at each work position and at each first workpiece located there in a receiving means.

Die Prozessmittel der Prozesseinrichtung können unterschiedlich ausgebildet sein und können unterschiedliche Prozesse an dem jeweiligen, in der zugeordneten Arbeitsposition befindlichen ersten Werkstück durchführen.The process means of the process device can be designed differently and can carry out different processes on the respective first workpiece located in the assigned work position.

In einer Ausführung der Pressschweißtechnik kann ein Prozessmittel als bevorzugt spanende Bearbeitungsvorrichtung ausgestaltet sein, die ggf. ein Aussteuerwerkzeug aufweist. Ein anderes Prozessmittel kann als Prüfmittel, insbesondere als Messkamera, ausgebildet sein. Ein evtl. vorhandenes weiteres Prozessmittel kann als vollautomatische oder halb automatische Ladeeinrichtung ausgebildet sein. Hierdurch kann an einer oder mehreren Arbeitspositionen ein erstes Werkstück an die Werkstückaufnahme zugeführt oder von ihr abgeführt werden. Die gleiche oder eine andere Ladeeinrichtung kann auch ein zu schweißendes weiteres Werkstück dem Prozessmittel für den Pressschweißprozess zuführen oder von hier abführen. Das Be- und Entladen der ersten Werkstücke und/oder des oder der weiteren Werkstücke kann alternativ oder zusätzlich manuell erfolgen.In one embodiment of the pressure welding technology, a process means can be designed as a preferably metal-cutting processing device, which optionally has a control tool. Another process means can be designed as a test means, in particular as a measuring camera. Any further process means that may be present can be designed as a fully automatic or semi-automatic loading device. As a result, a first workpiece can be fed to or removed from the workpiece holder at one or more work positions. The same or a different loading device can also feed a further workpiece to be welded to the process means for the pressure welding process or remove it from here. The loading and unloading of the first workpieces and / or the further workpiece (s) can alternatively or additionally take place manually.

Das Prozessmittel zur Durchführung eines Pressschweißprozesses kann einen Werkstückhalter für das besagte weitere Werkstück, einen Maschinenkopf, insbesondere einen Spindelkopf, zur Plastifizierung der jeweils zu schweißenden Werkstücke und eine Staucheinrichtung zum Verpressen der plastifizierten Werkstücke aufweisen. Das Prozessmittel kann als sogenannter Pressschweißkopf ausgebildet sein. Es kann dabei einen beliebigen Pressschweißprozess ausführen.The process means for performing a pressure welding process can have a workpiece holder for the said further workpiece, a machine head, in particular a spindle head, for plasticizing the workpieces to be welded, and an upsetting device for pressing the plasticized workpieces. The process means can be designed as a so-called pressure welding head. It can carry out any pressure welding process.

Ein Pressschweißprozess kann in einer Ausgestaltung ein Reibschweißprozess sein. In einer anderen Ausgestaltung kann dies ein Pressschweißprozess mit einem umlaufenden und magnetisch bewegten Lichtbogen sein.In one embodiment, a pressure welding process can be a friction welding process. In another embodiment, this can be a pressure welding process with a circulating and magnetically moved arc.

Beim Reibschweißen kann die Plastifizierung der zu verschweißenden Werkstücke durch eine beispielsweise umlaufende rotatorische oder oszillierende lineare Relativbewegung der in Reibkontakt stehenden Werkstücke erfolgen. In der anderen Ausführung kann der umlaufende und magnetisch gesteuert bewegliche Lichtbogen die Plastifizierung der distanzierten Werkstücke an den einander zugekehrten Stirnseiten bewirken. Die Staucheinrichtung führt in beiden Ausführungen einen Stauchhub zum Verpressen der plastifizierten Werkstücke durch. Der Stauchhub ist längs einer Einspann- und Prozessachse der Werkstücke ausgerichtet, wobei die oszillierende oder rotierende Relativbewegung beim Anreiben oder die Umlaufbewegung des Lichtbogens quer zu dieser Achse ausgerichtet sein können.In friction welding, the workpieces to be welded can be plastified by, for example, a revolving rotary or oscillating linear relative movement of the workpieces in frictional contact. In the other embodiment, the circulating and magnetically controlled movable arc can effect the plasticization of the distanced workpieces on the end faces facing one another. In both versions, the upsetting device performs a upsetting stroke to compress the plasticized workpieces. The upsetting stroke is aligned along a clamping and process axis of the workpieces, whereby the oscillating or rotating relative movement during rubbing or the circular movement of the arc can be aligned transversely to this axis.

Das Prozessmittel zur Durchführung des Pressschweißverfahrens, insbesondere Reibschweißverfahrens, kann die Besonderheit haben, dass das zu schweißende weitere Werkstück zur Plastifizierung und zum Stauchen relativ gegenüber dem momentan ortsfesten ersten Werkstück an der Arbeitsposition bewegt wird. Das Prozessmittel kann hierfür den Maschinenkopf, insbesondere Spindelkopf, und die Staucheinrichtung in einer geeigneten Anordnung, insbesondere in einer Reihenanordnung entlang der Einspann- und Prozessachse, aufweisen. Die auftretenden Presskräfte werden von der Werkstückaufnahme aufgenommen und abgestützt.The process means for performing the pressure welding process, in particular Friction welding process, can have the special feature that the further workpiece to be welded is moved relative to the currently stationary first workpiece at the work position for plasticization and upsetting. For this purpose, the process means can have the machine head, in particular the spindle head, and the upsetting device in a suitable arrangement, in particular in a row arrangement along the clamping and process axis. The pressing forces that occur are absorbed and supported by the workpiece holder.

Die beanspruchte Pressschweißvorrichtung kann ein Maschinengestell aufweisen, an dem die Werkstückaufnahme und die Prozesseinrichtung montiert sind.The claimed pressure welding device can have a machine frame on which the workpiece holder and the process device are mounted.

Die Werkstückaufnahme kann z.B. stationär am Maschinengestell montiert und befestigt sein. Mehrere Prozessmittel der Prozesseinrichtung können stationär oder beweglich am Maschinengestell angeordnet und montiert sein. Sie können insbesondere relativ zur Werkstückaufnahme und insbesondere entlang der Einspann- und Prozessachse beweglich sein.The workpiece holder can, for example, be mounted and fastened to the machine frame in a stationary manner. Several process means of the process device can be arranged and mounted on the machine frame in a stationary or movable manner. In particular, they can be movable relative to the workpiece holder and in particular along the clamping and process axis.

Mehrere Prozessmittel können gemeinsam auf einer Basis angeordnet sein. Diese kann in einer Ausgestaltung stationär am Maschinengestell montiert sein. In einer anderen Ausgestaltung kann die Basis beweglich am Maschinengestell angeordnet sein. Sie kann dabei mit einer steuerbaren Stellvorrichtung verbunden sein, welche die Prozessmittel in eine Prozessstellung für die Prozessdurchführung und in eine zurückgezogene Ruhestellung zur Durchführung von Ladevorgängen oder dgl. bewegen kann. Die Bewegungsrichtung ist ebenfalls bevorzugt entlang der Einspann- und Prozessachse bzw. einer Maschinenachse ausgerichtet.Several process means can be arranged together on a base. In one embodiment, this can be mounted in a stationary manner on the machine frame. In another embodiment, the base can be movably arranged on the machine frame. It can be connected to a controllable adjusting device which can move the process means into a process position for carrying out the process and into a retracted rest position for carrying out loading processes or the like. The direction of movement is also preferably aligned along the clamping and process axis or a machine axis.

Bei dem beanspruchten Verfahren wird mittels der Pressschweißvorrichtung eine Mehrzahl von ersten Werkstücken von der Werkstückaufnahme an verschiedenen Arbeitspositionen gleichzeitig aufgenommen, wobei mehrere, bevorzugt unterschiedliche, Prozesse an den ersten Werkstücken an den verschiedenen Arbeitspositionen gleichzeitig durchgeführt werden.In the claimed method, a plurality of first workpieces are simultaneously picked up from the workpiece holder at different work positions by means of the pressure welding device, with several, preferably different, processes being carried out simultaneously on the first workpieces at the different work positions.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:

1: eine Pressschweißvorrichtung mit einer Werkstückaufnahme mit mehreren Aufnahmemitteln zur gleichzeitigen Aufnahme von mehreren ersten Werkstücken und mit einer Prozesseinrichtung mit mehreren Prozessmitteln zur gleichzeitigen Durchführung von mehreren Prozessen an den ersten Werkstücken,
2: eine Draufsicht auf die Pressschweißvorrichtung von 1,
3: eine andere perspektivische Ansicht der Pressschweißvorrichtung von 1 und 2 mit schematischer Darstellung einer zusätzlichen Ladevorrichtung,
4: eine perspektivische Frontansicht der Prozesseinrichtung und der mehreren Prozessmittel und
5: eine perspektivische Frontansicht der Werkstückaufnahme mit mehreren verteilten Aufnahmemitteln sowie dortigen ersten Werkstücken und verschiedenen Arbeitspositionen.

The invention is shown schematically and by way of example in the drawings. Show in detail:

1 : a pressure welding device with a workpiece holder with several reception means for the simultaneous reception of several first workpieces and with a process device with several process means for the simultaneous execution of several processes on the first workpieces,
2 FIG. 8 is a top view of the pressure welding device of FIG 1 ,
3 FIG. 8 is another perspective view of the pressure welding device of FIG 1 and 2 with a schematic representation of an additional charging device,
4th : a perspective front view of the process device and the plurality of process means and
5 : a perspective front view of the workpiece holder with several distributed receiving means as well as the first workpieces there and various working positions.

Die Erfindung betrifft eine Pressschweißvorrichtung (1) und ein Verfahren zum Pressschweißen von Werkstücken (2, 3, 4, 5, 6).The invention relates to a pressure welding device ( 1 ) and a process for pressure welding workpieces ( 2 , 3 , 4th , 5 , 6th ).

Die miteinander presszuschweißenden Werkstücke (2,3,4,5,6) können von beliebiger Art und Zahl sein. Sie können aus einem beliebigen Material bestehen, vorzugsweise aus Metall, insbesondere Stahl, Kupfer, Leichtmetall, Buntmetall oder dgl..The workpieces to be pressure welded together ( 2 , 3 , 4th , 5 , 6th ) can be of any type and number. They can consist of any material, preferably metal, in particular steel, copper, light metal, non-ferrous metal or the like.

Die jeweils zu verschweißenden Werkstücke (2,3,4,5,6) können eine beliebige Form und Größe haben. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die jeweils ersten Werkstücke (2,3,4,5) plattenförmig ausgebildet, wobei das weitere Werkstück (6) als Stift in massiver Ausbildung oder Rohrform ausgestaltet ist und stirnseitig an die Breitseite des plattenförmigen jeweils ersten Werkstücks (2,3,4,5) geschweißt wird. Das hierdurch gebildete Schweißteil kann z.B. ein T-förmiger Batteriekontakt aus Kupfer sein.The workpieces to be welded ( 2 , 3 , 4th , 5 , 6th ) can be of any shape and size. In the exemplary embodiment shown, the first workpieces ( 2 , 3 , 4th , 5 ) plate-shaped, with the further workpiece ( 6th ) is designed as a solid pin or tubular shape and on the front side on the broad side of the plate-shaped first workpiece ( 2 , 3 , 4th , 5 ) is welded. The welded part formed in this way can, for example, be a T-shaped battery contact made of copper.

In einem Ausführungsbeispiel ist eine Ausbildung der Pressschweißvorrichtung (1) als Reibschweißvorrichtung und ein damit durchgeführtes Reibschweißverfahren in den Zeichnungen dargestellt und nachfolgend beschrieben. Alternativ sind andere Pressschweißvorrichtungen und Pressschweißverfahren möglich.In one embodiment, a design of the pressure welding device ( 1 ) shown as a friction welding device and a friction welding process carried out with it in the drawings and described below. Alternatively, other pressure welding devices and pressure welding processes are possible.

1 bis 5 zeigen die Pressschweißvorrichtung (1) in verschiedenen Ansichten. Die Pressschweißvorrichtung (1) und das zugehörige Pressschweißverfahren dienen zum Pressschweißen von einem ersten Werkstück (2,3,4,5) mit mindestens einem weiteren Werkstück (6). Das erste Werkstück (2,3,4,5) kann an der Pressschweißvorrichtung (1) mehrfach vorhanden sein. Die Werkstücke (2,3,4,5,6) werden z.B. paarweise verschweißt. Alternativ sind andere Zuordnungen und Pressschweißverbindungen von mehr als zwei Werkstücken (2,3,4,5,6) möglich. 1 until 5 show the pressure welding device ( 1 ) in different views. The pressure welding device ( 1 ) and the associated pressure welding process are used for pressure welding a first workpiece ( 2 , 3 , 4th , 5 ) with at least one other workpiece ( 6th ). The first workpiece ( 2 , 3 , 4th , 5 ) can be attached to the pressure welding device ( 1 ) exist more than once. The work pieces ( 2 , 3 , 4th , 5 , 6th ) are welded in pairs, for example. Alternatively, other assignments and pressure welded connections of more than two workpieces ( 2 , 3 , 4th , 5 , 6th ) possible.

Die Pressschweißvorrichtung (1) weist eine Werkstückaufnahme (8) mit einem Aufnahmemittel (17) für mindestens ein erstes Werkstück (2,3,4,5) und eine Prozesseinrichtung (9) mit einem Prozessmittel (18) zur Durchführung eines Pressschweißprozesses auf. Die Werkstückaufnahme (8) und die Prozesseinrichtung (9) sind an einem Maschinengestell (7) der Pressschweißvorrichtung (1) angeordnet.The pressure welding device ( 1 ) has a workpiece holder ( 8th ) with a recording device ( 17th ) for at least one first workpiece ( 2 , 3 , 4th , 5 ) and a process facility ( 9 ) with a process agent ( 18th ) to carry out a pressure welding process. The workpiece holder ( 8th ) and the process facility ( 9 ) are on a machine frame ( 7th ) the pressure welding device ( 1 ) arranged.

In der gezeigten Ausführungsform weist die Werkstückaufnahme (8) mehrere Aufnahmemittel (17) für jeweils ein erstes Werkstück (3,4,5) auf. In der gezeigten Ausführung sind vier Aufnahmemittel (17) zur Aufnahme von vier ersten Werkstücken (2,3,4,5) vorhanden. Die Zahl kann alternativ kleiner, z.B. zwei oder drei oder größer, z.B. fünf, sechs oder mehr sein. Die Aufnahmemittel (17) sind an der Werkstückaufnahme (8) verteilt angeordnet. Die gezeigte Werkstückaufnahme kann gleichzeitig eine Mehrzahl von ersten Werkstücken (2,3,4,5) aufnehmen.In the embodiment shown, the workpiece holder ( 8th ) several receiving devices ( 17th ) for a first workpiece (3, 4th , 5 ) on. In the embodiment shown, four receiving means ( 17th ) for holding four first workpieces ( 2 , 3 , 4th , 5 ) present. The number can alternatively be smaller, for example two or three or larger, for example five, six or more. The receiving means ( 17th ) are on the workpiece holder ( 8th ) arranged distributed. The workpiece holder shown can simultaneously hold a plurality of first workpieces ( 2 , 3 , 4th , 5 ) take up.

Die Werkstückaufnahme (8) ist mittels einer rotatorischen Bewegungsachse (16) beweglich an der Pressschweißvorrichtung (1) angeordnet. Die bevorzugt mehreren Aufnahmemittel (17) sind mit einer vorgegebenen gleichmäßigen Verteilung bzgl. der Bewegungsachse (16) angeordnet. Sie sind in einem Kreis um die zentrische Bewegungsachse (16) angeordnet und haben untereinander einen gleichen Abstand in Kreisumfangsrichtung. Die Werkstückaufnahme (8) wird schrittweise umlaufend bewegt, wobei die ein oder mehreren Werkstückaufnahmen (8) in verschiedene definierte Arbeitspositionen (10,11,12,13) bewegt werden. Die Zahl und Anordnung der Aufnahmemittel (17) und der Arbeitspositionen (10,11,12,13) ist gleich.The workpiece holder ( 8th ) is by means of a rotational movement axis ( 16 ) movable on the pressure welding device ( 1 ) arranged. The preferred multiple receiving means ( 17th ) are with a given uniform distribution with respect to the axis of motion ( 16 ) arranged. They are in a circle around the centric axis of movement ( 16 ) and have the same distance from one another in the circumferential direction. The workpiece holder ( 8th ) is moved in increments, whereby the one or more workpiece holders ( 8th ) in various defined working positions ( 10 , 11th , 12th , 13th ) are moved. The number and arrangement of the receiving means ( 17th ) and the work positions ( 10 , 11th , 12th , 13th ) is equal to.

Die Werkstückaufnahme (8) weist eine Trageinrichtung (14) auf, an der die ein oder mehreren Aufnahmemittel (17) in der besagten vorgegebenen gleichmäßigen Verteilung montiert sind. Die Trageinrichtung (14) ist z.B. scheibenartig oder tischartig ausgebildet. Sie kann die gezeigte aufrechte, insbesondere vertikale, Stellung ihrer Hauptebene haben, wobei die zentrale Bewegungsachse (16) liegend, insbesondere horizontal ausgerichtet ist.The workpiece holder ( 8th ) has a support device ( 14th ) on which the one or more receiving means ( 17th ) are mounted in said predetermined uniform distribution. The carrying device ( 14th ) is designed, for example, like a disk or a table. It can have the shown upright, in particular vertical, position of its main plane, with the central axis of movement ( 16 ) is lying, especially horizontally aligned.

Die Trageinrichtung (14) wird von einem Antrieb schrittweise umlaufend bewegt. Ferner weist die Werkstückaufnahme (8) Antriebs- und Steuermittel zur Betätigung der ein oder mehreren Aufnahemmittel (17) auf. In der gezeigten Ausführungsform ist die Werkstückaufnahme (8) als Rundschalttisch mit stehender Ausrichtung ausgebildet. Alternativ ist eine andere Ausbildung, z.B. als umlaufender Ringförderer mit ggf. mehreren rotatorischen Bewegungsachsen (16) möglich.The carrying device ( 14th ) is rotated step by step by a drive. Furthermore, the workpiece holder ( 8th ) Drive and control means for actuating the one or more receiving means ( 17th ) on. In the embodiment shown, the workpiece holder ( 8th ) designed as a rotary indexing table with upright orientation. Alternatively, a different design, e.g. as a revolving ring conveyor with, if necessary, several rotary axes of movement ( 16 ) possible.

Die ein oder mehreren Aufnahmemittel (17) nehmen das jeweilige erste Werkstück (2,3,4,5) in einer definierten Lage auf. Das plattenförmige Werkstück kann z.B. mit seiner rückwärtigen Breitseite an eine Stützfläche des Aufnahmemittels (17) plan angelegt und an seinen seitlichen Rändern gegriffen und fixiert werden. Die vordere Breitseite bildet die zu verschweißende Stirnseite. Sie kann offen liegen und von vorn frei zugänglich sein.The one or more receiving means ( 17th ) take the respective first workpiece ( 2 , 3 , 4th , 5 ) in a defined position. The plate-shaped workpiece can, for example, with its rear broad side on a support surface of the receiving means ( 17th ) laid out flat and gripped and fixed at its side edges. The front broad side forms the end face to be welded. It can be open and freely accessible from the front.

Das jeweilige erste Werkstück (2,3,4,5) bleibt während des mehrstufigen Pressschweißverfahrens an seinem Aufnahmemittel (17). Es wird vom Aufnahmemittel (17) in der jeweilige Arbeitsposition (10,11,12,13) fixiert und ist beim jeweiligen Prozessschritt in Ruhe.The respective first workpiece ( 2 , 3 , 4th , 5 ) remains on its receiving means during the multi-stage pressure welding process ( 17th ). It is from the receiving device ( 17th ) in the respective working position ( 10 , 11th , 12th , 13th ) and is at rest during the respective process step.

Das Aufnahmemittel (17) ist z.B. als steuerbare und in geeigneter Weise, z.B. pneumatisch, angetriebene Spanneinrichtung ausgebildet. Es kann mehrere, z.B. vier Spannbacken aufweisen, die im Ring verteilt um die zentrale Aufnahmestelle für das jeweilige erste Werkstück (2,3,4,5) angeordnet sind. 5 zeigt diese Ausbildung. Die Spannbacken können justiert werden. Es kann stationäre und bewegliche Spannbacken gegeben. Das Aufnahmemittel (17) kann eine Sensorik (nicht dargestellt) zur Detektion der Existenz und korrekten Aufnahme- und Spannstellung eines ersten Werkstücks (2,3,4,5) aufweisen. Ferner kann eine Reinigungsvorrichtung, insbesondere eine Ausblasvorrichtung, vorhanden sein. Die Spannbacken können bedarfsweise zur Anpassung an unterschiedliche Werkstücke (2,3,4,5) verstellbar ausgebildet und/oder wechselbar sein.The receiving means ( 17th ) is designed, for example, as a controllable and suitably, for example pneumatically, driven clamping device. It can have several, e.g. four clamping jaws, which are distributed in the ring around the central receiving point for the respective first workpiece ( 2 , 3 , 4th , 5 ) are arranged. 5 shows this training. The jaws can be adjusted. There can be stationary and movable clamping jaws. The receiving means ( 17th ) a sensor system (not shown) can be used to detect the existence and correct pick-up and clamping position of a first workpiece ( 2 , 3 , 4th , 5 ) exhibit. Furthermore, a cleaning device, in particular a blow-out device, can be present. If necessary, the clamping jaws can be used to adapt to different workpieces ( 2 , 3 , 4th , 5 ) be adjustable and / or interchangeable.

Die Prozesseinrichtung (9) weist mehrere Prozessmittel (18,19,20,21) auf, die entsprechend der von der Werkstückaufnahme (8) vorgegebenen Arbeitspositionen (10,11,12,13) verteilt angeordnet sind. Die Prozessmittel (18,19,20,21) sind in der gezeigten Ausführung unterschiedlich ausgebildet und führen unterschiedliche Prozesse an dem jeweiligen, in der zugeordneten Arbeitsposition (10,11,12,13) befindlichen ersten Werkstück (2,3,4,5) durch. Diese Prozesse sind Prozessschritte in dem mehrstufigen Pressschweißverfahren.The process facility ( 9 ) has several process means ( 18th , 19th , 20th , 21 ), which correspond to that of the workpiece holder ( 8th ) given work positions ( 10 , 11th , 12th , 13th ) are arranged distributed. The process means ( 18th , 19th , 20th , 21 ) are designed differently in the version shown and carry out different processes at the respective, in the assigned work position ( 10 , 11th , 12th , 13th ) located first workpiece ( 2 , 3 , 4th , 5 ) through. These processes are process steps in the multi-stage pressure welding process.

In einer anderen Ausführung können innerhalb der Gruppe von Prozessmitteln (18,19,20,21) mehrere Prozessmittel gleichartig ausgebildet und verschiedenen Arbeitspositionen (10,11,12,13) zugeordnet sein. Ferner können einer Arbeitsposition (10,11,12,13) mehrere Prozessmittel (18,19,20,21) zugeordnet sein, die ggf. zusammenwirken. In weiterer Abwandlung muss nicht jeder Arbeitsposition (10,11,12,13) ein Prozessmittel (18,19,20,21) zugeordnet sein. Bei einer manuellen Zu- und Abfuhr von Werkstücken (2,3,4,5) sowie Beladung und Entladung des oder der Aufnahmemittel (17) kann an der hierfür vorgesehenen Arbeitsposition (10) ein Prozessmittel fehlen.In another embodiment, within the group of process means ( 18th , 19th , 20th , 21 ) several process resources designed in the same way and different work positions ( 10 , 11th , 12th , 13th ) must be assigned. Furthermore, a work position ( 10 , 11th , 12th , 13th ) multiple process means ( 18th , 19th , 20th , 21 ), which may work together. In a further modification, not every work position ( 10 , 11th , 12th , 13th ) a process resource ( 18th , 19th , 20th , 21 ) must be assigned. In the case of manual supply and removal of workpieces ( 2 , 3 , 4th , 5 ) as well as loading and unloading of the receiving device (s) ( 17th ) can be at the designated work position ( 10 ) a process resource is missing.

Mindestens ein Prozessmittel (18) ist zur Durchführung eines Pressschweißprozesses vorgesehen und ausgebildet. Es ist z.B. als Pressschweißkopf ausgebildet, der die zur Prozessdurchführung erforderlichen Vorrichtungsteile in sich vereint. Der Pressschweißkopf ist in der gezeigten Ausführung als Reibschweißkopf ausgebildet. Das Prozessmittel (18) bzw. der Pressschweißkopf weist einen Werkstückhalter (26) für ein weiteres Werkstück (6), einen Maschinenkopf (27) und eine Staucheinrichtung (28) auf.At least one process resource ( 18th ) is intended and designed to carry out a pressure welding process. For example, it is as Formed pressure welding head, which combines the device parts required for process execution in itself. In the embodiment shown, the pressure welding head is designed as a friction welding head. The process means ( 18th ) or the pressure welding head has a workpiece holder ( 26th ) for another workpiece ( 6th ), a machine head ( 27 ) and a compression device ( 28 ) on.

Der Werkstückhalter (26) ist z.B. als Spannfutter mit mehreren radial beweglichen Spannbacken ausgebildet. Der Werkstückhalter (26) nimmt zumindest ein weiteres Werkstück (6) auf. Der Werkstückhalter (26) hat eine quer zur Zustell- oder Spannrichtung seiner Spannbacken verlaufende Einspannachse. Das weitere Werkstück (6) ist entlang dieser Einspannachse ausgerichtet. Die Einspannachse entspricht auch der Prozessachse, entlang der die jeweils zu verschweißenden Werkstücke (2,3,4,5,6) beim Stauchhub zum Verpressen aufeinander zubewegt werden. Die Einspannachse und Prozessachse ist z.B. parallel zur Bewegungsachse (16) ausgerichtet.The workpiece holder ( 26th ) is designed, for example, as a chuck with several radially movable clamping jaws. The workpiece holder ( 26th ) takes at least one more workpiece ( 6th ) on. The workpiece holder ( 26th ) has a clamping axis running transversely to the infeed or clamping direction of its clamping jaws. The further workpiece ( 6th ) is aligned along this clamping axis. The clamping axis also corresponds to the process axis along which the workpieces to be welded ( 2 , 3 , 4th , 5 , 6th ) are moved towards each other during the upsetting stroke for pressing. The clamping axis and process axis are, for example, parallel to the movement axis ( 16 ) aligned.

Der Maschinenkopf (27) ist in der gezeigten Ausführung als Spindelkopf ausgebildet, der eine drehend angetriebene Spindel aufweist, die am vorderen Ende mit dem Werkstückhalter (26) verbunden ist. Der Maschinenkopf (27) bzw. Spindelkopf weist hierfür einen geeigneten, insbesondere elektromotorischen, gesteuerten Antrieb auf.The machine head ( 27 ) is designed in the embodiment shown as a spindle head, which has a rotating driven spindle, which at the front end with the workpiece holder ( 26th ) connected is. The machine head ( 27 ) or the spindle head has a suitable, in particular electromotive, controlled drive for this purpose.

Der Maschinenkopf, insbesondere Spindelkopf, dient zur Plastifizierung der jeweils zu verschweißenden Werkstücke (2,3,4,5,6). In der gezeigten Ausführung dreht die Spindel den Werkstückhalter (26) und das aufgenommene weitere Werkstück (6) umlaufend und relativ zu dem in der Arbeitsposition (5) stationären und fixierten ersten Werkstück (2,3,4,5). Die Werkstücke (2,3,4,5,6) stehen dabei in Reibkontakt. In einer anderen Ausführung kann die Relativbewegung oszillierend sein. Sie kann ferner eine Linearbewegung oder eine kombinierte lineare oder rotatorische Bewegung sein.The machine head, in particular the spindle head, serves to plastify the workpieces to be welded ( 2 , 3 , 4th , 5 , 6th ). In the version shown, the spindle rotates the workpiece holder ( 26th ) and the other workpiece picked up ( 6th ) circumferentially and relative to the one in the working position ( 5 ) stationary and fixed first workpiece ( 2 , 3 , 4th , 5 ). The work pieces ( 2 , 3 , 4th , 5 , 6th ) are in frictional contact. In another embodiment, the relative movement can be oscillating. It can also be a linear movement or a combined linear or rotary movement.

Die Staucheinrichtung (28) bewirkt den axialen Vorschub des weiteren Werkstücks (6). Sie dient zur Zustellung des Werkstücks (6) und zur Bildung des Reibkontakts der Werkstücke (2,3,4,5,6) beim Plastifizieren sowie zum Verpressen der plastifizierten Werkstücke (2,3,4,5,6). Sie weist einen geeigneten, z.B. fluidischen insbesondere hydraulischen, oder motorischen Vorschubantrieb auf, der die Werkstückaufnahme (26) entlang der Prozessachse vor und zurück bewegt. Die Staucheinrichtung (28) kann durch den Maschinenkopf (27) hindurch direkt auf die Werkstückaufnahme (26) einwirken oder kann den Maschinenkopf (27) mitsamt des Werkstückhalters (26) entlang der Prozessachse bewegen. Hierfür sind der Werkstückhalter (26) und/oder der Maschinenkopf (27) entsprechend beweglich gelagert. Das Prozessmittel (18) bzw. der Pressschweißkopf weist ferner eine Sensorik und eine Steuerung zur Durchführung und Überwachung des Pressschweißprozesses auf.The upsetting device ( 28 ) causes the axial feed of the further workpiece ( 6th ). It is used to deliver the workpiece ( 6th ) and to form the frictional contact of the workpieces ( 2 , 3 , 4th , 5 , 6th ) when plasticizing and pressing the plasticized workpieces ( 2 , 3 , 4th , 5 , 6th ). It has a suitable, e.g. fluidic, in particular hydraulic, or motorized feed drive, which holds the workpiece holder ( 26th ) moves back and forth along the process axis. The upsetting device ( 28 ) can through the machine head ( 27 ) through directly onto the workpiece holder ( 26th ) or can affect the machine head ( 27 ) together with the workpiece holder ( 26th ) move along the process axis. The workpiece holder ( 26th ) and / or the machine head ( 27 ) accordingly movably mounted. The process means ( 18th ) or the pressure welding head also has a sensor system and a control for carrying out and monitoring the pressure welding process.

Ein anderes Prozessmittel (19) ist als Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung eines in der Arbeitsposition (11) befindlichen und von seinem Aufnahmemittel (17) gehaltenen jeweiligen ersten Werkstücks (2,3,4,5) ausgebildet. Die Bearbeitung kann in beliebiger Weise erfolgen, wobei das Prozessmittel (19) entsprechend ausgebildet ist. In der gezeigten Ausführung erfolgt eine spanende Bearbeitung der freien Frontseite des aufgenommenen ersten Werkstücks (2,3,4,5). Hierfür kann das Prozessmittel (19) z.B. einen Fräser, einen Drehmeißel oder eine andere bewegte Abtragvorrichtung aufweisen.Another means of litigation ( 19th ) is used as a machining device for machining one in the working position ( 11th ) located and from its receiving device ( 17th ) held respective first workpiece ( 2 , 3 , 4th , 5 ) educated. The processing can be done in any way, whereby the process means ( 19th ) is designed accordingly. In the embodiment shown, the free front side of the first workpiece is machined ( 2 , 3 , 4th , 5 ). The process agent ( 19th ) eg have a milling cutter, a lathe chisel or some other moving removal device.

Das Prozessmittel (19) kann z.B. ein Aussteuerwerkzeug aufweisen, mit dem ein drehend angetriebener Drehmeißel oder ein anderes Bearbeitungswerkzeug zugestellt und seitlich ausgelenkt sowie über die zu bearbeitende Werkstückoberfläche bewegt wird. Für diese Auslenk- oder Aussteuerbewegung kann ein separater Antrieb vorhanden sein. Dieser kann z.B. ein axial vorgeschobenes Keilelement zur Erzeugung eine Seitenbewegung des ebenfalls mit einer Keilfläche versehenen und federnd gehaltenen Drehmeißels aufweisen.The process means ( 19th ) can for example have an actuating tool with which a rotating chisel or another machining tool is fed and laterally deflected and moved over the workpiece surface to be machined. A separate drive can be provided for this deflection or control movement. This can, for example, have an axially advanced wedge element for generating a lateral movement of the lathe tool, which is likewise provided with a wedge surface and resiliently held.

In der gezeigten Ausführung wird die zum Pressschweißen vorgesehene Werkstückoberfläche bearbeitet und vorbereitet. Alternativ oder zusätzlich können weitere Bearbeitungsschritte, z.B. Reinigung und/oder Entgraten, Beschichten oder dgl., des jeweiligen ersten Werkstücks (2,3,4,5) durchgeführt werden.In the embodiment shown, the workpiece surface intended for pressure welding is processed and prepared. Alternatively or additionally, further processing steps, e.g. cleaning and / or deburring, coating or the like, of the respective first workpiece ( 2 , 3 , 4th , 5 ) be performed.

Ein weiteres Prozessmittel (20) kann als Prüfmittel ausgebildet sein. Hierdurch kann z.B. an der Arbeitsposition (12) das Ergebnis und die Qualität der vorhergehenden Werkstückbearbeitung geprüft werden. Das Prüfmittel kann in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein. In der gezeigten Ausführungsform arbeitet es berührungslos und auf optischem Wege. Es ist z.B. als Messkamera ausgebildet, die auf die bearbeitete und zum Schweißen vorgesehene Werkstückoberfläche blickt. Alternativ sind andere Prüfverfahren und -vorrichtungen mit und ohne Werkstückkontakt möglich.Another means of litigation ( 20th ) can be designed as test equipment. This means, for example, at the work position ( 12th ) the result and the quality of the previous workpiece machining are checked. The test means can be designed in any suitable manner. In the embodiment shown, it works without contact and optically. It is designed, for example, as a measuring camera that looks at the processed workpiece surface that is intended for welding. Alternatively, other test methods and devices with and without workpiece contact are possible.

Ein weiteres Prozessmittel (21) kann als vollautomatische oder halbautomatische Ladeeinrichtung ausgebildet sein. Eine solche ist in 3 schematisch dargestellt. Eine Ladeeinrichtung (21) kann einzeln oder mehrfach vorhanden sein. Sie kann an der Prozesseinrichtung (9) und/oder an der Werkstückaufnahme (8) angeordnet sein. Eine Ladeeinrichtung (21) kann z.B. ein jeweiliges erstes Werkstück (2,3,4,5) an der Arbeitsposition (10) der Werkstückaufnahme (8) zuführen und ggf. zuvor ein aus den jeweiligen verschweißten Werkstücken (2,3,4,5,6) gebildetes Schweißteil an der gleichen Arbeitsposition (10) oder an der anderen Arbeitsposition (13) für den Pressschweißprozess entnehmen. In 5 ist ein solches, aus den Werkstücken (5,6) bestehendes Schweißteil dargestellt.Another means of litigation ( 21 ) can be designed as a fully automatic or semi-automatic charging device. One such is in 3 shown schematically. A charger ( 21 ) can be present individually or several times. It can be obtained from the process facility ( 9 ) and / or on the workpiece holder ( 8th ) be arranged. A charger ( 21 ) can, for example, be a respective first workpiece ( 2 , 3 , 4th , 5 ) at the work position ( 10 ) the workpiece holder ( 8th ) and, if necessary, one of the welded workpieces ( 2 , 3 , 4th , 5 , 6th ) formed welded part at the same work position ( 10 ) or at the other work position ( 13th ) for the pressure welding process. In 5 is one from the workpieces (5, 6th ) Existing welded part is shown.

Eine Ladeeinrichtung (21) kann außerdem dem Werkstückhalter (26) ein neues weiteres Werkstück (6) zuführen. In der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform kann dieses Zuführen und Abführen von Werkstücken (2,3,4,5,6) bzw. das Beladen und Entladen der Werkstückaufnahme (8) und des Werkstückhalters (26) manuell erfolgen. In diesem Fall ist der Arbeitsposition (10) kein Prozessmittel zugeordnet.A charger ( 21 ) can also be attached to the workpiece holder ( 26th ) another new workpiece ( 6th ) respectively. In the in 1 and 2 embodiment shown, this feeding and discharging of workpieces ( 2 , 3 , 4th , 5 , 6th ) or the loading and unloading of the workpiece holder ( 8th ) and the workpiece holder ( 26th ) can be done manually. In this case the working position is ( 10 ) no process agent assigned.

In der gezeigten Ausführungsform sind vier Aufnahmemittel (17) und vier Arbeitspositionen (10,11,12,13) vorhanden, die jeweils im 90° Winkel benachbart zueinander angeordnet sind, wobei z.B. die erste Arbeitsposition (10) vertikal oberhalb der einzelnen Bewegungsachse (16) angeordnet ist. An der ersten Arbeitsposition (10) wird ein erstes Werkstück (2) zugeführt und an das dortige Aufnahmemittel (17) übergeben sowie positionsgenau gespannt. An der in 5 per Pfeil gezeigten Drehrichtung nachfolgenden Arbeitsposition (11) wird ein zuvor zugeführtes Werkstück (3) von dem Prozessmittel (19) bearbeitet. An der in Drehrichtung folgenden dritten Arbeitsposition (12) wird ein zuvor zugeführtes und bearbeitetes Werkstück (4) von dem Prozessmittel (20) geprüft. An der vierten, in Drehrichtung folgenden Arbeitsposition (13) wird ein zuvor zugeführtes, bearbeitetes und geprüftes Werkstück (5) von dem Prozessmittel (18) mit einem weiteren Werkstück (6) pressgeschweißt.In the embodiment shown, four receiving means ( 17th ) and four working positions ( 10 , 11th , 12th , 13th ), which are arranged adjacent to one another at a 90 ° angle, whereby e.g. the first working position ( 10 ) vertically above the individual movement axis ( 16 ) is arranged. At the first working position ( 10 ) a first workpiece ( 2 ) and to the receiving means there ( 17th ) and clamped in the exact position. At the in 5 Direction of rotation shown by arrow following working position ( 11th ) a previously fed workpiece ( 3 ) from the process agent ( 19th ) processed. At the third working position following in the direction of rotation ( 12th ) a previously fed and machined workpiece ( 4th ) from the process agent ( 20th ) checked. At the fourth working position following in the direction of rotation ( 13th ) a previously fed, processed and checked workpiece ( 5 ) from the process agent ( 18th ) with another workpiece ( 6th ) pressure welded.

Die vorgenannten Prozesse können an den vier gemeinsam an der Werkstückaufnahme (8) aufgenommenen Werkstücken (2,3,4,5) zeitgleich bzw. im gleichen Arbeitstakt durchgeführt werden. Anschließend dreht die Werkstückaufnahme (8) die aufgenommenen Werkstücken (2,3,4,5) eine Arbeitsposition (10,11,12,13) weiter, wonach der nächste Arbeitstakt und Prozessschritt startet. Nach vier Arbeitstakten und Entladung des Schweißteils ist das 4-stufige Pressschweißverfahren beendet.The aforementioned processes can be carried out on the four jointly on the workpiece holder ( 8th ) recorded workpieces ( 2 , 3 , 4th , 5 ) can be carried out at the same time or in the same work cycle. Then the workpiece holder rotates ( 8th ) the recorded workpieces ( 2 , 3 , 4th , 5 ) a work position ( 10 , 11th , 12th , 13th ), after which the next work cycle and process step starts. After four work cycles and unloading of the welding part, the 4-stage pressure welding process is finished.

Das Entladen des von den Werkstücken (5,6) gebildeten Schweißteils kann an der vierten Arbeitsposition (13) im Arbeitstakt des Pressschweißverfahrens oder an der ersten Arbeitsposition (10) vor dem Zuführen und Beladen eines neuen ersten Werkstücks (2) erfolgen.The unloading of the workpieces (5, 6th ) formed welded part can be at the fourth working position ( 13th ) in the work cycle of the pressure welding process or at the first work position ( 10 ) before feeding and loading a new first workpiece ( 2 ) respectively.

Mehrere Prozessmittel (18,19,20) der Prozesseinrichtung (9) können stationär oder relativ zur Werkstückaufnahme (8) beweglich am Maschinengestell (7) angeordnet sein. In der gezeigten Ausführung sind mehrere Prozessmittel (18,19,20) gemeinsam auf einer Basis (22) angeordnet, die beweglich am Maschinengestell (7) angeordnet ist und die mit einer steuerbaren Stellvorrichtung (25) verbunden ist und von dieser beaufschlagt wird. Die Prozesseinrichtung (9) mit den besagten Prozessmitteln (18,19,20) kann dadurch in Richtung der Bewegungsachse (16) bzw. der Einspann- und Prozessachse am Maschinengestell (7) vor und zurück bewegt werden sowie gegenüber der bevorzugt stationär am Maschinengestell (7) montierten Werkstückaufnahme (8) angenähert oder entfernt werden. Eine Distanzierung kann für die besagten Ladevorgänge oder zu anderen Zwecken nützlich sein. Die Verstellbewegung der Basis (22) erfolgt entlang einer Maschinenachse der Pressschweißvorrichtung (1), die parallel zu den vorgenannten Achsen ausgerichtet ist.Multiple process means ( 18th , 19th , 20th ) the process facility ( 9 ) can be stationary or relative to the workpiece holder ( 8th ) movable on the machine frame ( 7th ) be arranged. In the embodiment shown, several process means ( 18th , 19th , 20th ) together on a basis ( 22nd ) arranged, which can be moved on the machine frame ( 7th ) is arranged and which is equipped with a controllable adjusting device ( 25th ) is connected and acted upon by this. The process facility ( 9 ) with the said process means ( 18th , 19th , 20th ) can be moved in the direction of the axis of motion ( 16 ) or the clamping and process axis on the machine frame ( 7th ) can be moved back and forth and, compared to the preferably stationary, on the machine frame ( 7th ) mounted workpiece holder ( 8th ) can be approached or removed. A distancing can be useful for the said charging processes or for other purposes. The adjustment movement of the base ( 22nd ) takes place along a machine axis of the pressure welding device ( 1 ), which is aligned parallel to the aforementioned axes.

Die Basis (22) ist z.B. als Schlitten (23) ausgebildet, der entlang der Maschinenachse auf einem Paar von parallelen Schienen (24) gleit- oder rollfähig gelagert ist und mittels der Stellvorrichtung (25) hin und her bewegt wird sowie ggf. in der gezeigten vorgeschobenen Prozessstellung z.B. durch Klemmung oder auf andere Weise arretiert und fixiert werden kann.The base ( 22nd ) is e.g. as a slide ( 23 ), which runs along the machine axis on a pair of parallel rails ( 24 ) is slidably or rollably mounted and by means of the adjusting device ( 25th ) is moved back and forth and, if necessary, can be locked and fixed in the advanced process position shown, for example by clamping or in some other way.

In einer anderen Ausführung kann die Basis (22) stationär auf dem Maschinengestell (7) angeordnet und befestigt sein. Für einen evtl. erforderlichen Stellhub entlang der Bewegungsachse (16) bzw. der Maschinenachse können die betroffenen Prozessmittel (18,19,20,21) eine entsprechende Hubbewegung zum Zustellen und Wegstellen ausführen. In weiterer Abwandlung ist es möglich, dass eine mobile Basis (22) manuell bewegt und arretiert bzw. fixiert wird.In another version, the base ( 22nd ) stationary on the machine frame ( 7th ) be arranged and fastened. For any required stroke along the axis of movement ( 16 ) or the machine axis, the affected process resources ( 18th , 19th , 20th , 21 ) execute a corresponding stroke movement for infeed and retraction. In a further modification, it is possible that a mobile base ( 22nd ) is moved and locked or fixed manually.

In einer nicht dargestellten Variante kann die Pressschweißvorrichtung (1) mit einem umlaufend und magnetisch bewegten Lichtbogen arbeiten. Hierbei werden das jeweils zu verschweißende erste Werkstück (2,3,4,5) und das weitere Werkstück (6) mit ihren Stirnseiten unter elektrischer Spannungsbeaufschlagung zunächst in elektrisch leitenden Kontakt gebracht und dann entlang der Prozessachse wieder distanziert, wobei der Lichtbogen gezündet wird. Mit einer elektrischen Spulenanordnung oder auf andere geeignete Weise wird dann der gezündete Lichtbogen umlaufend entlang der Stirnseiten bzw. Werkstückränder bewegt und plastifiziert diese. Anschließend erfolgt der axiale Stauchhub zum Kontaktieren und Verpressen der plastifizierten Stirnseiten bzw. Werkstückränder. Der Maschinenkopf (27) ist in diesem Fall als elektrischer Lichtbogenschweißkopf mit Stromquelle und Spulenanordnung ausgebildet. Die Staucheinrichtung (28) bewirkt die vorgenannte Werkstückbewegung zum Zünden des Lichtbogens und die Stauchbewegung zum Verpressen.In a variant not shown, the pressure welding device ( 1 ) work with a rotating and magnetically moving arc. The first workpiece to be welded ( 2 , 3 , 4th , 5 ) and the further workpiece ( 6th ) initially brought into electrically conductive contact with their end faces under the application of electrical voltage and then distanced again along the process axis, with the arc being ignited. With an electrical coil arrangement or in some other suitable way, the ignited arc is then moved circumferentially along the end faces or workpiece edges and plasticizes them. This is followed by the axial upsetting stroke for contacting and pressing the plasticized end faces or workpiece edges. The machine head ( 27 ) is designed in this case as an electric arc welding head with a power source and coil arrangement. The upsetting device ( 28 ) causes the aforementioned workpiece movement to ignite the arc and the upsetting movement for pressing.

In einer nicht gezeigten Ausführung kann die Werkstückaufnahme (8) nur ein Aufnahmemittel (17) aufweisen. In einer weiteren Variante ist es möglich, auf einzelne der vorgenannten Prozessschritte des mehrstufigen Pressschweißverfahrens und das jeweils zugehörige Prozessmittel zu verzichten. Dies betrifft z.B. die Bearbeitung und/oder Prüfung der jeweiligen ersten Werkstücke (2,3,4,5). In weiterer Abwandlung ist es möglich, Prozessschritte und zugehörige Prozessmittel zu ändern und/oder weitere Prozessschritte und Prozessmittel beim Pressschweißverfahren und der Pressschweißvorrichtung (1) aufzunehmen.In an embodiment not shown, the workpiece holder ( 8th ) only one receptacle ( 17th ) exhibit. In a further variant, it is possible to dispense with some of the aforementioned process steps of the multistage pressure welding method and the respective associated process means. This applies, for example, to the processing and / or testing of the respective first workpieces ( 2 , 3 , 4th , 5 ). In a further modification, it is possible to change process steps and associated process means and / or further process steps and process means in the pressure welding process and the pressure welding device ( 1 ) to record.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Pressschweißvorrichtung, ReibschweißvorrichtungPressure welding device, friction welding device
22: Werkstück IWorkpiece I.
33: Werkstück IIWorkpiece II
44th: Werkstück IIIWorkpiece III
55: Werkstück IVWorkpiece IV
66th: Werkstück, GegenstückWorkpiece, counterpart
77th: MaschinengestellMachine frame
88th: WerkstückaufnahmeWorkpiece holder
99: ProzesseinrichtungProcess setup
1010: Arbeitsposition IWork position I
1111th: Arbeitsposition IIWorking position II
1212th: Arbeitsposition IIIWorking position III
1313th: Arbeitsposition IVWork position IV
1414th: TrageinrichtungCarrying device
1515th: RundschalttischRotary indexing table
1616: BewegungsachseAxis of motion
1717th: Aufnahmemittel, SpanneinrichtungReceiving means, clamping device
1818th: Prozessmittel, PressschweißkopfProcess means, pressure weld head
1919th: Prozessmittel, BearbeitungsvorrichtungProcess means, processing device
2020th: Prozessmittel, PrüfmittelProcess equipment, test equipment
2121: Prozessmittel, LadeeinrichtungProcess means, loading device
2222nd: BasisBase
2323: Schlittensleds
2424: Schienerail
2525th: StellvorrichtungAdjusting device
2626th: Werkstückhalter, SpannfutterWorkpiece holder, chuck
2727: Maschinenkopf, SpindelkopfMachine head, spindle head
2828: Staucheinrichtung, VorschubeinrichtungUpsetting device, feed device

Claims

Pressure welding device, in particular friction welding device, for pressure welding a first workpiece (2,3,4,5) to at least one further workpiece (6), the pressure welding device (1) having a workpiece holder (8) movable by means of a preferably rotational movement axis (16) a receiving means (17) for a first workpiece (2,3,4,5) and a process device (9) with a process means (18) for performing a pressure welding process, characterized in that the workpiece receiving means (8) for the simultaneous receiving of a plurality is formed by first workpieces (2, 3, 4, 5) and for this purpose has a plurality of receiving means (17) which are distributed in a circle around the central movement axis (16) and which, when the workpiece holder (8) is moved into different defined working positions (10, 11,12,13) are movable, with several, preferably different, processes on the first workpieces (2,3,4,5) at the different working positions (10,11,1 2.13) can be carried out at the same time.

Pressure welding device according to Claim 1 , characterized in that the plurality of receiving means (17) are arranged with a predetermined uniform distribution with respect to the axis of movement (16).

Pressure welding device according to Claim 2 , characterized in that the workpiece holder (8) is moved gradually in a rotating or reversing manner and is preferably designed as a rotary table (15) with a vertical orientation.

Pressure welding device according to Claim 2 or 3 , characterized in that the process device (9) has a plurality of process means (18, 19, 20, 21) which are distributed according to the working positions (10, 11, 12, 13).

Pressure welding device according to Claim 1 , 2 or 3 , characterized in that the process means (18,19,20,21) are designed differently and different processes on the respective first workpiece (2,3,4,5 located in the assigned working position (10,11,12,13)) ) execute.

Pressure welding device according to one of the preceding claims, characterized in that a process means (19) is designed as a preferably machining device, and a process means (20) is designed as a test means, in particular a measuring camera.

Pressure welding device according to one of the preceding claims, characterized in that a process means (21) as a fully automatic or semi-automatic loading device is formed.

Pressure welding device according to one of the preceding claims, characterized in that the process means (18) for performing a pressure welding process has a workpiece holder (26) for a further workpiece (6), a machine head (27), in particular a spindle head, for plasticizing the workpieces to be welded (2,3,4,5,6) and an upsetting device (28) for pressing the plasticized workpieces (2,3,4,5,6).

Pressure welding device according to one of the preceding claims, characterized in that several process means (18, 19, 20) are arranged stationary or movable relative to the workpiece holder (8) on a machine frame (7) of the pressure welding device (1).

Pressure welding device according to Claim 9 , characterized in that several process means (18, 19, 20) are arranged together on a base (22) which is movably arranged on the machine frame (7) and is connected to a controllable adjusting device (25).

Pressure welding device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure welding device (1) works in cycles.

Method for pressure welding a first workpiece (2, 3, 4, 5) to at least one further workpiece (6) by means of a pressure welding device (1) which has a workpiece holder (8), which can be moved by means of a preferably rotational movement axis (16), with a holder ( 17) for a first workpiece (2, 3, 4, 5) and a process device (9) with a process means (18) for performing a pressure welding process, characterized in that the workpiece holder (8) has a holder (17) with a holder first workpiece (2,3,4,5) is gradually moved into different working positions (10,11,12,13) distributed in a circle around the central movement axis (16), in each of which the process device (9) has a preferred process another process is performed on the first workpiece (2,3,4,5).

Procedure according to Claim 12 , characterized in that a plurality of first workpieces (2,3,4,5) from the workpiece holder (8) at different work positions (10,11,12,13) are picked up simultaneously, with several, preferably different, processes on the first workpieces (2,3,4,5) at the different work positions (10,11,12,13) are carried out simultaneously.