DE1752670A1

DE1752670A1 - Reibungsschweissvorrichtung

Info

Publication number: DE1752670A1
Application number: DE19681752670
Authority: DE
Inventors: Gage Arthur F
Original assignee: North American Rockwell Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1967-06-30
Filing date: 1968-07-01
Publication date: 1971-05-19
Also published as: GB1224360A; US3516591A; DE1752670C2; FR1573385A

Description

Dipl.-Ing. Egon Prinz Dr. Gertrud Hauser DipL-lng. Gottfried Leiser

Patentanwälte

Telegramme: Labyrinth München

Telefon: 83 15 10 Postscheckkonto: Mönchen 117078

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Unser Zeichen: N 459

NORTH AMERICAN ROCKWELL CORPORATION

North American Rockwell Building, Pittsburgh, Pennsylvania 15222

V.St.A.

Reibungsschweißvorrichtung

Das Reibungsschweißen von verhältnismäßig leichten Teilen ist bekannt und es wurden Vorrichtungen vorgeschlagen, bei welchen sich gegenseitig drehende Teile, wie dünne Metallgehäuse und dergleichen, in reibende Berührung gedrückt werden, bis die durch Reibung erzeugte Wärme zu einem Schmelzen der in Berührung stehenden Bereiche und infolgedessen zur Reibungs-

Bu/Gr.

schweißung

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schweißung führt. Die Verbindung von verhältnismäßig schweren Teilen durch Relbungsschwelßung wurde zwar in der Literatur theoretisch mehrmals erwähnt und es wurden bestimmte Anordnungen zur Halterung von sich gegenseitig drehenden Werkstücken genannt, aber der Stand der Technik zeigt klar die mangelnde Erfahrung, welche erforderlich 1st, um die an den Aufbau gestellten Forderungen zu würdigen, welche auftreten, wenn sehr schwere Netallmassen, wie Antriebs-Achsgehäuseteile aus Stahl in gegenseitig drehende Reibungsberührung gebracht werden. Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Anordnung für das Hochleistungs-Reibungsschwelßen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zum Reibungsschweißen, in welcher ein feststehendes Werkstück zur Verhinderung einer Bewegung auf einer Stützeinrichtung festgeklemmt ist und mindestens ein sich drehendes Werkstück von einer Einrichtung getragen wird, welche gleitbar auf der Stützeinrichtung gelagert 1st und einen Antriebsmechanismus für das Werkstück aufweist, der arbeitsmäßig mit einem Kraftantrieb verbunden ist, welcher unabhängig von der Stützeinrichtung gelagert 1st.

Ein weiteres Ziel besteht aufgrund des Gesagten darin,

eine

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-3- 17B267Q

eine Stützeinrichtung zu schaffen, in welcher das feststehende Werkstück und das sich drehende Werkstück jeweils vollständig von zwischen den Enden befestigten Teilen der Stützeinrichtung getragen werden. In diesem Zusammenhang schlägt die Erfindung gleiche, jedoch umgekehrte Endbauteile vor, welche die sich drehenden Werkstücke tragen, wobei jeder Endteil an einem entgegengesetzten Ende eines mittleren Teiles befestigt ist, welcher das feststehende Werkstück hält.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Klemmbackenaufbaus und eines Betätigungsmechanismus zum Festklemmen eines feststehenden Werkstücks auf einer Stützeinrichtung in einer Reibungsschweißvorrichtung. In diesem Zusammenhang ist ein Paar von Klemmbacken in entgegengesetzten Richtungen gleitbar gelagert und so miteinander verbunden, daß sie durch ein Paar von schwenkbaren Hebeln betätigbar sind, welche mit einem Ende der jeweiligen Klemmbacken verbunden sind und mit ihren anderen Enden mit einem ausfahrbaren Druckmittelzylinder arbeitsmäßig verbunden sind. Zwei weitere Paare von Klemmbacken sind vorgesehen. Jedes dieser Paare ist auf gegenüberliegenden Gleitorganen angebracht, welche eine veränderliche Gewindeverbindung mit einer angetriebenen Welle besitzen.

Anhand 109821/0500

17b2670

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Figur 1 eine Draufsicht, in welcher die Anordnung der Teile in einer eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bildenden Vorrichtung dargestellt ist,

Figur 2 eine allgemeine Schrägansicht, in welcher eine hydrostatische Lageranordnung der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung dargestellt ist,

Figur 3 eine teilweise weggebrochene und teilweise geschnittene Seitenansicht von Einzelheiten des Aufbaus der in Figur 2 gezeigten Anordnung,

Figur 3A einen vergrößert en/Teilschnitt, in welchem die Düsenausbildung zur Lieferung von öl zu dem in Figur 3 gezeigten vorderen Axiallager dargestellt ist,

Figur ¹I eine Seitenansicht der in Figur 1 gezeigten Reibungsschweißvorrichtung,

Figur 5 eine teilweise weggebrochene und teilweise geschnittene Teilseitenansicht mit Blickrichtung in einen

der 1098 2 1/05U6

OfIlGlNAL INSPECTED

_ 5 . 17 b 2 6 7 Q

der Klemmbacken für das feststehende Werkstück,

Figur 6 eine hauptsächlich geschnittene Teilansicht, in welcher Einzelheiten einer Antriebsform für jede hydrostatische Lageranordnung dargestellt sind,

Figur 7 eine allgemeine, teilweise weggebrochene und teilweise geschnittene Schrägansicht, in welcher Einzelheiten des Klemmteils der Stützeinrichtung für das mittlere feststehende Werkstück dargestellt sind,

Figur 8 eine teilweise weggebrochene und teilweise geschnittene Teilansicht, in welcher der Mechanismus zur Bewegung der Klemmbacken für das mittlere feststehende Werkstück dargestellt sind,

Figur 9 eine Teildraufsicht, in welcher weitere Einzelheiten bezüglich des Festklemmens des feststehenden Werkstücks dargestellt sind,

Figur 10 eine teilweise weggebrochene und teilweise geschnittene Seitenansicht, in welcher eine bevorzugte Ausführungsform der hydrostatisch gelagerten Antriebsanordnung dargestellt 1st,

Figur 11 eine teilweise weggebrochene und teilweise ge-

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-6- 1V5267Q

schnittene Seltenansicht, in welcher Einzelheiten der Endklemmen für das feststehende Werkstück dargestellt

Figur 12 eine teilweise geschnittene Stirnansicht, in welcher weitere Einzelheiten der in Figur 11 gezeigten Endklemmen dargestellt sind, und

Figur 13 eine vergrößerte Stirnansicht der in den Figuren und 4 dargestellten Maschine, in welcher die Anordnung von wesentlichen Teilen dargestellt ist.

Figur 1 zeigt eine Reibungsschweißvorrichtung, in welcher drei Werkstücke 11, 12 und 13 durch Reibungssehweißung miteinander verbunden werden sollen. In dieser Anordnung wird das mittlere Werkstück 12, welches ein Achsgehäuse-Mittelabschnitt sein kann, feststehend gehalten und die zwei anderen Werkstücke, welche Achslager-Endspindeln 11 und 13 sein können, werden gedreht, während sie in Berührung mit entgegengesetzten Enden des Werkstücks 12 gebracht werden.

Das mittlere Werkstück 12 ist in einem Gestell I¹J befestigt, wobei die entgegengesetzten Seiten in geeigneter Welse durch einstellbare Klemmbacken 15 und 16 ergriffen und gehalten werden. Die in entgegengesetzter Richtung verlaufenden Arme des Werkstücks 12 sind in gleichartigen Halterungen 17 festgeklemmt

109821/0506 ·

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geklemmt, deren jede gegenüberliegende, einstellbare Klemmbacken 18 und 19 zum Ergreifen des Werkstücks aufweist. Diese Anordnung stützt und verankert das Werkstück 12 gegen Drehung oder axiale Verschiebung. Das Gestell ist starr an der Maschinenbasis 21 befestigt.

Das Werkstück 11 ist auf einem Träger 22 mit hydrostatischer Lageranordnung und das Werkstück 13 ist auf einem * gleichartigen Träger 23 mit hydrostatischer Lageranordnung an entgegengesetzten Enden der Basis 21 angeordnet. Diese Träger 22 und 23 und die an diesen befindlichen Lageranordnungen sind im wesentlichen gleich.

Figur 2 zeigt, daß der Träger 23 einen ringförmigen Rahmen 24 mit starren Seitenteilen 25 und 26 aufweist, welche an ihren unteren Enden mit parallelen, rechteckigen Führungsnuten 27 und 28 versehen sind, die gleitbar in parallele Schienen 29 und 31 an der Maschinenbasis 21 " eingreifen.

Ein Paar von Arbeitszylindern 32 und 33 sind an der Basis befestigt und ihre Kolbenstangen 34 und 35 ragen jeweils parallel und auf gleicher Höhe hervor und stehen in starrer Verbindung mit dem Trägerrahmen 24. Befestigungsmittel, wie Muttern 363 gewährleisten, daß die Kolbenstangen 34 und

fest 109821/0bU6

. - β - 17S267Q

fest mit dem Rahmen 24 verbunden sind. Es ist ersichtlich, daß die Einleitung von Druckmittel in beide Zylinder 32 und 33 den Träger und das darauf befindliche Lagergehäuse 37 gegen das feststehende Werkstück 12 vorschiebt.

Eine Welle 38, welche im Träger 23 zentral und in der Mitte zwischen den Zylindern 32 und 33 angeordnet ist, weist einen mit Keilnuten versehenen Abschnitt 39 auf, welcher sich in axialer Richtung gleitbar, jedoch nicht drehbar durch die Nabe einer axial feststehenden Scheibe (siehe Figuren 6 und 10) erstreckt. Ein Riemen 41 ist um eine Riemenscheibe 40 und eine Leerlauf scheibe ¹IIa gelegt. Die Scheibe 4la ist, wie in Figur 10 gezeigt, auf einer Leerlaufwelle 4lb befestigt, welche in geeigneter Weise drehbar um eine Achse gelagert ist, die sich parallel und vertikal unterhalb der Welle 38 erstreckt. Eine motorgetriebene Riemenscheibe ¹IIc ist ebenfalls auf der Welle ¹IIb befestigt. Ein Riemen 42 (Figur 1) verbindet die Scheibe ¹IIc mit einer Scheibe 43 auf der Abtriebswelle ¹I¹I eines Kraftantriebs 45, welcher im wesentlichen aus einem Elektromotor 46 besteht, der mit der Welle 44 über eine Kupplung verbunden ist und eine damit verbundene Bremsanordnung aufweist.

Wie aus Figur 6 ersichtlich, ist eine Hülse oder Spindel 40a

am

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am Maschinenrahmen beispielsweise durch Schrauben 4Ob befestigt und umgibt koaxial die Welle 38, so daß ein freies Gleiten der Welle durch dieselbe möglich ist. Die Hülse 40a ist mit axial beabstandeten zylindrischen Abschnitten 40c und 4Od versehen, auf welchen die inneren Laufringe von Kegelrollenlagern 4Oe bzw. 4Of befestigt sind. Die inneren Enden der äußeren Laufringe der Lager liegen axial an inneren ringförmigen Absätzen 4Og bzw. 4Oh der Scheibe 40 an. Das äußere Ende des inneren Laufrings des Lagers 4Of liegt am axialen Absatz 4Oj der Hülse an. Das äußere Ende der Hülse ist mit einem Gewinde 4Ok versehen, welches eine Sicherungsmutteranordnung 4Om hält, die am äußeren Ende des inneren Laufring des Lagers 4Oe anliegt. Wenn die Sicherungsmutteranordnung festgezogen wird, werden die Lager vorgespannt und gehalten und diese Lager 4Oe und 4Of wirken auch als Axiallager zur Verhinderung einer axialen Verschiebung der Scheibe 40 bezüglich der Welle 38.

Ein axial ausgerichteter Antriebsring 4On ist an der Scheibe 40 beispielsweise durch Schrauben 4Op befestigt und weist eine innen mit Keilnuten versehene Nabe 4Oq auf, welche in die Keilnuten 39 der Welle eingreift. Wenn bei Betrieb der Träger 23 längs des Rahmens verschoben wird, gleitet die Welle 38 in axialer Richtung durch den Ring 4On, während der Antrieb zwischen der Welle 38 und der Scheibe 40 ohne

Axialvers chiebung 109821/0506

Axialverschiebung der Scheibe aufrechterhalten wird.

Die Welle 38 dringt in das hydrostatische Lagergehäuse 37 ein, worin sie in Antriebsverbindung mit dem eingesetzten Werkstück 13 gebracht werden kann. Durch Pesthalten der Scheibe 40 gegen Axialverschiebung und durch Schaffung der Keilnuten-Antriebsverbindung zwischen der Scheibe 40 und der Welle 38 muß die kontinuierliche Drehung der Welle 38 nicht unterbrochen werden, wenn der Träger für das Gehäuse in axialer Richtung längs der Führungsschienen 29 und 31 verschoben wird.

Wie in Figur 6 gezeigt, erstreckt sich eine rohrförmige Verkleidung 20 vom Rahmen aus und umfaßt das mit Kellnuten versehene Ende der Welle 38.während der Verschiebung und ein geeigneter Blechdeckel 20a, welcher am Rahmen beispielsweise durch Schrauben 20b befestigt ist, erstreckt sich über den oberen Teil der Scheibe.

Die geschilderte Antriebsvorrichtung ist im wesentlichen zum Antreiben der Scheibe 6l am anderen Ende des Stützrahmens wiederholt.

Der Gehäuseträger 22 ist wie der Träger 23 auf den Führungsschienen 52 und 53 des Maschinenrahmens gleitbar gelagert,

welche

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1 7 b 2 6 7 O

welche parallel zu den Schienen 29 und 31 ausgerichtet sind und eine Verschiebung des Trägers 22 wird durch parallele Zylinder 54 und 55 gesteuert, welche durch Kolbenstangen 56 bzw. 57 mit dem Gehäuse 51 verbunden sind. Eine Welle 58 mit einem mit Keilnuten versehenen Abschnitt 59 erstreckt sich axial gleitbar durch eine Scheibe 6l und in das Lagergehäuse 62 und kann, wie ersichtlich, zur Drehung des Werkstücks 11 angeschlossen ^ werden.

Die Scheibe 6l ist gegen axiale Verschiebung festgehalten, nichtdrehbar auf der Welle 58 durch die vom Abschnitt 59 gebildete Keilnut-Antriebsverbindung befestigt und durch den Riemen 63 mit einer Leerlaufscheibe 64 verbunden (siehe Figur 4). Die Ausbildung der Scheibe 6l und ihre Lagerung ist im wesentlichen die gleiche, wie sie für die Scheibe 40 in Figur 10 gezeigt ist, wobei die Scheibe 6l

gegen axiale Verschiebung festgehalten ist und in Antriebs- I verbindung mit der Welle 58 durch Keilnuten 59 steht, welche durch die Scheibe gleiten, während die Antriebsverbindung mit derselben aufrechterhalten wird, während der Träger längs der Stützeinrichtung verschoben wird. Die Scheibe ist auf einer Leerlaufwelle 64a befestigt, welche in geeigneter Weise um eine Achse drehbar gelagert ist, die parallel zur Welle 58 und vertikal unterhalb dieser verläuft. Eine weitere Scheibe 64b, welche auf der Welle 64a befestigt ist, ist

durch 109021 /0BQ6

durch einen Riemen 64c mit einer Scheibe 64d verbunden (Figur 1). Die Scheibe 64d ist auf einer Abtriebswelle 65 eines unabhängigen Kraftantriebs 66 befestigt, welcher aus einem Elektromotor 67 besteht, der mit der Welle 65 über eine Kupplung 68 verbunden ist und eine damit verbundene Bremsanordnung 69 aufweist.

Die hydrostatischen Lagergehäuse 37 und 62 sind vorzugsweise genau gleich ausgebildet und es werden für beide die gleichen Bezugszeichen verwendet. Figur 3 zeigt innere Einzelheiten, wobei die Gehäuseanordnung ein Gehäuse 71 aufweist, das einen zylindrischen Umfang besitzt, welcher bündig innerhalb des inneren Umfangs des Rahmens 51 sitzt. Eine Reihe von Maschinenschrauben 73 erstreckt sich durch einen radialen Gehäuseflansch 74, um das Gehäuse 71 am Rahmen 51 festzulegen. Ein nach vorne ragender, hohler, konisch vorspringender Teil 75 des Gehäuses 1st am Gehäuse durch eine Reihe von Schrauben am Flansch 74 befestigt.

Das Gehäuse 71 weist eine nach vorne offene Aussparung mit verhältnismäßig großem Durchmesser auf und die Aussparung 77 ist vorne und hinten mit axial beabstandeten, konzentrischen Zylinderflächen 78 und 79 versehen, wobei

die 109821/0bü6

die Fläche 78 nahe dem Boden der Aussparung einen etwas geringeren Durchmesser besitzt. Konzentrisch mit der Aussparung 77 ist eine Bohrung 81 mit kleinerem Durchmesser vorgesehen, welche die Rückwand 82 des Gehäuses durchsetzt.

Innerhalb der Aussparung 77 ist ein Gehäusekernteil 83 beispielsweise durch eine Reihe von Maschinenschrauben 8¹I befestigt, welche sich durch die Wand 82 erstrecken. Der Kern 83 1st mit zylindrischen Stirnflächen 85 und 86 versehen, welche bündig an den Aussparungsflächen 78 bzw. 79 anliegen und elastische Dichtring- und Nutanordnungen 87 bzw. 88 ergeben statische Abdichtungen, wodurch innerhalb des Gehäuses 71 eine Ringkammer 89 zwischen dem Kern 83 und dem umgebenden Gehäuseteil gebildet wird.

Wie ersichtlich, ist der Kern 83 mit besonderen Schmiermittel-Verteilungsdurchführungen versehen. Er ist vorzugsweise als vom Gehäuse räumlich getrennter Teil hergestellt, f so daß die Ausbildung von solchen Durchführungen in demselben ohne unzulässig komplizierte Guß- oder Bearbeitungsvorgänge möglich ist, wenn er sich jedoch in der in Figur dargestellten Lage befindet, wird er im wesentlichen ein fester Beetandteil des Gehäuses 71.

Die kraftangetriebene Welle 58 ist mit einer Kupplung 91 verbunden, welche am Ende einer Antriebshülse 92 durch

Bolzen 109821/0 Gü6

-H-

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Bolzen 93 befestigt ist. Die Hülse 92 ist nichtdrehbar beispielsweise durch Kellnuten 94 am Ende einer hohlen Wellenanordnung 95 befestigt. Die Wellenanordnung 95 weist einen rückwärtigen Abschnitt 96 mit einer zylindrischen Fläche 97, welche durch eine umgebende zylindrische Bohrung 98 im Kern 83 verläuft, einen radial erweiterten Flanschabschnitt 99 nahe der ebenen Kernvorderfläche 100, welcher senkrecht zur Wellenachse verläuft, und einen vorderen Abschnitt 101 auf, welcher eine Innere zylindrische Bohrung 102 und einen äußeren zylindrischen Umfang 103 aufweist, der von einer zylindrischen Bohrung 104 am vorderen Ende des GehäusevorSprungs 75 umgeben wird.

Wie ersichtlich, ist die Wellenanordnung innerhalb des Gehäuses auf hydrostatischen Lagern radial gelagert, welche zwischen dem Wellenabschnitt 96 und der Bohrung und zwischen dem Wellenabschnitt lOl^und der Bohrung zur Wirkung kommen.

Der Wellenabschnitt 96 1st innen bei 105 erweitert, so daß eine Zylinderkammer 106 gebildet wird, in welcher ein Kolben 107 gleitbar angeordnet ist. Eine Druckfeder 112 kommt zwischen einer radialen Wand 113 Innerhalb der Welle und dem Kolben 107 zur Wirkung, so daß der Kolben gemäß Figur 3 nach rechts gedrückt wird.

Eine 109821/0506

Eine Kolbenstange Il4₉ welche am Kolben 107 befestigt ist, erstreckt sich gleitbar durch eine Kappe 115» welche beispielsweise durch Schrauben 116 am Flanschabschnitt der Welle befestigt ist, um im übrigen das vordere Ende der Kammer 106 zu verschließen. Eine geeignet abgedichtete Lageranordnung 117 ermöglicht ein freies Gleiten der Stange 114, während ein Fluiddruck in der Kammer 106 aufrechterhalten wird. Eine Abstandshülse 110 an der ^

Stange 114 begrenzt die Verschiebung des Kolbens 107 nach vorne.

An ihrem vorderen Ende ist die Kolbenstange 114 an einer Gelenkkupplung 118 befestigt, welche am Umfang in innere Ringnuten 119 am rückwärtigen Ende einer Reihe von Spannfutterelementen 121 eingreift, die ihrerseits in axialer Richtung gleitbar auf einem Spannfutterelement 122 gelagert sind, das beispielsweise durch Schrauben 123 an ^ der Wellenanordnung befestigt ist. Es sind gewöhnlich mehrere Spannfutterelemente 121 gleichmäßig am Umfang um das Werkstück verteilt.

Das vordere Ende jedes Spannfutterelements 121 weist eine innere, am Werkstück anliegende Fläche 124 und eine äußere, allgemein konische, nach vorwärts geneigte Fläche 125 auf, welche gleitbar an einer ähnlichen geneigten Fläche 126 am festen Kupplungselement 122 anliegt. Das

feste 1098;M/0bU6

■- 16 -

feste Kupplungselement 122 weist eine innere ringförmige, am Werkstück anliegende Fläche 127 und eine Reihe von in ümfangsrichtung beabstandeten inneren, am Werkstück anliegenden Flächen 128 auf, zwischen welchen sich die beweglichen Spannfutterelemente 121 erstrecken.

Die in Figur 3 dargestellte Spannfutteranordnung dient zur Halterung von Achsspindeln der dargestellten Form. Die Erfindung umfaßt alle gleichartigen Spannfutteranordnungen, welche den zu schweißenden Werkstücken angepaßt sind.

In Figur 3 ist der Kolben 107 durch Fluiddruck in der Kammer 106 in seine rückwärtigste Stellung verschoben dargestellt und in dieser Stellung hat er die Spannfutterelemente 121 nach links verschoben, wodurch sie auf den Nockenflächen 126 nach oben gleiten, um das Spannfutter zusammenzuziehen und das Werkstück 11 am Umfang zu ergreifen, und dasselbe nichtdrehbar an der Wellenanordnung 95 konzentrisch zur Drehachse der Wellenanordnung festzulegen. Dieser Zustand herrscht während des Reibungsschweißvorgangs .

Das rückwärtige Ende der Gehäusebohrung 81 enthält einen Ring 131, dessen Innerer Umfang 132 ein freilaufendes Spiel zur Wellenanordnung aufweist. Der Ring 131 ist am Gehäuse

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- i7 - 1 7 b 2 6 7 O

beispielsweise durch Schrauben 133 befestigt und hält eine ringförmige, in axialer Richtung elastische Dichtungsanordnung 13^, welche axial zwischen dem feststehenden Gehäuse und der sich drehenden Wellenanordnung angeordnet ist. Daher kann kein Schmiermittel in axialer Richtung durch die Gehäusebohrung 81 entweichen.

Am vorderen Ende der Gehäuseanordnung endet das Gehäuse 75 in einem Vorsprung 135 mit einer Mittelbohrung 136, ^

welche bündig die zylindrische Oberfläche 137 eines Lagerrings 138 aufnimmt, der am Gehäuse beispielsweise durch Schrauben 139 befestigt ist. Die Bohrung 104 ist am inneren Umfang des Rings 138 ausgebildet. Statische Dichtungsringe 139 und l4l sind zwischen den Oberflächen 136 und 137 vorgesehen.

An seinem vorderen Ende hält ein am Ring 138 beispielsweise durch Schrauben 143 befestigter Ring 142 eine in (( axialer Richtung elastische Dichtungsanordnung 144, welche axial zwischen dem feststehenden Gehäuse und der sich drehenden Wellenanordnung angeordnet ist. Daher kann kein Schmiermittel durch das vordere Ende des Gehäuses entweichen.

Die Dichtungen 134 und 144 sind die einzigen zwei Dichtungen, welche zwischen der Wellenanordnung und dem Gehäuse bei der erfindungsgemäßen Ausbildung erforderlich sind.

Eine

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Eine Ringnut 151 ist in der Fläche 136 axial zwischen den Dichtringen 139 und I¹Il vorgesehen und eine radiale Einlaßdurchführung 152 erstreckt sich von dieser Nut nach außen und steht in Verbindung mit einer Zuleitung

153. Aus Figur 3 ist ersichtlich, daß die Innenfläche 1O¹J des Lagerrings 138 mit einer regelmäßig am Umfang verteilten Reihe von (gewöhnlich etwa sechs) Ausnehmungen 154 mit der gleichen Größe versehen ist und jede Ausnehmung ist mit der Nut 151 durch eine radiale Durchführung verbunden, welche eine Strömungsdrosseldüse mit vorbestimmter Größe bildet, welche in einem mit Gewinde versehenen Paßstück 156 enthalten ist.

Der Durchmesser der zylindrischen Fläche 104 ist genau um einen geringen Betrag größer gearbeitet als der Durchmesser der zylindrischen Wellenfläche 103·

ψ Unter hohem Druck stehendes öl tritt in die Durchführung 152 ein und verteilt sich in Umfangsrichtung um die Nut 151, von wo es durch die Drosseldüsen in die Ausnehmungen geleitet wird. Die Ausnehmungen 154 werden daher mit unter Druck stehendem öl gefüllt und die Differenz der Durchmesser der Oberflächen 103 und 104 ergibt Spalte 158 (Figur 3) und zwischen den nicht gezeigten, benachbarten Ausnehmungen

154. Normalerweise fließt kein öl durch die Spalte zwischen

den 10 982170506

d2n Ausnehmungen, da der Druck des Öls in benachbarten Ausnehmungen während des normalen Betriebs im wesentlichen gleich ist. Wie in Figur 3 gezeigt, erstrecken sich die Spalte 158 in axialer Richtung und öl aus den Ausnehmungen, welches seitlich durch diese Spalte 158 austritt, fließt direkt und durch Abzugslöcher l6O in einen Niederdruckraum l6l innerhalb des Gehäuses. Aus dem Raum l6l fließt das öl durch die Durchführung 162 -

zurück zum Sumpf.

Wenn sich die Wellenanordnung um ihre Achse 159 dreht, wird daher ihr vorderes Ende durch das unter hohem Druck stehende öl gelagert, welches in den Ausnehmungen 15^ und Spalten 158 zirkuliert und es besteht keine metallische Berührung an den Flächen 103 und 104. Dadurch wird das vordere hydro ab Sb is ehe Drehlager der Anordnung gebildet.

Wie aus Figur 3 ersichtlich, tritt eine ölzuleltung l6l' in eine Gehäusedurchführung 162' ein, welche in die Kammer 89 mündet. Der Gehäusekern 83 ist rings um seinen inneren Umfang mit einer Reihe von beabstandeten Ausnehmungen 163 versehen, deren jede mit der Kammer durch geeichte, genau bemessene, scharfkantige Düsenöffnungen in den Durchführungen 165 verbunden ist. Die

Ausnehmungen 103821/0506

. 20 - 17S2670

Ausnehmungen 163 sind gleich groß und in gleichen Abständen um die Fläche 98 verteilt.

Die zylindrische Fische 97 besitzt einen etwas geringeren Durchmesser als die innere zylindrische Fläche 98 des Gehäusekerns. Das einströmende öl hält den hohen Druck in den Ausnehmungen 163 aufrecht, so daß eine ausgeglichene Lagerung der Wellenanordnung während der Drehung erzeugt wird. Die Spalte I66, welche zwischen den konzentrischen Flächen 97 und $8 vorhanden sind, bilden EntspannungsdurchfCührungen zwischen den Ausnehmungen und an den Seiten» wie in Figur 3 dargestellt, so daß öl in eine Kerndurchführung 167 austritt, durch welche das Ql zua Sumpf zurückfließt. Die Verbindung zwischen der Durchführung 167 und der Kamer 89 wird durch den Stopfen 168 gesperrt.

Dadurch wird ein zweites hydrostatisches Drehlager für die Wellenanordnung gebildet.

Wie in Figur 3 gezeigt, 1st die Kaoner 89 durch eine Kerndurchführung 171 alt einer ringförmigen Aussparung 172 in der Fläche 98 verbunden und Öl aus der Aussparung 172 fließt durch eine Mehrzahl von öffnungen 173 in der Wellenanordnung uiKl dringt in den Kolbenzylinder 106 ein. Unter Druck stehendes öl in Zylinder 106 drückt den Kolben 107 nach links in seine Verkstüek-Kleranetellung, Daher nuß öl in der Lagerschaltung

unter 109821/0506

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unter Druck gesetzt werden, bevor das Werkstück 11 nichtdrehbar an der Wellenanordnung festgelegt werden kann.

Eine ölzuleitung 181 ist durch eine Kerndurchführung 182 mit einem Ende einer Leitung 183 verbunden, welche in Längsrichtung des Kerns 83 verläuft und in eine verhältnismäßig flache Ringkammer 184 mündet, welche von der ringförmigen Aussparung 185 in der Rückfläche des Wellenflansches 99 und der ebenen Vorderfläche 100 des Kerns gebildet wird. In radialer Richtung auswärts von der Kammer 184 ist der Wellenflansch mit einer ebenen Ringfläche 186 versehen, welche der Kernfläche 100 eng benachbart und parallel zu dieser angeordnet ist, so daß eine eingeschnürte Spaltdurchführung 187 gebildet wird, durch welche öl aus der Kammer 184 in die unter niedrigerem Druck stehende Durchführung 162 fließt.

Der Spalt 187 erzeugt ein dünnes ölband zwischen den Flächen 100 und 186, wodurch ein rückwärtiges hydrostatisches Axiallager gebildet wird, welches eine metallische Berührung zwischen der Wellenfläche 186 und der Gehäusefläche 100 auch unter den starken Axialdrücken vermeidet, welche beim Reibungsschweißen auftreten.

Unter dem Druck im Zylinder 106 stehendes öl tritt auch

in

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in eine Mehrzahl von radialen Durchführungen 191 ein und eine oder mehrere dieser Durchführungen 191 sind durch eine scharfkantige, geeichte Düse 192, welche eine Drosselmündung bildet, mit einer ringförmigen Nut 194 verbunden. Die Nut 19¹I ist in einem festen Ringblock 195 ausgebildet, welcher am Gehäuse durch Schrauben

196 befestigt 1st. Die Düse 192 ist, wie am besten aus ^ Figur 3A ersichtlich, von einer dünnen Düsenscheibe

gebildet, welche in ihrer Lage durch ein ringförmiges Paßstück 193a gehalten wird. Die Scheibe 193 ist in einer kurzen axialen Durchführung 193b angeordnet, welche sich von der Durchführung 191 zur Fläche 197 erstreckt. Diese Ausbildung wird vorzugsweise verwendet, um die scharfkantigen Düsen bei 155 und 165 zu bilden. Unter Druck stehendes öl wird daher durch die Düse 192 zur ringförmigen Trennfläche zwischen der Vorderfläche des Flansches 99 und dem Gehäuse geleitet und dadurch wird " ein vorderes hydrostatisches Axiallager gebildet, welches eine metallische Berührung zwischen der ebenen Ringfläche

197 an der Wellenanordnung und der ebenen Fläche 198 am Gehäuse verhindert.

Unter Druck (von etwa 105,5 kg/cm² bzw. 1500 psi) stehendes öl wird in beide hydrostatischen Drehlager der Anlage geliefert. Wie aus Figur 3 ersichtlich, tritt das unter dem Druck der Leitung stehende öl aus der Leitung 153

und 109821/0S06 ·- ■

_ 23 - V/b2670

und der Durchführung 152 in die Nut 151 ein, welche dasselbe so leitet, daß es gleichzeitig durch die Drosseldüsen 157 in die Ausnehmungen 154 fließt, so daß alle Ausnehmungen 154 zusammenhängende, unter Druck stehende ölmassen enthalten, öl aus den Ausnehmungen fließt auch kontinuierlich zurück und strömt durch die Spalte 158 in die Durchführung 162 ab.

Die Wellenanordnung wird daher am vorderen Ende an ihrem Umfang im wesentlichen durch die unter Druck stehenden ölmassen in den Ausnehmungen 154 vollständig außer metallischer Berührung mit der Innenfläche 104 des Gehäuses gehalten. Die gleichen Druckflächen an den Ausnehmungen arbeiten zusammen, um die Wellenanordnung automatisch auf ihrer Drehachse zu zentrieren, und die Anordnung verhindert, daß ansteigende radiale Belastungen der Wellenanordnung eine metallische Berührung zwischen der Wellenanordnung und dem Gehäuse bewirken. Wenn beispielsweise die radiale Belastung I auf die Wellenanordnung an der Oberseite steigt, führt dies dazu, daß die Wellenanordnung nach unten verschoben wird, wodurch die Trennung der Flächen 103 und 104 an den unteren Spalten 158 verringert und die Trennung dieser Flächen an den oberen Spalten vergrößert wird. Infolgedessen wird die Entspannung an den Spalten 158 zwischen den unteren Ausnehmungen gedrosselt, was zu einem Stelgen des Öldrucks in den benachbarten !09821/0506

barten Ausnehmungen führt, und die erweiterten oberen Spalte 158 ermöglichen eine erhöhte Entspannung und dadurch sinkt der Öldruck in den oberen Ausnehmungen. Dieser Zustand herrscht, solange eine unausgeglichene Belastung auf das Lager wirkt. Wenn der Anstieg des Öldrucks, bei dem beschriebenen Beispiel etwa an den unteren Ausnehmungen, algebraisch zur Verringerung des Öldrucks an den oberen Ausnehmungen addiert wird, wird die ausgeübte Belastung ausgeglichen. Die beschriebene Wirkung wird möglich gemacht, indem die Drosselmündungen vorgesehen werden, durch welche das öl in die Ausnehmungen eintritt, da diese Düsen die Ausnehmungen von der Druckquelle ausreichend isolieren, damit der Ausgleich stattfinden kann. Wenn die Wellenanordnung wieder auf die Drehachse zentriert wird, stehen alle Ausnehmungen unter gleichem Druck.

öl aus der Leitung l6l^f tritt in die Durchführung 162' ein, so daß eine ringförmige ölmasse in der Kammer 89 gebildet wird, welche unter dem Druck der Pumpe steht, und diese Kammer liefert gleichzeitig öl durch alle Drosseldüsen 165 in die Ausnehmungen I63, wodurch diese Ausnehmungen unter Druck stehendes öl enthalten und durch am Umfang verlaufende Spalte miteinander verbunden sind. Die Flächen und 98 werden automatisch außer metallischer Berührung gehalten, wie bereits für das vordere Lager beschrieben, öl

aus 109821/0 500

aus den Ausnehmungen I63 fließt kontinuierlich durch die Seiten der Spalte 166 zur Abzugsdurchführung l62.

Es ist daher ersichtlich, daß die ganze Wellenanordnung durch die vorderen und hinteren hydrostatischen Radiallager in jedem Gehäuse gestützt und automatisch zentriert wird. Die Kombination von hydrostatischen Radiallagern mit den Teilen einer Maschine, welche so außerordentlich großen Belastungen unterworfen ist, wie eine Reibungs- ^

schweißvorrichtung, ist besonders vorteilhaft, da übliche Kegelrollen- oder Kugellager, welche den entsprechenden Kräften standhalten sollen, außerordentlich groß und unhandlich sein würden, schwierig einzubauen wären und ein so großes Gewicht und so große Trägheit besäßen, daß übermäßig große Kräfte erforderlich wären, um die dabei auftretenden großen Massen in Bewegung zu setzen und anzuhalten. Die Verwendung von hydrostatischen Lagern in der genannten Kombination verringert die Größe der Werk- ä stückträger auf unerwartet geringe Abmessungen und schafft bessere praktische Arbeitsbedingungen in kleineren Räumen und bei geringeren Ausgaben und dies trägt hauptsächlich zur Lösung der Schwierigkeiten bei, das Reibungsschweißen für die Verbindung von schweren großen Teilen anzuwenden.

Aus Figur 3 ist ersichtlich, daß die hydrostatischen Drehlager vor und hinter den hydrostatischen Axiallagern ange

109821/0506

ordnet sind, welche zwischen dem Planschteil 99 der Wellenanordnung und dem Gehäuse vorgesehen sind. Die erfindungsgemäße Gehäuseanordnung enthält lediglich zwei ölabdichtungen zwischen der gesamten sich drehenden Wellenanordnung und dem Gehäuse, was in Anbetracht der hohen auftretenden Geschwindigkeiten außerordentlich vorteilhaft ist, und diese Abdichtungen sind die Enddichtungen 13** und l44, welche so angeordnet sind, daß sie lediglich dem unter vermindertem Druck stehenden öl ausgesetzt sind, welches von den Radiallagern abfließt. Durch dieses Merkmal der Erfindung können daher weniger Dichtungen vorgesehen werden und es wird ein bequemes Auswechseln ermöglicht, indem die Dichtungen an entgegengesetzten Enden jeder Trägeranordnung angeordnet werden.

Da die Durchführung 171 unter Druck stehendes öl von der Kammer 89 zum Zylinder 106 leitet, werden die Spannfutterelemente 121 gemäß Figur 3 nach rückwärts verschoben, um automatisch das Werkstück 11 an der Wellenanordnung nur dann festzuklemmen, wenn die Radiallager unter Druck gesetzt worden sind, und dies findet statt, bevor die Wellenanordnung während des Schweißmaschinenzyklus gedreht wird. Wenn der Öldruck in der Kammer 89 während des Schweißmaschinenzyklus abfällt, fällt der Druck Im Zylinder 106 und ermöglicht, daß die Feder 112 die Spannfutterelemente nach vorne schiebt,

um

109821/0506

um das Werkstück freizugeben. Durch Herstellung des Kerns 83 als getrennten Gehäuseteil zum Einsetzen in die Anordnung wird die Bearbeitung und sonstige Ausbildung der öldurchführungen und Oberflächen an demselben vereinfacht und kann getrennt vom Gehäuse 71 durchgeführt werden.

Eine nicht gezeigte Pumpe liefert öl durch die Leitung 181 in das rückwärtige hydrostatische Axiallager an der Kammer 184 unter einem veränderlichen Druck, welcher von der Höhe der ausgeübten Axialbelastung abhängt.

Aus Figur 3 ist ersichtlich, daß die Kammer 184 ein ringförmiges ölband oder ölkissen enthält und öl aus der Kammer 184 strömt kontinuierlich radial nach außen in einer ringförmigen dünnen Schicht im Spalt 186 zwischen den Flächen 185 und 100, um in die Abzugsdurchführung auszuströmen, welche das öl zum Sumpf 201 zurückleitet. "

Die Wellenanordnung 95 ist in der Vorrichtung so angeordnet, daß sie einen vorbestimmten Bereich einer gesteuerten, geringen, axialen Schwebebewegung im Gehäuse besitzt. Der zulässige Grad der schwebenden Bewegung ist so bemessen, daß bei dem Druck Null (keine Axialbelastung), welcher Zustand vor dem Berühren der Werkstücke 11 und

mit 109821/0506

mit den Enden des Werkstücks 12 herrscht, der Öldruck in der Kammer 184, welcher die Wellenanordnung nach vorne drückt, den Spalt 187 soweit vergrößert, daß der Pumpendruck auf nur etwa 5?» seines Maximalwerts abfällt. Diese automatische Entspannung bedeutet, daß geringe Leistung verbraucht wird und die Vorrichtung frei von hohen Öldruckbelastungen ist, ausgenommen während der tatsächlichen Durchführung des Schweißvorganges während jedes Zyklus.

Es ist ein erwähnenswertes Merkmal der Erfindung, daß der Hochdruck-Ölkreislauf innerhalb jedes Gehäuses keine öldichtungen innerhalb des Gehäuses erfordert. Die einzigen öldichtungen 134 und 144 müssen nur geringeren Öldrücken widerstehen.

Der ringförmige Steg 172a (Figur 3) in der Fläche 98 isoliert wirksam das rückwärtige oder äußere hydrostatische Drehlager von dem höheren Öldruck im Axiallagerkreislauf, wobei der Zwischenraum zwischen den Flächen 97 und 98, welcher sich zwischen der Kammer 184 und der Nut 172 erstreckt, eine Dichtung mit sehr geringem Verlust zwischen den beiden ölkreisläufen innerhalb des Gehäuses darstellt.

Ein umgekehrtes hydrostatisches Axiallager wird an der

109821/0506

Vorderseite des Planschabschnittes 99 der Wellenanordnung gebildet, wo öl unter dem Druck der Kolbenkammer 106 durch die Reihe vom am Umfang beabstandeten Drosseldüsen 192 ausströmt und sich unter niedrigerm Druck in eine Ringnut 19^ ausdehnt, und dieser niedrigere Druck reicht aus, um den Flanschabschnitt 99 der Wellenanordnung stets außer metallischer Berührung mit dem Gehäuse zu halten.

Wenn die unter Druck stehenden ölkreisläufe in den radialen Drehlagern ausgebildet sind, wenn die Kraftantriebe 45 und 65 zum Antrieb der Wellenanordnungen betätigt sind und wenn die V/ellenanordnungen ihre Geschwindigkeit erreicht haben, werden jeweils die Zylinder 32 bzw. 33 und 5^ bzw, 55 betätigt, um die Träger 22 und 23 aufeinander su au schieben und die Werkstücke in Reibungsberührung su bringen.

Wenn diese in Berührung stehen, so steigen die Dreh- und Axialbelastungen, insbesondere die letzteren, enorm« Der

automatische Ausgleich an den Drehlagern wurde obsn b<?-« f

schrieben.

Wenn die Axialbelastung steigt, sucht sich die ganze Wellenanordnung bezüglich des Gehäuses 71 nach rückwärts, gemäß Figur 3 nach links, zu verschieben. Dies bewirkt keinerlei ölaustritt an den Enddichtungen 13** und 1^1, da diese Dichtungen in axialer Richtung elastisch sind und der Öldruck an dieser Stelle verhältnismäßig niedrig

ist 109821/0508

ist, und die Dichtung 144 dehnt sich in axialer Richtung aus, so daß die dichtende Berührung mit dem Gehäuse aufrechterhalten wird. Die Verschiebung der Wellenanordnung nach rückwärts bewirkt eine Einschnürung des Ringspalts 187 zwischen den ebenen parallelen Flächen 100 und 186, so daß die Entspannung von der Kammer 184 vermindert wird, und dies führt zu einem Aufbau des Öldrucks zwischen der Pumpe mit konstanter Förderleistung, welche öl in die Leitung 181 und die Kammer 184 liefert. Die Pumpe besitzt eine solche Kapazität, daß sie in der Lage ist, Gegendrücke zu erzeugen, welche der Axialbelastung in der Kammer

ο
184 bis zu l4O,6 kg/cm (2000 psi) entgegenwirken, v/as bei Reibungsschweißvorrichtungen zum Anschweißen von Spindeln auf Achsgehäuse ausreicht, um Axialkräften bis zu 68 000 kg (150 000 pounds) an der Schweißstelle entgegenzuwirken.

Die geschilderten hydrostatischen Lageranordnungen sind insbesondere bei Hochleistungs-Reibungsschweißvorrichtungen wirkungsvoll, bei welchen während des Schweißzyklus Perioden vorkommen, in denen die volle Kapazität des Axialdrucks bei der Drehgeschwindigkeit Null entwickelt wird. Die Schweißung entsteht bei dem ausgeübten Axialdruck unmittelbar nach dem Anhalten der Drehung der Endwerkstücke 11 und 13. Die geschilderten hydrostatischen Lager halten Schmiermittelschichten mit ausreichender Schichtdicke an den Spalten 158, 166 und 187 unter den vorkommenden Bedingungen sehr schwerer

Belastung 109821/0506

Belastung und niedriger Geschwindigkeit aufrecht. Infolge dieser Öldruck-Lagerbedingungen, welche von den hydrostatischen Lagern geschaffen werden, muß eine geringe oder keine Lagerreibung beim Start überwunden werden, wenn die Motoren 46 und 67 in Gang gesetzt werden, und es Ist eine minimale Leistung zur Beschleunigung der sich drehenden Werkstücke erforderlich. Die Arbeitsgeschwindigkeiten werden auch bei so schweren Massen, wie Achsgehäuseteilen, schnell erreicht, wodurch der Betrieb beschleunigt und die Produktion erhöht wird.

Es wird auch bemerkt, daß der Druck des zu den Axiallagern zugeführten Öls sich mit der ausgeübten axialen Belastung von einem Null annähernden kleinen Wert bis zu einem viel größeren Wert verändert, wobei die obere Grenze beträchtlich höher liegt als die feste Druckzuführung für die Drehlager".

Die geschilderte Ausbildung und Wirkungsweise der hydrostatischen Lageranordnungen zusammen mit den hydrostatischen Kreis läufen zur Betätigung derselben sind in der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung der Anmelderin (USA-Patentanmeldung Serial No. 650,505, Anwaltsaktenzeichen N 437) beschrieben und es wird für ein näheres Verständnis auf diese Anmeldung Bezug genommen.

Auch 109821/0506

Auch die kombinierte elektrische und hydraulische Gesamt-Steueranlage zur Durchführung des Schweißzyklus in einer automatischen Maschine 1st In der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung der Anmelderin (USA-Patentanmeldung Serial No. 650,396, Anwaltsaktenzeichen N^l38) beschrieben und zum näheren Verständnis wird daher auch auf diese Patent· anmeldung Bezug genommen.

Wie aus den Figuren 1 und 4 ersichtlich, weist die Maschinen-Stützeinrichtung 21 drei Abschnitte 201, 202 und 203 auf, welche Stirn an Stirn starr miteinander verbunden sind. Die Endabschnitte 201 und 203 halten die hydrostatischen Lagerträger 22 und 23 und den zugehörigen Mechanismus zum Antreiben der Wellen in diesen Lagern und zum Verschieben der Lager längs der Führungsschienen des Rahmens. Diese zwei Endabschnitte sind im wesentlichen gleich aufgebaut, wenn auch In der Vorrichtung umgekehrt angeordnet. Der Mittelabschnitt 202 enthält Klemmen zur starren Befestigung des feststehenden Werkstücks 12 gegen jede Bewegung während eines Arbeitszyklus. Es wird bemerkt (Figur 1), daß die Kraftantriebe 45 und 66 unabhängige Einrichtungen sind, welche getrennt von der Stützeinrichtung 21 starr am Fußboden befestigt sind. Dadurch wird die Möglichkeit von Schwingungen in der Stützeinrichtung während des Reibungeschweißens verringert.

Bezüglich 109821/0506

Bezüglich des Mittelabschnittes der Stützeinrichtung ist aus den Figuren 1, 4, 5 und 7 bis 9 ersichtlich, daß das Gestell 14 zur Halterung des feststehenden Werkstücks einen Mittelteil mit einstellbaren Klemmbacken, wobei die Klemmbacken 15 und 16 in Querrichtung einander gegenüberliegen, und die zwei Endteile 17 mit einstellbaren Klemmbacken aufweist, in deren jedem Klemmbacken 18 und 19 in Querrichtung einander gegenüberliegen.

Die Klemmbacken 15 und 16 sind auf Blöcken 215 und 2l6 befestigt, welche in Querausrichtung auf Führungsschienen 217 in seitlich gegenüberliegenden Ständern 218 und 219 gleitbar gelagert sind, die einen Teil eines U-förmigen Gußstücks 221 bilden. Die Ständer 218 und 219 stehen vom Querteil des Gußstücks 221 nach oben, welches an der Stützeinrichtung beispielsweise durch Bolzen 222 starr befestigt ist.

In der Mitte zwischen den Klemmbacken 15 und 16 ist die Platte 221 mit einer rechteckigen Keilnut 223 versehen, welche in Längsrichtung an der Mittellinie der Maschine verläuft und in welcher ein Paar von Klemmbacken 224 und 225 einstellbar angeordnet 1st, welche durch Bolzen 226 bzw. 227 festgelegt sein können, Dies sind innere Klemmbacken, welche bei der bevorzugten Ä

führungsform 109821/0506 —_*—-

führungsform der Erfindung in die für den Bremsträger vorgesehene öffnung eines Antriebs-Achsgehäuses passen.

Wie aus Figur 8 ersichtlich, ist ein ausfahrbarer Druckmittelzylinder 231 im Inneren des Basisabschnitts 202 geeignet angeordnet und dessen gleitbare Kolbenstange 232 ist bei 233 schwenkbar mit einem allgemein in vertikaler Richtung verlaufenden Hebel 234 verbunden, welcher um eine feste Schwenkachse 235 an der Basis verschwenkbar ist. Das obere Ende des Hebels 234 ragt frei durch eine öffnung 236 in der Maschinenbasis in das ausgesparte Innere 237 eines Klemmbackenblocks 2l6, mit welchem es durch einen Zapfen 238 schwenkbar verbunden ist (Figur 9). In gleicher Weise ist das Gehäuse 239 des Zylinders bei 241 mit dem unteren Ende eines dem Hebel 234 gleichen Hebels 242 schwenkbar verbunden, welcher in gleicher Welse durch einen Zapfen 243 (Figur 5) am Rahmen schwenkbar angelenkt und mit dem Klemmbackenblock 215 schwenkbar verbunden ist. Die Achsen der Schwenkzapfen 235 und sind parallel und liegen in der gleichen horizontalen Ebene. Die Hebel 234 und 242 besitzen die gleiche Länge und wirksame Hebelübersetzung.

Bei Betrieb befinden sich die Teile allgemein in der in Figur 8 gezeigten Anfangsstellung, wobei die Hebel 234 und 242 vertikal stehen und die Klemmbacken 15 und l6 zurückgezogen 10 9821/0506

17B267Q

gezogen sind, und der horizontale Zylinder 231 befindet sich in seinem eingezogenen Zustand. Wenn Druckmittel in den Zylinder 231 beispielsweise durch die in der genannten Patentanmeldung (Serial No. 650,396, Anwalts-Aktenzeichen N 438) beschriebene Steuereinrichtung während des geeigneten Teils des Schweißzyklus eingeleitet wird, gleitet die Stange 232 heraus und bewirkt eine gleichmäßige Verschiebung in entgegengesetzten Richtungen. Dadurch werden die Hebel 23** und 242 in entgegengesetzter Richtung verschwenkt, um die Klemmbacken 15 und l6 aufeinander zu zu verschieben und das feststehende Werkstück 12 zu ergreifen. Infolge der Länge dieser Hebel wird eine beträchtliche Klemmkraft ausgeübt und infolge der gegenseitigen Verbindung der Hebel durch den Druckmittelzylinder ist eine gegenseitige Ausgleichsverschiebung der Klemmbacken möglich, um ein genau zentriertes Ergreifen des feststehenden Werkstücks zu ermöglichen.

Wie aus den Figuren 1, 4, 9» 11 und 12 ersichtlich, sind in jeder Endklemme 17 die gegenüberliegenden Klemmbacken 18 und 19 Jeweils auf gleichen Ständern 251 bzw. 252 angeordnet (Figur 12), welche an ihren unteren Enden eine schwalbenschwanzförmlge Aussparung 253 aufweisen (Figur 11), die auf einer entsprechend geformten Querführungsschiene 254 aufeinander zu und voneinander weg gleitbar sind, wobei die Schiene ihrerseits an einer Platte 255 befestigt ist,

welche 109821/0506

-36- 17 b 2 6 7

welche vom Basismittelabschnitt unterstützt wird. Wie in Figur 11 gezeigt, weist die Platte 255 eine Gewindebohrung 256 auf, welche in Längsrichtung in der Mitte der Maschine angeordnet ist und eine Schraube 257 aufnimmt, die mit ihrem Kopf 258 am Rahmen bei 259 drehbar, jedoch in axialer Richtung fest gelagert ist. Wenn die Schraube 257 gedreht wird, wird die Platte 255 in Längsrichtung der Maschine verschoben. Ein Keil 26l, welche ™ in eine Keilnut 262 ragt, ist an der Platte 255 befestigt und hält die Längsausrichtung der Klemmbacken in bezug auf das Werkstück aufrecht, da die Klemmbacken durch Betätigung der Schraube 257 eingestellt werden.

Aus Figur 12 ist ersichtlich, daß an der Platte 255 ein aufrechtes Organ 263 mit einer Welle 264 befestigt ist, welche einen Hydraulikmotor 265 hält, dessen Abtriebswelle 266 ein Kettenzahnrad trägt, welches durch eine b Kette 268 mit einem Kettenzahnrad 269 auf einer horizontalen Welle 271 verbunden ist.

Die entgegengesetzten Enden der Welle 271 sind in geeigneten Lagern 272 und 273 auf der Platte 255 drehbar gelagert und diese Lager verhindern auch eine axiale Verschiebung der Welle. Die Welle 271 erstreckt sich durch koaxiale Bohrungen 27I und 275 in den Ständern 251 bzw. 252. Die Welle

1st 1098 2 1/0506

ist mit entgegengesetzten Gewindeabschnitten 276 und

277 versehen, welche in entsprechenden Gewindebohrungen

278 und 279 in den betreffenden Ständern angeordnet sind, wodurch eine Drehung der Welle 271 in einer Richtung die Klemmbacken 18 und 19 so vorschiebt, daß sie das feststehende Werkstück ergreifen, und eine Drehung in der anderen Richtung trennt die Klemmbacken 18 und 19.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. Reibungsschweißvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Stützeinrichtung, Einrichtungen an der Stützeinrichtung zum lösbaren und starren Befestigen eines feststehenden Werkstücks an derselben, einen Träger mit Werkstück-Halteeinrichtungen, welche an demselben drehbar gelagert sind, GleitfUhrungseinrichtungen für die Lagerung des Trägers zur Verschiebung längs der Stützeinrichtung auf die Halteeinrichtungen für das feststehende Werkstück zu und von diesen weg sowie durch teilweise an der Stützeinrichtung angebrachte Einrichtungen, welche arbeitsmäßig mit den Halteeinrichtungen für das Werkstück am Träger verbunden sind, um die Halteeinrichtungen für das Werkstück am Träger in allen axialen Verschiebungsstellungen des Trägers längs der Stützeinrichtung kontinuierlich zu drehen.

2. Reibungsschweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtungen für das Werkstück am Träger eine drehbare Wellenanordnung mit einer Kupplung an einem Ende zum lösbaren Halten eines Werkstücks, eine Einrichtung am anderen Ende der Wellenanordnung, welche

dasselbe

109821/0506 " original inspected

dasselbe axial gleitbar, jedoch nichtdrehbar mit einem drehbaren, axial festen Antriebsorgan verbindet, sowie eine Einrichtung aufweist, welche das Antriebsorgan arbeitsmäßig mit einem Antriebsmotor verbindet.

3. Reibungsschweißvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenanordnung an dem anderen Ende mit einem mit Keilnuten ausgestatteten Wellenteil versehen ist und daß das Antriebsorgan eine Scheibe ist, welche eine axial gleitbare Keilnutenverbindung mit dem Wellenteil aufweist.

k. Reibungsschweißvorrichtung nach Anspruch 3» 'gekennzeichnet durch Einrichtungen an der Stützeinrichtung zum Pesthalten der Scheibe gegen axiale Verschiebung bezüglich des mit Keil nuten ausgestatteten Wellenteils.

5. Reibungsschweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützeinrichtung getrennte Maschinenbasisabschnitte aufweist, welche Stirn an Stirn starr miteinander verbunden sind und jeweils die Halteeinrichtungen für das feststehende Werkstück und den Träger stützen.

6. Reibungsschweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Drehen der Halteeinrichtungen für das Werkstück an dem Träger einen Kraftantrieb

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-HO-

trieb mit einem Motor, welcher unabhängig von der Stützeinrichtung starr unterstützt ist, ein Rieraen- und Scheiben-Antriebssystem an der Stützeinrichtung, welches mit den Halteeinrichtungen für das Werkstück am Träger verbunden ist, sowie eine Riemen- und Scheiben-Antriebseinrichtung zwischen dem Motor und dem Antriebssystem aufweist.

7. Reibungsschweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Träger auf der Stützeinrichtung gleitbar gelagert sind, und zwar Jeweils einer an jedem Ende der Einrichtung zur Befestigung des feststehenden Werkstücks, und daß eine Einrichtung zur Erzeugung von unabhängigen Kraftantrieben zum Drehen der Halteeinrichtungen für das Werkstück auf den jeweiligen Trägern vorgesehen ist, wobei die Kraftantriebe unabhängig von der Stützeinrichtung starr unterstützt sind.

8. Reibungsschweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Befestigung des feststehenden Werkstücks an der Stützeinrichtung eine Mehrzahl von Paaren von in Querrichtung gegenüberliegenden, einstellbaren Klemmbacken für das Werkstück aufweist.

9. Reibungsschweißvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Klemmbackenpaar, welches aus gegenüber-

- ^ ^ liegenden t09821/0506 —

liegenden Klemmbacken besteht, in Querausrichtung gleitbar auf der Stützeinrichtung gelagert ist und daß eine Einrichtung zur gleichzeitigen Verschiebung der Klemmbacken aufeinander zu oder voneinander weg vorgesehen ist.

10. Reibungsschweißvorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Verschieben der Klemmbacken schwenkbar an der Stützeinrichtung gelagerte Hebel, deren jeder an einem Ende mit einem der Klemmbacken arbeitsmäßig verbunden ist, und einen in Längsrichtung ausfahrbaren und einziehbaren Druckmittelzylinder aufweist, welcher arbeitsmäßig zwischen die anderen Enden der Hebel geschaltet ist.

11. Reibungsschweißvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel gleiche Länge besitzen und im wesentlichen vertikal angeordnet und um Achsen schwenkbar gelagert sind, welche parallel zur Verschiebungsrichtung der Träger verlaufen.

12. Reibungsschweißvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel Schwenkverbindungen mit den Klemmbacken und dem Druckmittelzylinder aufweisen, wobei alle diese Schwenkverbindungen parallele Achsen aufweisen.

13. Reibungsschweißvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet

durch

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durch Einrichtungen an der Stützeinrichtung, welche zwischen den Klemmbacken angeordnet sind und beabstandete, an den Werkstücken angreifende Elemente zur relativen Einstellung in Bewegungsrichtung des Trägers tragen.

lh. Reibungsschweißvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch fc gekennzeichnet, daß ein anderes Klemmbackenpaar gegenüberliegende Klemmbacken, welche eine in Querrichtung gleitbare Führungsverbindung mit der Stützeinrichtung besitzen, eine Welle, welche sich durch diese beiden Elemente erstreckt, unterschiedliche Gewindeverbindungen zwischen der Welle und den betreffenden Elementen und Einrichtungen zur wahlweisen Drehung dieser Welle aufweist.

15. Reibungsschweißvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein Organ mit einer in Querrichtung gleitbaren Führung, auf welcher ein weiteres Paar von gegenüberliegenden Klemmbacken zur Ausführung einer Bewegung aufeinander zu und voneinander weg gelagert ist, Einrichtungen an dem Organ zur wahlweisen Bewegung der Klemmbacken aufeinander zu und voneinander weg und zusammenwirkende Einrichtungen an dem Organ und der Stützeinrichtung zur Einstellung des Organs im wesentlichen in Bewegungsrichtung des Trägers.

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