DE2006053A1 - Reibungsschweissmaschine - Google Patents

Description

Hamburg, den 6_O Februar 1970 79769 o775

Priorität Ι?» Februar 1969USA, Serial-799,049 ■

Anmelder:

Caterpillar Tractor Co.

Peoria, IH₀, ÜSA_O

Reibungsschweißmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen an zum Rei~ bungsschweißen geeigneten Einrichtungen der allgemeinen Art, in welcher zwei Werkstücke einer .Relativdrehung unterworfen werden, während sie miteinander in Berührung stehen,,so daJ3 Reibungswärme erzeugt wird,, welche...die Werkstücke "auf eine geeignete Schweißtemperatur bringt, worauf die Relativdrehung aufhört und eine Bindung zwischen den Werkstücken sich, ausbildet»

Die Erfindung ist insbesondere auf eine Einrichtung anwendbar, mit welcher ein Trägheitsschweißverfahren ausgeführt werden kann, wie es in der Patentschrift Fr₀ 3 273 233 der Vereinigten Staaten von Amerika und auch nachfolgend be~ ao.hr.Leben isU Beim Trägheitaschweißverfahren wird die Energie, welche erforderlich-ist,·, um die gemeinsame Grenzfläche der

Teile auf einen bindungsfähigen Zustand zu bringen, als kinetische Energie in sich drehenden Trägheitsgewichten gespeicherte Diese Gewichte haben allgemein die Gestalt von Schwungscheiben und sind mit einem der Teile verbunden» Die gesamte, zur Ausbildung der Bindung erforderliche Energie wird in den Gewichten gespeichert, bevor die Teile an der Zwischenfläche in Berührung treten» Die gespeicherte Energie wird in die Grenzfläche durch die Reibungserwärmung und die plastische Durcharbeitung abgegeben, die an der Grenzfläche sich entwickelt, wenn die Reibungsberührung die sich drehenden Gewichte verzögert, bis schließlich der Bindungsvorgang abgeschlossen isto

Die Erfindung betrifft eine Reibungsschweißmaschine mit einer unmittelbaren Achsenantriebsvorrichtung, bei welcher der Läufer der Antriebsvorrichtung als Werkstück-Haltespindel für ein oder mehrere A achsengetriebene Werkstücke arbeitete Die Verwendung der Läuferwelle als Spindel der Schweißmaschine bietet bedeutende Vorteile gegenüber bekannten Anordnungen» Es wird ein Antriebssystem geschaffen, welches die Benutzung teurer Getriebeanordnungen, komplizierter Riemenantriebe und Riemenscheiben usw. überflüssig macht. Die Ausschaltung derartiger Antriebszwischenkomponenten verringert auch die Anforderungen an die Schmierung und die Wartungsanforderungen, die sich bei den verhältnismäßig komplizierten Antriebssystemen bekannter Vorrichtungen ergeben O

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Ein weiterer Vorzug der Erfindung besteht darin, daß eine Werkstückhaltevorrichtung verwendet wird, die mit Achsenantrieb ausgestattet ist und in einer AusführungsfornL einen freischwebenden Achsenantrieb aufweist, wobei entweder ein einzelnes Werkstück in dem Achsenantrieb gehalten, und an beiden Enden'vorspringen kann, oder getrennte Werkstücke können von jedem Ende des Achsenantriebs.vorspringeno Dabei ist eine Reitstock-Anordnung auf jeder Seite des Mittelantriebes vorgesehen, um die gesonderten Werkstücke gegen Drehung zu halten_o Die Reitstockanordnungen können gleichzeitig betätigt werden, um axial in Eingriff mit der Mittelantrieb svorrichtung zu treten, so daß axiale Druckkräfte an der Mittelantriebsvorrichtung ausgeglichen werden·

Ein weiterer Vorteil der erf'indungsgemäßen Reibungsschweiß.-einrichtung besteht in der Verwendung von entweder einem feststehenden direkten Achsenantrieb oder einer freischwebenden Achsenantriebsvorrichtung in Verbindung mit einem bewegbaren Reitstock auf einer Seite des Achsenantriebs und einer' zusätzlichen Drucklagervorrichtung auf der anderen Seite des Antriebsβ

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Werkstückhaltevorrichtung vorgesehen, die eine einstellbare Gelenkhebelanordnung aufweist, so daß Werkstücke verschiedenster Größe eingespannt und genau eingestellt werden können«)

Die Erfindung sieht demnach einen unmittelbaren Achsen-

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antrieb vor, bei welcher der Läufer der Antriebsvorrichtung als Werkstückhaltespindel für ein oder mehrere achsenange- , triebene Werkstücke dient« Die Maschine kann als Doppelsohweißmasohine benutzt werden, bei welcher ein bewegbarer Reitstpck auf jeder Seite des Mittelantriebes vorgesehen istο Eine Verwendung mit einem einzelnen Reitstock auf der einen Seite des Achsenantriebes und einem zusätzlichen Drucklager auf der anderen Seite des Antriebes ist ebenfalls möglich» Eine Ausführungsform der Maschine sieht eine freischwebende Mittelantriebsvorrichtung vor« Die Masohine weist ferner eine besondere Werkstückhaltevorrichtung auf, in der eine einstellbare Gelenkhebelanordnung dafür sorgt, daß Werkstücke der verschiedensten Größe eingespannt werden können·

Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen beispielsweise erläutert und dargestellt sinde Es zeigen:

Figo 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Reibungsschweißmaschine,

Pig. 2 eine Draufsicht auf die Reibungssohweißmaschine nach Fig. 1,

Fig· 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III der Fig. zur Veranschaulichung bestimmter Einzelheiten der Achsenantriebsvorrichtung nach der Erfindung,

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Jig« 4 eine Darstellung des Mittelantriebes in Längs- . erstreckung und teilweise im Schnitt zur .Veranschaulichung bestimmter 'baulioher Einzelheiten,

Fig. 5 die Ansicht eines Querschnittes zur Veranschau-..""■■■ lichung von !Einzelheiten einer erfindungsgemäßen Werkstückhaltevorrichtung, .

Hg« 6 eine Draufsicht auf die Werkstückhältevorrichtung , nach Mg« 5, '

Figo 7 eine Endansicht einer er-findungsgemäßen Eeibungsschweißmaschinej

Fig. 8 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer abgewandelten Ausführüngsform mitfreischwebendem Achsehantrieb,

Fig« 9 einen Querschnitt entlang der Linie VIIII - VIIII der Figo 8 zur Veranschaulichung von Einzelheiten "■".--' des Antriebs,

Fig.10 eine Seitenansicht einer abgewandelten Ausführüngsform der Eeibuhgsschweißmaschine nach Figo 8,

Figo 11 eine zusätzliche Drucklageranordnung zur Verwendung in einer Maschine nach Figo 10 in Längsansicht, teilweise im Schnitt, und ' .

Figo 12 eine Endansioht der zusätzlichen Drucklageranordnung nach Fig. Ho -.-.-■ .

Eine erfindungsgemäße Eeibüngsschweißmaschine 10, siehe Figo 1 und 2» weist ein Gehäuse öder Rahmen 12 auf, welches geeignete hydräulisohe Steuereinrichtungen 14 und elektrische Steuereinrichtungen 16 aufnimmt, die zum Betrieb der Maschine

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erforderlich sind« Eine Wärmeaustauschereinrichtung 17 ist an der einen Seite des Rahmens 12 angeordnet und sorgt für die Ölkühlung für die verschiedenen Teile der Maschine für den Fall, daß eine solche Kühlung erforderlich oder erwünscht ist₀ Die Oberseite des Gehäuses 12 ist mit einer Platte 18 als Maschinenbett versehen, auf der die verschiedenen Bestandteile der Schweißmaschine abgestützt sind_e

Führungsmittel, die vorzugsweise die Gestalt eines Paares mit Abstand angeordneter Führungsstangen 20 haben, sind auf dem Bett 18 mittels Halterungen 22 abgestützt. Ein mit Hohlwelle ausgestatteter elektrischer Induktions-Antriebsmotor 24 ist fest auf den Führungsstangen 20 mittels einer mit Knotenblechen versehenen Ständeranordnung 25 abgestützt, die an ihrem unteren Abschnitt am Bett 18 befestigt ist«, Wie noch erläutert wird, dient die hohle Läuferwelle des Motors 24 als Achsenantriebsspindel zur Drehung eines oder mehrerer zu verschweißender Werkstücke, wie sie bei 26 und 28 dargestellt sind·

Zwei bewegbare Reitstöcke 30 und 32 werden auf jeder Seite des Achsenantriebsmotors 24 auf den Führungsstangen 20 gleitfähig gehaltene Ein Paar doppelt wirkender hydraulischer Druckzylinder 34 sind starr an der Endhalterung 22 angeordnet, wobei sich ihre Kolbenstangenenden durch die Halterung hinduroh erstrecken und bei 35 am Reitstock 30 befestigt sind· Ein gleiohes Paar Druckzylinder 36 sind zur Bewegung der Reitstookanordnung 32 vorgesehen. Jedem Reitstook sind hier zwei Druckzylinder zugeordnet! falle

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erwünscht,: können jedoch auch Einzeldruckzylinder verwendet werdeno Die Druckzylinder 34 und 36 sind mit einem Druckmitteleinlaß 37 versehen, um Druckmittel durch die hydraulischen Steuerungen zum Kopfende der Druckzylinder -zuzuführen Idzwo davon abzuleiten,» Eine entsprechende Druckmittelöffnung 38 ist für das Stangenende der Zylinder vorgesehene I

Nach Figo 3 ist der Achsenantriebsmotor auf den Führungsstangen 20 mittels.auskragender Klemmen 27 befestigte Während eines Reibungsschweißvorganges werden die Reitst ockanordnungen 30 und 32 gleichzeitig durch die Druckzylinder 34- und 36 betätigt, um die nicht dargestellten, in den Reitstöcken gehaltenen Werkstücke mit den schnell sich drehenden Werkstücken 26 und 28 in Berührung zu bringen,, dieTin dem Mittelantrieb 24 gehalten werden«,

Aus Figo 4 und 3 ergibt sich., daß der Motor 24 Statorwindungen 46 aufweist, die in Schlitzen eingebettet sind, welche in dem Stator-Kern 48 ausgebildet sind« Rotorstangen 50 sind in Schlitze eingebettet, die im Läuferkern 52 ausgebildet sind«. Der Rotor und der Stator sind durch einen radialen Luftspalt 54 getrennte

Eine Spindel- oder Läuferwelle56 ist mit einer Axialbohrung 58 versehen, durch die ein axial angetriebenes Werkstück oder Werkstücke eingeführt werden kann bzwl kb;nnen, um durch Mnspannvörriöhtungen 60 und 62 festge-

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klemmt zu werden, die an jedem Ende der läuferwelle 56 vorgesehen sinde Da die Bohrung durch die Läuferwelle koaxial mit den Einspann-Öffnungen ist, kann ein langes Werkstück durch den Läufer hindurchgeführt werden, um durch beide Einspannvorrichtungen eingeklemmt zu werden« Stattdessen können auch zwei kürzere Werkstücke in den einzelnen Einspannvorrichtungen gehalten werden₀

Die Läuferwelle ist auch an jedem Ende mit Flanschelementen 64 versehene Die Flanschelemente 64 sind mit Bohrungen oder anderen geeigneten Mitteln versehen, um die Einspannvorrichtungen 60 und 62 und außerdem eine oder mehrere Schwungscheiben 66 zu befestigen, die erforderlich sein können, um die richtige Energiemenge zu speichern,» Die Welle 56 ist in Lagern 67 gelagert»

Der Motor 24 ist ein "Klawsse K"-Induktionsmotor mit geringem Schlupf» Der "Klasse K"-Motor ist durch niedrige Drehmomente bei Drehzahlen gekannzeichnet, die einen geringen Prozentsatz der Synchrondrehzahl ausmachen» Maximales Drehmoment wird bei etwa fünf Umdrehungen Schlupf gegenüber der Synchrondrehzahl entwickelt, unabhängig von der an den Motor angelegten Frequenz. Der maximale elektrische Motorwirkungsgrad liegt bei etwa einer Umdrehung Sohlupfο Die Ausnutzung dieser Merkmale in einem mit veränderlicher Frequenz arbeitenden System ermöglicht den Vorteil, mit hoher Wirksamkeit innerhalb eines großen Drehzahlbereiches zu arbeiten.

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Einzelheiten zur ReitstockanOrdnung 30 werden jetzt mit._ Bezug auf die Mg₀ 5, 6 und 7 beschrieben» Die auf den Reitstock 30 bezogene Beschreibung gilt gleichzeitig auch für den Reitstock.32 _ö Nach Figo 5 und 6 weist ein Reitstockrahmen 2 mit Abstand angeordnete /Plat ten 8.0 und 80' auf, die durch!eine Bodenplatte 82 und. zwei verbindende Metallbügel 84 und 86 verstärkt sand« Die Bndplatten sind außerdem durch rohrförmige Buchsen 88 verbunden» Der Seitstock ist auf den Mhrungsstangen 20 durch Verwendung ; linearer Bewegungslager 9,0 gleitfähig angeordnet. ·

Erste Gelenkglieder 92 und 92' sind im Reitstock mittels der durchgehenden Bolzen94 und 94' befestigt, siehe Figo 6» Die Gelenkglieder 92 und 92' erstrecken sich über die volle Länge des ReitStockes und weisen drei vorstehende Verbindungsarme 96, 98 und 100 auf <,. Eine zweite Gruppe von Gelenkglled.erh 101 und 102 sind mit der ersten Gruppe Gelenkglieder durch die Zapfen 104 und 106 verbunden„ Die zweite Gruppe Gelenkglieder 101 .und 102 sind mit V-förmigen .Blöcken 108 und 110 versehen, die an den Enden ^: der Glieder 101 bzw« 102 -z.B.-p durch versenkte Zopf schrauben befestigt sindρ Die an den ersten Gelenkgliedern 92 und 92''ausgebildeten Mittelame 98 und 98' sind durch Zapf en :111; und 111' schweiikf ähig. mit den ob er en: Enden der Betätigungsglieder 112 und 114 verbundene Die unteren Enden der Betätigungsgiieder 112 und 114 sind durch einen gemeinsamen'.Schwenkbolzen 115 jnlt dem gabelförmigen Ende einer Stange 116 verbunden^/Die. Stange."116 ist an einem Kolben 117 in einem Zylinder 118 befestigt* Der Zylinder

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118 ist in der Mitte der Bodenplatte 82 angeordnet, und die Stange 116 erstreckt sich nach oben durch die Bodenplatte hindurch bis zu dem Sohwenkbolzen 115 der Betätigungsglieder 112 und 114-O

Die Betätigung der hier beschriebenen Doppelgelenkan— Ordnung zum Einklemmen und Freigeben eines Werkstückes wird dadurch bewirkt, daß die Stange 116 vertikal in den Zylinder 118 hinein bzw« aus diesem heraus bewegt wirdο Wenn daher Öl einer Öffnung 126 zugeführt wird, wird die Stange 116 nach innen, wie dargestellt, bewegt, und die V-Blöcke 108 und 110 werden in Klemmstellung bewegt ο Die Zuführung von Druckmittel zur Öffnung 128 verursacht, daß die Stange 116 aus dem Zylinder 118 heraus bewegt wird, wodurch die V-Blöcke 108 und 110 in eine Freigabestellung bewegt werden»

Die V-Blöcke 108 und 110 sind auswechselbar, so daß Werkstücke verschiedener Größe eingespannt werden können_e Ferner ist der von den Gliedern 101 und 102 beschriebene Bogen einstellbar, so daß die V-Blöcke 108 und 110 das Werkstück richtig einspannen,, Eine Einstellung des Bogens wird durch Folgeelemente erreicht, etwa durch kleine Rollen oder Stifte 134 und 136, die auf den Gliedern 101 und 102 angeordnet sind, und einem durch die bogenförmigen Führungen 138 und 140 gebildeten Weg folgen.

Die Lage der Bogenführungen 138 und I40 ist durch Lage-

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Veränderung der Stangen 14-2 und 144 einst elitär, die jeder Führung 138 und 140 zugeordnet sind» Die Stangen 142 und 144 sind an die "Puhrungen 138 und 140 angeschweißt«, Bine Vertikaleinstellung der !Führungenwird durch Einst eil-" muttern 15° und 151 im lall der Stange 142 und Muttern 152 und 153 erreicht, die zu der Stange 144 gehören₀ Eine Quereinstellung der Müirungeh 138und 140 wird durch Schlitze 134 und 155 ermöglicht, die in den Metairbändern 84 und 86 ausgebildet sind, und ferner durch Schlitze 156 in der Bodenplatte 82_o

Vor dem Einklemmen des Werkstückes in die V-Blöeke 108 und 110 wird das Werkstück auf eine Halterung 160 gelegt, welche dasWerkstück auf der richtigen Höhe· vor^: dem Einklemmen durch die V—Blöcke hältο Die Halterungen 160 sind auswechselbar und können mit den V—Blöcken ausgewechselt werden, um das Schweißen von Stücken verschiedener Größe zu ermöglichen·

Die hydraulische Steuerung 14» Pigo 1, besteht aus einer. Strömungsmittelq[üelle, einer Druckpumpe, einer hydraulischen Kraftsteuerung und anderen Bestandteilen, welche die richtige Betätigung der Reitstockzylinder 118 und der Druckzylinder 34 und 36 ermöglichenο Die elektrische Steuerung 16 enthält geeignete Schaltmittel zum Anlassen und Beschleunigen des Motors 24 auf eine vorher festgelegte Drehzahl, zum Abtasten der Motordrehzahl, zum selbsttätigen Abschalten der Kraftzuführung zum Motor, wenn die richtige Drehzahl erreicht ist, und ferner

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zur Abgabe eines Signals an die hydraulische Steuerung, um den Schweißvorgang auszulösen«·

Beim Beginn eines Schweißvorganges wird entweder ein einzelnes Werkstück durch die Hohlwelle des Motors 24 hindurchgesteckt und durch Schließen der Einspannvorrichtungen 60 und 62 festgeklemmt, oder zwei getrennte Werkstücke werden in die Einspannvorrichtungen 60 und 62 eingespannt. Getrennte Werkstücke werden dann in jede Reitstockanordnung 30 und 32 eingesetzt, und die hydraulische Steuerung 14 wird betätigt, um die Reitstockzylinder 118 zu veranlassen, die Werkstücke sicher in den Reitstöcken zu verriegeln.

Sodann wird die elektrische Steuerung eingestellt und betätigt, um die Beschleunigung des Motors 24 auf eine Dreh-* zahl zu veranlassen, welche zum Schweißen der zu verbindenden Materialien geeignet ist· Sobald die gewünschte Drehzahl erreicht ist, verursacht ein Rückkopplungsdrehzahlsignal, dass die Kraftzufuhr zum Motor aufhörte Gleichzeitig wird ein Signal zur hydraulischen Steuerung abgegeben, so daß Druckflüssigkeit den Druckzylindem34 und 36 zugeführt wirdo Dadurch werden die Reitstöcke 30 und 32 auf den Motor 24 zubewegt, bis die in den Reitstöcken gehaltenen Werkstücke in Berührung mit dem sich drehenden Werkstück bzw. den Werkstücken kommen, die in der Welle des Motors 24 gehalten werden»

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Während des Schweißvörganges befindet sich de,r Motor- 24 in einem ausgewogenen Zustand zwischen den Reitstocken und 32, da der Druck der Zylinder 34 den Druck der Zylinder 36 ausgleicht« Dieser ausgewogene Zustand bringt die Belastung an den Lagern des'Motors 24 auf einen Kleinstwert* Kach Abschluß der Schweißung bewirkt die Steuerung, daß die Reitstoekzylinder 118betätigtwerden, um die Werkstücke freizugeben» Die Einspannvorrichtungen 60 und 62 werden gelöst, so daß die verbundenen Werkstücke entfernt werden können₀ .

Palls·'-ein einzelnes Werkstück/durch die Hohlwelle des Motors 24 hindurchgeführt und mit Endstücken verschweißt wird, die in den Reitstockanordnungen 30 und 32 gehalten werden, kann nach der Verbindung das ganze Stück durch die Schweißvqrrichtung hindürchgeschoben werden, bis das freie Ende des Teiles, der ursprünglich in dem einen Reitstock gehalten worden ist, in dem anderen Reitstock liegt.· Falls erwünscht', kann dann ein neues Verbindungsstück durch den Motor hindurch eingeführt und ein neuer langer Werkstückabschnitt in den jetzt freien Reitstock eingeklemmt werden, um den oben beschriebenen Vorgang zu wiederholene Dieser letztere Vorgang ist besonders vorteilhaft zum Verbinden von Stäben oder Drähten, wobei die fertig verbundenen-Αϊ»schnitte gegebenenfalls zu einer großen Spule gelegt werden·

Fig. 8 zeigt eine abgewandelte Aüsführüngsfarm einer er-

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findungsgemäßen Einrichtung, bei welcher der Antriebsmotor freischweibend oder gleitfähig auf den Führungsstangen gehalten wird und nicht fest darauf angeordnet ist, wie bei der Ausführungsform nach Figo 1 und 2» Diejenigen Teile der Maschine nach Hg. 8, die mit den Teilen der Maschine 10 nach Hg. 1 und 2 übereinstimmen, haben das gleiche Bezagszeiehen unter Beifügung eines AbostrophSo

Figo 8 zeigt einen elektrischen Induktionsantriebsmotor 24' mit Hohlwelle, der frei verschieblich und gleitfähig auf den Führungsstangen 20' angeordnet ist* Figo 9 ist ein Querschnitt entlang der Linie VllII-lTEIII der Pig. 8 vom Motor 24'ο

Das Motorgehäuse 40, siehe RLg. 9» ist auf jeder Seite mit röhrenförmigen Ansätzen 42 versehen, die vorzugsweise einteilig mit dem Gehäuse 40 ausgebildet sein können» Die Führungsstangen 20* liegen in den Bohrungen der röhrenförmigen Teile 42, die auf den Führungsstangen unter Einfügung von Linearbewegungslagern 44 angeordnet sind ο

Aufgrund dieser Lageranordnung ist während eines Sohweißvorganges der Axialantriebsmotor 24' auf den Führungsstangen 20' verschieblich, und die Beitatockanordnungen 30' und 32' werden gleichzeitig durch die Druckzylinder 34' und 36' betätigt, um die nicht dargestellten Werkstüoke, die in den Reitstöoken gehalten werden, mit den

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sich schnell drehenden Werkstücken in Berührung zu bringen, die im Antriebsmotor gehalten werden« Es ist zu beachten, daß während des Schweißvorganges der frei verschiebliche Motor 24^f in einer lage zwischen den Reitstöcken 30' und 32' ausbalanciert ist, da der Druck des Druckzylinders 34' den Druck des Druckzylinders 36' ausgleicht₀

Figo 10 veranschaulicht eine abgewandelte Form der Einrichtung nach Fig· 8J in diesem Fall kann eine Eeibungsschweißmasehine mit frei verschieblichen Axialantrieb in der Mitte eine Einzelschweißung anstelle von zwei Schweißungen ausführen«» Falls eine Doppelschweißung, eine auf jedem Ende, mit einem frei verschieblichen Axialantriebsmotor, wie in Fig. 8 ausgeführt wird, wird sehr wenig Druck auf die lager der Axialantriebswelle übertragene Falls jedoch, eine Einzelschweißung an einem Ende des frei verschieblichen Axialantriebs ausgeführt werden soll, werden Mittel vorgesehen* welche die Wellenlager von der wirkenden Druckbelastung entlasten· Die Ausführungsform nach Fig. 10 verwendet eine zusätzliche Drucklageranordnung 199» um der Druckbelastung an der Grenzfläche eines einzelnen Werkstückpaares entgegenzuwirken, daß an einem Ende der Maschine angeordnet ist_o

Diejenigen Seile der Maschine nach Fig· 10, die mit derjenigen der Maschine .10' nach Fig„ 8 .übereinstimmen, weisen dieselben Bezugszeichen auf_o Nach .Figo 10 bleiben der Druckzylinder 34^t dif Ee it st pckanqrdnung 30' usw«

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auf der linken Seite des frei verschieblichen Antriebsmotors 24' wie bei der vorhergehenden Ausführungsfornu Me Reitstockanordnung auf der rechten Seite des Antriebsmotors ist nicht dargestellt_ound kann vorzugsweise entfernt werden, falls ein Einzelschweißvorgang ausgeführt wird»

Der Antriebsmotor in Figo 10 ist frei verschieblich auf den Versteifungsstangen 20'₀ Die zusätzliche Drucklageranordnung 199 ist für eine beschränkte Bewegung des Motors nach rechts eingerichtet, so daß der Druckzylinder 34' eine angemessene Druckbelastung an der Grenzfläche der Schweißstücke hervorrufen kann, die im Reitstock 30' und der sich drehenden Einspannvorrichtung 60' gehalten werden,, Außerdem arbeiten die zusätzlichen Drucklager in der Weise, daß verhindert wird, daß schädigende Druckbelastungen auf die Wellenlager des Antriebsmotors 24' übertragen werden_o

Wie die Fig. 10 und 11 im einzelnen zeigen, ist an dem Flanschelement 5 64' am rechten Ende der Welle 56 kein Teil befestigt» Vorzugsweise ist-das Element 64' mit einer Reibungsfläche 65 versehen« Die zusätzliche Drucklagereinrichtung 199 weist einen Flansch 200 auf, der ebenfalls mit einer Reibungsfläche 202 versehen ist, die zum Reibungseingriff mit der Reibungsfläche 65 des Flansches 64' während eines Schweißvorganges geeignet iste Das Flanschelement 200 ist durch Bolzen an einer drehbaren Welle 204 befestigt, die sich begrenzt in Längsrichtung

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in einer Kämmer 206 bewegen kann, welche, durch ein Gehäuse 208 gebildet wirdV Nach Hg₀ 12 ist das Gehäuse fest auf die Versteifungsstangen 20 mittels durch Bolzen festgezogener Klammerelemente 209 aufgeklemmt ο :■ ·

Ein geeignetes Dichtungselement wie etwa eine Labyrinthdichtung 210 gewährleistet eine strömungsmitteldichte Verbindung an der Stelle, wo die Welle 204 in das Gehäuse 208 eindringt ο Ein Plüssigkeitskanal 212 führt von der Dichtung 210 zu einer Abzugsleitung 214«.. Ein erstes Rollenlagerelement 216 ist zwischen einer Schulter 218' auf der Welle 204 und einem Haltering 220 angeordnet, der am Gehäuse 208 befestigt ist„ Ein zweites gleiches Lagerelement 222 ist zwisöheh der Welle 204 "und der Wand des Hohlraumes 206 angeordnet und wird zwischen einer Ringschulter 224 und einem Sehlappring 226 gehaltene

Die Kammer 206 ist mit einem Abschnitt 228 ausgebildet, der einen verringerten Durchmesser hat und in das das Ende 230 der-Welle 204 kolbenartig hinein sich erstreckte Vorzugsweise ist die Reaktionsfläche des Wellenendes gleich den Reaktionsflachen, die zu den Druckzylindern 34 gehöreno Ein sehr kleiner Ringraum 232 ist zwischen dem Wellenende 230 und der Wand der einen verringerten Durchmesser aufweisenden Ausnehmung 228 vorgesehen, so daß ein Weg zum gesteuerten Auslecken von flüssigkeit aus dem einen,verkleinerten Durchmesaer aufweisenden Raum 22S in die Hauptkammer 206 vorhanden ist₀ Eine Druck«

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BAD ORIGINAL

flüssigkeitseinlaßöffnung ist bei 234 vorgesehen, um Druckflüssigkeit während eines Schweißvorganges einzuführen, wie weiter unten erläutert wird«,

Bin Schweißv.orgai g wird in einer Einrichtung nach den Fig. 10 und 11 in der folgenden Weise ausgeführt« Es wird angenommen, daß der frei verschiebl'iche Motor 24' mit der richtigen Drehzahl läuft, so daß die hydraulische Steuerung 14' betätigt wird, welche Strömungsmittel den Reitstockdruckzylindern 34' zuführte Dadurch wird das im Reitstock festgehaltene Werkstück entlang den Führungs— stangen 20' auf das sich drehende Werkstück in der Einspannvorrichtung 60' vorbewegte Gleichzeitig wird unter Druck/stehendes Strömungsmittel durch die Öffnung 234 in die Ausnehmung 228 des zusätzlichen Drucklagers 199 eingespeisto

Sobald die Werkstücke in Berührung kommen, wird der Motor 24' unter dem Druck von den Druckzylindern 34' nach rechts bewegt, bis das ELanschelement 64' mit dem ELanschelement 200 auf der Welle 204 in Berührung tritt. Die Welle 204 beginnt dann sich zu drehen, und ein hydrostatisches Drucklager wird zwischen dem Wellenende 230 und der Ausnehmung 228 hergestellt, um dem Druck zu begegnen, der von den Reitatockzylind8rn 34* ausgeübt wird» Da der Druckbelastung, die von den Zylindern 34' her ausgeübt wird, duroh das hydrostatische Lager in der Einrichtung 199 entgegengewirkt wird, wird auf die Lager des Motors 24'

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keine merkliche Drucktelastung ausgeübte

Die zusätzliche Drucklagereinrichtung 199 der "Iigo 10, 11 und 12 ist als hydrostatisches Drucklager beschrieben worden· Stattdessen können jedoch auch andere geeignete Drucklagerelemente verwendet werden« Die Haupterfordernisse für eine solche Drucklagereinheit sind die Fähigkeit, eine freie Drehung der Druckwelle 56 ^f zu ermöglichen und gleichzeitig den Druck von den Zylindern 34' aufzunehmen, so daß diese Druckkraft nicht die Motorlager beschädigt, welche eine Drehung der Motorwelle 56 ermöglichen«

Eine zusätzliche Drucklagereinrichtung ähnlich der Einrichtung 199 kann auch zusammen mit einem festen Axial— antrieb nach der Ausführungsform der Fig. 1. und 2 verwendet werden, wenn diese Ausführungsform zur Herstellung von Einzelachweißungen anstatt von Doppelschweißungen eingerichtet werden sollο Die zusätzliche Druckanordnung 199 könnte auf den lUhrungsstangen 20 angeordnet werden, wobei die Reibungsfläche gegen den Motorflansch stößt, um die Druckbelastungen aufzunehmen, die auf die Motorlager einwirken, wenn Sehweißüngen nur an einem Ende des Axialantriebes 24 ausgeführt werdeno

- PATENTANSPRÜCHE -

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Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE

   [ 1.JReibungsschweißmaschine zum Verbinden eines ersten Werkstückes mit einem zweiten Werkstück durch Relativdrehung der Werkstücke unter Zusammenpressung an einer gemeinsamen Grenzflache, mit einem Motor und Werkstück— haltevorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (24) eine sich drehende Welle (56) aufweist, an der Werkstückhaltemittel (6Ό) angeordnet sind und die die sich drehende Werkstüekhaltespindel für eines der Werkstücke bildet₀
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (24) ein Elektromotor ist₀
3. 3β Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (24) ein elektrischer Induktionsmotor isto
4. 4e Einrichtung nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle eine Hohlwelle (56) ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1-4» dadurch gekennzeichnet, daß eine Werkstückhaltevorrichtung (60, 62) an jedem Ende der Läuferwelle (56) des Motors angeordnet ist.

   Einrichtung nach Anspruch 1 — 5» et gekennzeichnet durch einen Hauptrahmen (12), auf dem sich in Längsrichtung

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   Mihrungen (20) erstrecken, auf denen ein Jbcialantriebsmotor (24) in der Mitte des Rahmens· angeordnet ist, und"" durch ein Paar ReitStockvorrichtungen (,50, · 32), die gleitfähig auf den Mihrungen zu beiden Seiten des Axialantriebs angeordnet sind und Mittel zum Halten eines Werkstückes gegen Drehung aufweisen«

   ο Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch'gekennzeichnet, daß der Axialantriebsmotor (24) auf den Mihrungen (20)'fest angeordnet ist»

   8· Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialantriebsmotor (24V) auf den Mihrungen (20^!) frei verschiebiich angeordnet ist, ' ■■.--·

   9ο Einrichtung nach Anspruch 6 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mihrungen wenigstens zwei Verbindüngsstangen (20) aufweisen, die sich in Längsrichtung des Maschihenrahmens erstreckeno

   10· Einrichtung nach Anspruch 6 - 9'V dadurch gekennzeichnet, daß zur Axialbewegung jedes Reitstocks (30, 32) entlang den Führungen (20) Druckzylinder (34, 36) vorgesehen sind, die an eine Einrichtung. (14) zur gleichzeitigen Betätigung der Druckzylinder angeschlossen. _vsind*

   11«,. Einrichturjig; jnach._; .einem der Ansprüche 1-- 4_r-.. da.diiroh. gekennZeifllinet^^da^ sioi;, iⁿ Iiängsrichtung des.Mas.chinen·- rahmens (12') Mihrungen (20') erstreoken, auf denen d$r Motor (24') in:der Bitte diBö Maschinenrahmens zur

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   Drehung eines ersten Werkstückes gegenüber einem zweiten Werkstück angeordnet ist, und daß eine Reitstockvorrichtung (30') gleitfähig auf den !Führungen auf einer ersten Seite des Antriebsmotors angeordnet und mit Mitteln zum Halten eines zweiten Werkstückes sowie einer Vorrichtung (34') zur Axialbewegung auf den IPührungen versehen ist, und daß eine Drucklagervorrichtung (199) auf der anderen Seite des Motors zur Aufnahme axialer Druckkräfte angeordnet ist, die durch den frei verschieblich angeordneten Motor während der Berührung des ersten mit dem zweiten Werkstück übertragen werden_o

   12β Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucklager einen in einer abgedichteten Kammer (206, 228) verschieblichen Kolben (230) aufweist, der am Ende einer Welle (204) ausgebildet ist, die koaxial zur Welle des Motors (56') liegt und an ihrem freien Ende einen Flansch (200) aufweist, der mit einer Reibfläche (202) versehen ist, die mit einer Reibfläche (65) an einem ELansch (64') in Eingriff tritt, der an dem von der Reitstockanordnung (30¹) abgekehrten Ende der Welle (56·) ausgebildet ist_e

   13· Einrichtung nach Anspruch 11 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Druoklagervorrichtung (199) auf den Führungen (20¹) fest (209) angeordnet ist und die Kammer (206) mit einer Labyrinthdichtung C²I⁰) an der Welle (204) abgedichtet ist.

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   ο Einrichtung nach Anspruch 12 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß der das Kolbenende (230) der Welle (204) auf-· nehmende, einen verringerten Querschnitt aufweisende Teil (228) der Kammer (206) an eine Druckmittelzuführung (14'") angeschlossen ist> von der aus auch Druckzylinder (34'■)■■ gleichzeitig steuerbar sind.

   15ο Einrichtung nach Anspruch 14». dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenende (230) mit einem ein geringfügiges Auslecken ermöglichenden Spalt (232) in den einen verringerten Querschnitt aufweisenden üeil (228) der Kammer (206) eingreift·

   16ο Einrichtung nach Anspruch 12 - 15» et gekennzeichnet durch in der Kammer (206) vorgesehene Drehlager (216, 222) für die Welle (204)»

   17·. Einrichtung nach insbesondere einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß eine Werkstück— haltevorrichtung (30) einen Rahmen (80, 80', 82, 88.) aufweist, an dem ein doppelt wirkender Hydraulikzylinder (118) mit einer Kolbenstange (116) angeordnet ist, die an einem ersten gemeinsamen Schwenkpunkt (115) mit den ersten Enden eines Paares Betätigungsglieder (112, 114) verbunden ist, und daß ein Paar erster Gelenkglieder (92, 92') mit ihren;ersten Enden schwenkfähig an Gelenk-

   aehgen^(94V 94') ^au^ gegenüberliegenden Seiten des Rahmens angeordnet und mit ihren zweiten Enden _;mit. einem ' Paar zweiter Gelenkglieder (101, 102) auf dritten Ge-

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   lenkachsen (104» 106) verbunden sind, und daß die Be*- tätigungsglieder eine Schwenkverbindung mit den ersten und zweiten Gelenkgliedern auf Sohwenkaohsen (111, 111') aufweisen, die mit den dritten Schwenkaohsen (104» 106) zusammenfallen, wobei G-relfvorriciitungen (108, 110) zum Erfassen der Werkstücke auf den zweiten Enden der zweiten Gelenkglieder ausgebildet sind und der Rahmen Fiihrungsvorrichtungen (138, 140) aufweist, welche die Bewegung der Gelenkglieder begrenzen,

   18„ Einrichtung nach Anspruch 17? dadurch gekennzeichnet,daß die Führungsvorrichtungen an den Gelenkgliedern (101, 102) angeordnete Folgeelemente (134» 136) und am Rahmen angeordnete gebogene Führungsglieder (138, 140) aufweisen, wobei die Folgeelemente in Flächenberührung mit den bogenförmigen Führungen zur Begrenzung des Bewegungsweges der Gelenkglieder stehen₀

   19ο Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Folgeelemente (134» 136) an den zweiten Gelenkgliedern (101, 102) angeordnet sind«

   2Oe Einrichtung nach Anspruch 18 oder 19» dadurch gekennzeichnet, daß die bogenförmigen Führungen (138, 140) mit vertikal und horizontal veränderlichen Einstellvorrichtungen (142, 144) versehen sind*

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