DE1905664A1

DE1905664A1 - Reibschweissvorrichtung

Info

Publication number: DE1905664A1
Application number: DE19691905664
Authority: DE
Inventors: Foister Peter Brian; Jenkinson Brian Edward; Watson Geoffrey Walter
Original assignee: Steelweld Ltd
Current assignee: Steelweld Ltd
Priority date: 1968-02-05
Filing date: 1969-02-05
Publication date: 1969-08-28
Also published as: US3635388A; GB1252923A; FR2001329A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Reibschweißvorrichtung der Art, die wenigstens ein Paar Einspannwerkzeuge aufweist, in denen die zu verbindenden Werkstücke gehalten werden, wobei wenigstens eines 'der"Einspannwerkzeuge drehbar angetrieben wird, um die relative Drehung der einander berührenden Werkstücke zu bewirken, um die Reibungserhitzung hervorzurufen, und v/obei die Einspannwerkzeuge relativ zueinander axial durch einen oder mehrere Zylinder verschiebbar aind, um die erforderlichen axialen Schweißbelastungen zwischen den durch Reibung erhitzten Werkstücken aufzubringen. . .....

Hohe relative Drehzahlen und weitgehend veränderbare und letztlich hohe axiale Belastungen sind notwendig, um eine gute Reibschweißuag zu erzeugen. Die axiale Belastung ist üblicherweise anfangs niedrig, wird während

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der Reibungserhitzungsstufe bis zum Schweißen erhöht und wird während der endgültigen Stauoiistufe nooh weiter erhöht, nachdem die relative Drehung angehalten wurde.

Axialdrücke im Bereich von 3000 kg/cm sind während dieser letzten Stufe üblich.

Infolge der verwendeten Belastungen treten Konstruktionsschwierigkeiten hauptsächlich in bezug auf die Abstützung der Einspannwerkzeuge für das Werkstück durch Rollenlager auf.

Diese Schwierigkeiten werden durch die vorliegende Erfindung beseitigt, gemäß- der in einer Reibschweißvorrichtung der genannten Art ein Einspannwerkzeug durch den oder die Zylinder, bewegt und das zweite Einspannwerkzeug in Lagern abgestützt wird,-so daß es eine Freiheit für begrenzte Axialverschiebung unter dem Axialdruck des oder der Zylinder durch die -Werkstücke hat und gegen diesen Axialdruck durch ein hydrostatisches Drucklager ab-, gestützt wird.

,In einer Reibschweißvorrichtung, in der ein Einspannwerkzeug axial durch den oder die Zylinder,, versehe·- . ben -wird, um die axialen Schweißbelastungen zu erzeugen, und das zweite Einspannwerkzeug drehbar angetrieben wird., können beispielsweise das rotierende Einspannwerkzeug und die mit ihm rotierenden Teile axial durch ein. hydrostatisches Lager festgelegt werden, das derart angeordnet ist-, daß weite Veränderungen in der axialen Belastung durch geringe Verschiebungen dieser Teile aufgenommen werden. Das eine Einspannwerkzeug, das sich nicht dreht,

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kann zweckmäßigerweise durch den oder die Kolben eines oder mehrerer Hydraulikzylinder getragen werden. In diesem Fall kanndieselbe Hochdruck-Hydraulikquelle verwendet werden, um den Zylinder zu betreiben und um Hydraulikflüssigkeit dem hydrostatischen Drucklager zuzuführen.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

Jig. 1 eine Reibschweißvorrichtung mit den Merkmalen gemäß der Erfindung und

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1.

Die Schweißvorrichtung weist ein nicht drehbares Einspannwerkzeug 10 auf, das axial bewegbar ist, indem es mit einem Kolben 12 eines Hydraulikzylinders 13 zum Aufbringen der Schweißbelastungen verbunden ist. Der Zylinder wird mit Hochdruckflüssigkeit für seine Betätigung über eine Rohrleitung 30 versorgt.

Die Schweißvorrichtung weist auch ein drehbares Einspannwerkzeug 11 auf, das auf einer angetriebenen Axialwelle 14 getragen ist, die sich durch eine Lageranordnung 15 erstreckt.

Die Lageranordnung 15 weist ein Gehäuse 16 mit axial im Abstand voneinander angeordneten Gleitlagern 17 in Endwänden 18 auf, die die Welle 14 mit einer Freiheit für axiale Verschiebung tragen, und ist auch so ausgeführt, daß sie die Welle mit begrenzter Bewegung gegen die hohen

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und weitgehend veränderlichen Axialbelastungen abstützt, die auf das Einspannwerkzeug 11 durch das Werkstück während der Schweißung übertragen werden.

Druokbelastungen werden in der !lageranordnung 15 auf folgende Weise aufgenommen: Eine innere ringförmige Platte 19 ist in dem Gehäuse 16 zwischen zwei Kammern 20 und 21 befestigt und weist eine umlaufende Hut 22 auf, P die mit der Rohrleitung 30 über eine Druckflüssigkeits-Zuführöffnung 23 in Verbindung steht. Die Platte 19 weist auch Axialbohrungen 24 auf, die von der umlaufenden Hut 22 zu einer Aussparung 25 führen, die ein ringförmiger Kanal oder eine Reihe von im Winkelabstand voneinander auf der Ringfläche angeordneten Taschen in der Endfläche sein kann, die der Kammer 21 und somit axial dem Einspannwerkzeug 10 zugewandt ist.

Die Welle 14 trägt einen Ring 26, dessen eine Fläohe 27 dicht an aber im Abstand von der Fläche angeordnet ist, die die Aussparung 25 trägt, und die Fläche 27 erstreckt sioh radial nach innen und nach außen über die ™ Aussparung 25 hinaus, so daß sohmale Durchlaßspalte bestehen bleiben. Bohrungen 28 führen von der inneren Grenze der Fläche 27 zu der Kammer 21. Eine Leitung 29 führt von der Kammer 21 zu einem Überlaufbehälter.

Im Betrieb tritt die Druckflüssigkeit aus der kanal- oder taschenförmigen Aussparung 25 radial durch die Durchlaßspalten aus, und dieser Leckstrom erzeugt einen Abfall im Flüssigkeitsdruck, so daß eine resultierende Belastung besteht,' die gemäß der Zeichnung nach

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gegen jegliche Druckbelastung wirkt, die von dem Kolben 12 durch die Werkstücke auf die Welle 14 übertragen wird. Wenn diese Druckbelastung steigt, bewegt sich die Welle 14 axial derart, daß die Durchtrittsspalten kleiner werden und dadurch die Druckdifferenz an und die Plüssigkeitsbelastung auf dem Ring 26 steigt. Wenn umgekehrt die Druckbelastung abnimmt, bewegt sioh die Welle 14, um die Spalten zu vergrößern und die Druckdifferenz zu verringern. Das Ausmaß der Axialbewegung der Welle 14 zur Anpassung großer Druckbelastungsänderungen ist gering. Die Bewegung wird noch kleiner durch die Tatsache, daß dieselbe Druckquelle für das Drucklager und für den Zylinder 13 verwendet wird.

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Claims

Patentansprüche ι

ί 1.IReibsehweißvorrichtung mit einem Paar die WerkstiCaice haltenden Einspannwerkzeugen, die relativ zueinander gedreht und "bei Verwendung duroh einen Zylinder gegeneinander gedrückt werden, dadurch-gekennzeichnet, daß ein Einspannwerkzeug (10) durch den Zyfe linder (12, 13) bewegt wird und daß das zweite Einspannwerkzeug (11) in Lagern (17) derart getragen wird, daß es eine Freiheit für begrenzte axiale Verschiebung unter dem Axialdruck des Zylinders (12, 13) durch die Werkstücke hat, und gegen diesen Axialdruck durch ein hydrostatisches Drucklager (23-29) abgestützt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Einspannwerkzeug.(11) drehbar angetrieben und zusammen mit sich mit ihm drehenden Teilen axial durch das hydrostatische lager (23-29) derart festgelegt ist, daß weite Veränderungen in der axialen Belastung durch geringfügige Verschiebungen

w dieser Teile aufgenommen werden. .
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Einspannwerkzeug (10) nicht drehbar ist und von dem Kolben (12) des Hydraulikzylinders getragen wird.
4. Vorrichtung nach Anspruoh 3_t dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe Hochdruok-Hydraulikquelle zum Betätigen des Zylinders (12, 13) und zum Zuführen von Hydraulikflüssigkeit zu dem hydrostatischen Drucklager (23-29) verwendet wird.

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ORIGINAL INSPECTED
5. Vorrichtung naoh einem der Ansprüche 2 "bis 4* dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Einspannwerkzeug (11) durch eine Welle (14) drehbar angetrieben ist, daß das hydrostatische Drucklager für das zweite Einspannwerkzeug ein Gehäuse (16), durch das sioh die Welle hinduroherstreckt und das eine Platte (19) mit einer Aussparung (25) aufweist, die axial gegen dieses eine Einspannwerkzeug (10) gerichtet ist, und einen Ring (26) aufweist, der mit der Welle (14) zur axialen Bewegung verbunden ist und eine Fläohe (27) hat, die dicht an der Aussparung (25) angeordnet ist und sich radial naoh innen und naoh außen über sie hinauserstreokt, daß die Druokflüssigkeitsquelle mit der Aussparung (25) verbunden ist und daß eine Ablaufleitung (29) an dem Gehäuse angeordnet ist, so daß ein leckstrom der Druckflüssigkeit von der Aussparung (25) an der Pläohe (27) vorbei zu der, Ablaufleitung (29) besteht, der eine dem Hydraulikdruck entgegengesetzte Belastung auf dem Ring erzeugt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekenn- j zeiohnet, daß die Aussparung ein ringförmiger Kanal ist. j

7· Vorrichtung naoh Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung eine ringförmige Anordnung von Taschen ist.

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