DE2007190C - Vorrichtung zum Reibungsschweißen - Google Patents

Description

Utiv klein·*, kann entweder auf die an der Ab-

iriebsweüe befestigte Schwungmasse verzichtet wer-

den, oder es kann diese Schwungmasse durch Fort- **&· _Zeichnung bezeichnet J einen ^A _A ^nt"

nehmen einer Anzahl von Scheiben reduziert werden ^'f^em Ständer! befestigt ist Auf diese

so daß in beiden Fällen das totale Trägheitsmoment 5 tür,^de ^{an ei}f ^m _L^_{erbock 3 für} die Antnebsspindel

der angetriebenen Wellen einen kleben Wert anmmt Stojderl .st ein Lg ^ ^ , dem

der allerdings ausreichend sein muß, um die fur eine ^|^ele^ 3 _mitte|_{s eines} Lagers 5 gelagert ist. De

für die Verschweißung solcher Werkstücke relativ ^¹⁰J⁸⁵P"¹"'⁸*;^_{1 l2 für} ein erstes Werkstuck It

großen Durchmessers Genötigte Wärmemenge zu er- ,₅ Εη*«^^^ _der Spindelteile£ 9 *«**

*» die Durchmesser der miteinander ver- S«i^?^Ä^^_T^d^

schweißten Werkstücke klein, kann davon ausgegan- ^fj^^ngsfonn dem rechten Teil 9 der An

nachlässigbar klein anzusehen ist; besondere Maß- Lagerbock 16 ^mittels _K ^emCS _K ^DSen'

nahmen sind nicht erforderlich. Ist der Durchmesser bung de; Lagjro _beauf_schlagbarer Kolben-

dieser Werkstücke hingegen groß, dann ist das totale »5 ^^tz>>'™^{ers 1}J_{n üußeres} |_nde an dem L^rbock * Trägheitsmoment der Abtriebsspinde infolge der stange 17, öert _{16 ist eine} Abtnebssp -

MaLn der Werkstücke und der erf.ndungsgemaß bcteü^ ^keines* _{Lagers W} in koaxialer_Anordverwendeten Schwungmasse relativ groß, wöbe, da- du<i*™™ _riebsspindel 4,9 gelagert. An derr nvon ausgegangen werden kann, daß es »m w.senth- nung zu ^ Ant P ^ _Jg .^ Spannfultu

chen der Größe der Reibungswärme proportional ist, 30 ku.. hnd. der JJ_{ück 20} befestigt, so daß so-

die während der Preßschweißung erzeugt wurde ^c- -Hur e η zwc _f ,_{2 d 2}, _als auch ehe

ses relativ große, totale Trägheitsmoment hat zui ^'^„^l\_v°_rkstücke 11 und 20 einander mit ihun Folge, daß in der Kupplung emc entsprechend große be den We κ zugewandt sind 22 h.-

Wärmemenge erzeugt wird. In diesem I-alle ist d.e ^au^"''f₍f""' Schwunumassekörpcr. der an der Ab vollsTändiee Vermeidung oder zumindest die wescnt- 35 zeii-hnet c ni Sc ^wu%n ' _{üjescr Schwung}-

Sh ^SSierung diesel in der Kupplung erzeugten ,π_β?»_βηώ ^ .^⁵ _us ⁸ _cincr Anzahl einzelner und zu vernichtenden Wärmemenge durch zeitliches "l™"^^,^, _so daß mit der Anzahl dtr Abstimmen des Ein- und Ausrückens der Reibung*- ^Jubcn ^f^,, _des Trägheitsmomente kl f die Betätigung der Bremseinrichtung ^e.ben.^ vernehmbar «^D^Ab

Abstimmen des Ein- und Ausrückens der Reibung ^J ^f^,, _des Trägheits

kupplung auf die Betätigung der Bremseinrichtung ^e.ben^^.^ vernehmbar «^D^Ab-

?!eErfindung schafft damit eine Vorrichtung ^t^^ten Su^S Γ einer Brem,

_zum Reibungsschweißen, bei welcher d.e Abtriebs- bnde fⁿgordntic , _{cU cjnes Lage}„ 24

plel mittels einer Kupplung mit einer Bremsspm- ^,f^^S^agcrbock 16 gelagert ,st. Dieser

del kuppelbar ist, der eine Bremseinrichtung /λι- gkich al s m b Bremseinnchtung 26 zugeordnet ist, wobei der eingerückte Zustand der ₄₅ ^P¹^¹^^ einen Abstechstahl welcher

Kupplung über ein erstes Zeitintervall bei gleichzeili- ^™ ^ _{h dic cinander} zugewandten FIa-

ger Betätigung der Bremseinnchtung derart gesteuert dazu ^^ⁿ _k; ,, _{und 2}0 plan abzudrehen,

ist, daß die nach Vollendung der Schwellung χ or- ^t-^lK"f^r _v„_{rbcschricbcnc} Vorrichtung arbe.tct w.o

herrschende Drehenergie in geeigneter Au und Du. xorbcsc ^ ^.^ , _d

Weise aufgeteilt wird auf diese Kupplung und die 50 ^ ^_icmentrieb6.7 und8 der Teil4 der An-

Bremseinrichtung, so daß entsprechend dieser Au - über de η κ _{Da dieser} Sp.nde.te, über

Teiiung in diesen beiden Organen eine entsprechende inebssp.ndc a. t ^ ^_{9 der Antnebs}

Umwandlung der in diese hineingesteckten Dreh- ehe KuppH nfe ^.^ _{leutcrcr eb das}

energie in Wärmeenergie stattfindet. Die Warmcka- spuidel αJJi _cillüesctzte erste Werkstuck

pazität der Bremse kann durch eine solche Auf c,- 55 η dasξΡ^ _üunr_h Druckbeaufschlagung der

lung der Drehenergie entsprechend rcduzicri werden, «'J' _{dcr Lagcrboc}k 16 m Vor-

as den Vorteil bringt, daß nunmehr mit derartigen »J ^₁. _{nach der} Darstellung nach links.

Vorrichtungen Werkstücke χ erschwciBt werden kon- ^^"^daß schließlich das durch das Span -

ncn deren Durchmesser innerhalb weiter G.cn/.u, ^L™, "',..,,._{cnc zwC}ite Werkstück 20 mit demι cr-

scnwanken kann. Die Erfindung schafft damit cjne *o jrj t J. J^^ _{tcr dcm} ,,_ruck, _mit welchem

wesenllichc Erhöhung des Wirkungsgrades solche, £ ^^ ,_{6 miUels dcr} Kolbenstange 11 nacL

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luna die Bremseinrichtung eine an sich bckanntL e₅ ι u c as , ^_n ^^

dekiromagnctische Viclscheibcn-Nnßbrcmse sein. ^.^2^ _{ai f} die Abtricbsspindel 18 übertragen

Eine beispielweise Ausführung der erf.ndungsgc- ultcr 21 auf die ^^ ^^ _{Dabei kommt}

mäßen Vorrichtung geht aus der /cchnung hervor, ddb

wegen der Reibung zwischen den Werkstücken Il und 20 zur Erzeugung von Reibungswärme, welche zusammen mit dem Anpreßdruck die Ursache für eine lokale, plastische Verformung an der Berührungsfläche der beiden Werkstücke ist. Die Drehzahl der Abtriebsspindel 18 steigert sich allmählich bis auf die Drehzahl der Antriebswelle 9, d. h., der Drehzahlunterschied der beiden Werkstücke wird mit der Zeit Null. Ist dieser Zustand erreicht, dann findet keine Wärmeerzeugung mehr in der Berührungsfläche zwischen den beiden Werkstücken statt. Der Antriebsmotor 1 wird dann abgeschaltet, aufrechterhalten bleibt aber weiterhin die Druckkraft, welche die beiden Werkzeuge Il und 20 gegeneinanderdrückt, so daß es zu einer Verschweißung der beiden Werkstücke kommt. 1st diese Verschweißung erfolgt, wird das Spannfutter 12 geöffnet, und das erste Werkstück 11 freigegeben, so daß der Lagerbock 16 in seine Ausgangslage zurückbewegt werden kann. Die durch das Spannfutter 22 gehaltenen, miteinander verschweißten Werkstücke 11 und 20 bleiben dabei infolge der Trägheitskraft in Drehung.

Nunmehr wird die Bremsspindel 23 durch Betätigung der Bremseinrichtung 26 von der Ausgangsdrehzahl abgebremst. Zusammen mit dieser Drehzahlverringerung der Bremsspindel 23 erfolgt wegen der Verbindung über die Kupplung 25 auch eine Verringerung der Drehzahl der Abtriebsspindel 18, wobei die Betätigung der Bremseinrichtung 26 mittels eines bekannten Zeitschaltwerkes so gesteuert ist, daß sie nur für eine anfängliche ZeHi₁ betätigt bleibt. Wenn nach Ablauf der Zeit r, die Betätigung der Bremseinrichtung aufgehoben wird, dann wird die Bremsspindel 23 in ihrer Drehung von der Drehung der Abtriebsspindel 18 geschleppt. Es tritt also eine Erhöhung der Drehzahl der Bremsspindel ein, während sich andererseits die Drehzahl der Abtriebsspindel 18 weiterhin verringert. Die sich somit lang,-sam verringernde Drehzahl der Abtriebsspindel 18 wird damit allmählich der Drehzahl der Bremsspindel angeglichen, so daß nach einer weiteren Zeit i₂ ein synchroner Lauf von Bremsspindel und Abtriebsspindel vorliegt. Nach einer weiteren, wählbaren Zeit t₃ mit synchronem Lauf wird die Bremse 26 erneut betätigt, so daß mit dem Abbremsen der Brems-

IS spindel dann auch die mit dieser über die Kupplung

25 verbundene Abtriebsspindel 18 abgebremst wird. Nach der weiteren Zeit f₄ sind dann beide Spindeln 18 und 23 vollständig abgebremst, d. h., ihre Drehzahlen sind dann zu Null geworden.

ao Die vorstehend beschriebene Steuerung der Drehzahlverringerung der Abtriebsspindel 18 und der Bremsspindel 23 bis zum vollständigen Stillstand ist gleichzusetzen mit einer Umwandlung der Drehenergie der beiden Spindeln. Diese Umwandlung von

as Drehenergie in Wärmeenergie erfolgt während der Zeitintervalle f„ i₂ und t₃ nur in der Kupplung 25, während für die Verhältnisse der Bremseinrichtung

26 davon ausgegangen werden kann, daß diese die Drehenergie absorbiert und erst während des Zeitintervalls f₄ eine Umwandlung in Wärmeenergie vornimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

ι 2 hen und unterschiedliche Durchmesser aufweisen Patentansprüche; können, die zu ihrer Verschweißung notwendige Wärme zu erzeugen. Auch der Druck, unter welchem

1. Vorrichtung zum Reibungsschweißen von die beiden Werkstücke gegeneinander in axiaier zwei Werkstücken, von denen das eine mittels 5 Richtung angedrückt werden, ist wesentlich fur die eines ersten Spannfutters auf einer Antriebsspin- Wärweerzeugung. Dieser Druck ist proportional dem del und das andere in gegenüberliegender Anord- Quadrat des Durchmessers des kleinen Werkstuckes, nung mittels eines zweiten Spannfutters auf einer über welchert er zur Ausübung kommt. Weiterhin ist frei drehbar in einer gemeinsamen Achse mit der es für eis derartiges Schweißen im Regelfall er-Antriebsspindel gelagerten Abtriebsspindel fest- io wünscht, unabhängig von den Gegebenheiten der legbar ist, welche zu der Antriebsspindel axial Werkstücke eine möglichst hohe Umlaufgeschwmdig beweglich und durch eine ihr zugeordnete Brems- keit vorzusehen, um eine hohe Durchsatzgeschwin einrichtung abbremsbar ist, dadurch ge- digkeit und niedrige Herstellungskosten zu erreicher, kennzeichnet, daß an der Abtriebsspindel Dies führt zu der widersprechenden Bedingung, daß (18) ein aus einer Anzahl auswechselbarer Schei- 15 bei relativ kleinen zu verschweißenden Durchmesben bestehender Schwungmassekörper (22) lös- sern die lelative Drehzahl des Werkstückes auf einen bar befestigt ist und daß die Bremseinrichtung niedrigen Wert festzulegen ist, um die für die Ver-(26) einer in der Achse der Abtriebsspindel (18) schweißung geforderte Wärme zu erhalten; andererangeordneten Bremsspindel (23) zugeordnet ist, seits muß jedoch diese relative Drehzahl des Werk welche mit der Abtriebsspindel (18) über eine ao Stückes entsprechend erhöht werden, um die er Reibungskupplung (25) kuppelbar ist, deren Ein- wünschte Umfangsgeschwindigkeit zu erhalten. Fur und Ausrücken durch eine Steuereinrichtung auf Werkstücke kleinen Durchmessers ist es damit au die Betätigung der Bremseinrichtung (26) zeitlich ßerst schwierig, durch Regulierung der relativen abstimmbar ist. Drehzahlen der beiden Werkstücke die für die Ver-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 35 schweißung erforderliche Wärmemenge vomerzube kennzeichnet, daß die Reibungskupplung (25) stimmen. Für solche Werkstücke wird daher die fu. eine an sich bekannte elektromagnetische Viel- die Verschweißung erforderliche Wärmemeni, scheiben-Naßkupplung ist. hauptsächlich durch Regulierung des totalen Trag-

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- heitsmomcnts der angetriebenen Spindel erreicht, kennzeichnet, daß die Bremseinrichtung (26) eine 30 Im Falle der Reibungsschweißung von Werkstükan sich bekannte elektromagnetische Vielschei- ken relativ großen Durchmessers wird die in der ben-Naßbremse ist. Druckzone der Werkstücke durch Reibung erzeugte

Wärmemenge durch Anordnung einer Schwungmasse mit großem Trägheitsmoment reguliert. Dabei wird

35 ein großer Anteil der Wärmemenge in dem Bereich

einer Bremseinrichtung erzeugt, welche die Drehung der Abtriebsspindel abbremst, was voraussetzt, daß eine solche Bremseinrichtung Verwendung finden

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Rci- muß, die eine große Wärmekapazität besitzt. Eine bungsschweißen von zwei Werkstücken, von denen 40 derartige Bremseinrichtung erhöht aber mit ihrem das eine mittels eines ersten Spannfutters auf einer Drehteil das Trägheitsmoment, so daß dadurch das Anlriebsspindel und das andere in gegenüberliegen- totale Trägheitsmoment der Abtriebsspindel entspreder Anordnung mittels eines zweiten Spannfutters chend erhöht wird. Mit einer derartigen Ausfühauf einer frei drehbar in einer gemeinsamen Achse rungsform einer Vorrichtung zum Reibungsschweimit der Antriebsspindcl gelagerten Abtriebsspindel 45 Ben wird es daher nahezu unmöglich sein, Werkfestlegbar ist, welche zu der Antriebsspindel axial be- stücke relativ kleinen Durchmessers zu verschwciweglich und durcli eine ihr zugeordnete Bremsein- ßen.

richtung abbremsbar ist. Unter Berücksichtigung der vorstehenden Aus-

Bei relativem Drehen der beiden Werkstücke wird führungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, durch Reibung der beiden gegeneinandergepreßten 50 eine Vorrichtung zum Reibungsschweißen zu schaf-Oberflächcn Wärme erzeugt. Die die Wärmeerzeu- fen, welche in ihrer Arbeitsweise weitgehend unabgung verursachenden Reibungskräfte sind gleichzei- hängig ist von dem jeweiligen Durchmesser der tig die Ursache für eine Drehung des zweiten frei Werkstücke und trotzdem auch bei Werkstücken mit drehbaren Werkstückes durch das erste Werkstück. großen Durchmessern mit einer Bremseinrichtung Sobald sich die beiden Werkstücke synchron drehen, 55 kleinerer Baugröße auskommt, der anfängliche Drehzahlunterschied der beiden Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe schlägt

Spindeln also auf Null abgesunken ist, liegen die die Erfindung vor, an der Abtriebsspindel einen aus Wärmebedingungen vor, die ein Verschweißen der einer Anzahl auswechselbarer Scheiben bestehenden beiden Werkstücke unter Druck erlauben. Schwungmassenkörper lösbar zu befestigen und die

Beim derartigen Schweißen ist das Ausmaß der 60 Bremseinrichtung einer in der Achse der Abtricbsdurch Reibung der beiden Werkstücke im Bereich spindel angeordneten Bremsspindel zuzuordnen, von deren unter Druckbeaufschlagung stehenden Be- welche mit der Abtriebsspindel über eine Reibungsrührungsflächen verursachten Wärmeerzeugung ab- Kupplung kuppelbar ist, deren Ein- und Ausrücken hängig von dem totalen Trägheitsmoment der Ab- durch eine Steuereinrichtung auf die Betätigung der triebsspindel und den relativen Drehzahlen der bei- 65 Bremseinrichtung zeitlich abstimmbar ist; mit dieser den Werkstücke. Diese Faktoren müssen deshalb Konstruktion ist eine Anpassung an den Durchmesentsprechend gewählt werden, um für die beiden scr der VVcrkslücke möglich. Wenn der Durchmesser Werkstücke, die aus verschiedenen Materialien beste- der miteinander zu verschweißenden Werkstücke re-