DE2023215C3 - Rotationsreibschweißmaschine - Google Patents

Description

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Reiby\wir mit

,·ηι d^-sc, Bten Teile -ianu des mit einem

15

«nannten Art eine entsprechend den Eigenschaften. Durchmessern und der Oberfläehenbe'schaffenheit ^r zu verschweißenden Materialien geeignete du. .Ji, Reibung erzeugte thermische Energie "zuzuführen, die leicht und kontinuierlich während des Reibsehweißprozesses gemäß einem vorgegebenen Programm ohne körperliche Anstrengung einstellbar und" nwl-

bar ist. "

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch ..-inen von _der mitlaufenden Welle zur kontinuiLT-.¹IJn i.insteiibarkeit ihres RotationswideiMaiide- „^ci-ichonen Formwandler, dessen abge»eix-i:e eines>ecelkrcises steuerbar ist.

Bei der mit Fig. 3 von (Ii
schweißmaschine ist die mithin¹
_eincm /weiten Motor verhund.. _zum M-hnellen Abbremsen der
_lind M weder als Energiewar,j! Rotationswiderstandes vorgeseh hierauf abgestellten Regelkreis .,u-cer.^e;.

AK Fnergiewandler dient v. : ü-.v.ci-o ei;u Flüssiekeitspumpe und als Regeü-cC .!,,.·, hvdraulischer Kreis. Durch die Pump.· kann au! einfache Weise die für eine wirksame Duichiiihrung der Rubsch^ßung gewünschte und ^„,ricte Wärmeenergie erziel· werden, indem der Druck« ;.|e; -land um A--IaB der Pumpe mittels Vcmileinvichiuiieen kontinu-Serlich regelbar und aufhebbar ,st. "

Die Erfindung wird durch ein AuMuhrun-beispiel an Hand der Figuren näher erläutert F.wc 1 ei

Fi _β 1 in sdicmatischer Darstdlun,- eine err.ndun»seemäße Reibschweißmaschme "

Π .- ^ in schematisier Darstelluno da, Verbindun^schema der bevorzugt verwendeten Pumpe und Hr Reeelkreises

/ti ta auf dem Fundament 1 ein Antriebs- " _m(!ü,r2 mit Welle 3 zum Antreiben der Antriebswelle 5 mittels Riementrieb 4, 6. 7 montiert. Em Kupplungsteil 9 und em Bremsteil 10 übertragen ode^Pr^P bremsen die Rotat.on der Antriebswelle ab. Beide Teile sind im ortsfesten Gehäuses eingebaut. in dem die Antriebswelle 5 drehbar gelagert ist.

Die Antriebswelle 5 trägt eine erste Einspannvor-11 fü i t Wktük 12 das mit Eine weitere Zweigleitung 31 der Stcuerleitung -6 ist mit einem dritten Überdruckventil 30 verbunden, um die obere Grenze des Steueröldruckes vor/.uschreiben, mit dem die Steuerleitung 26 belastet ist-Die Überdruckventile 25. 30 sowie das ^mschaltventil 27 sind ebenfalls mit dem gemeinsamen Öltank _-» verbunden. Die Ansaugseite einer Steuerpumpe / - .st mit dem gemeinsamen Öltank 24 durch cmc Ujtu η ti 33. ihre Austrittsseite über einen Uurennimre-. |_ΟΓ36 mit einem Vierwegumschaltventil 37 verbund>*n Das Vierwegumschaltventil 37 wsrd zeiuiui durch die Umschaltglieder 38 betätigt, um die NuU-richtuna des Öls zu wechseln. Zwischen Steuerpump.. 32 und ~Durchflußregler 36 zweigt eine Leitung 4h /u einem vierten Überdruckventil 47 ab.

Ein Öldruckzylinder 39 mit beidseitig beautsciugtem Kolben 40 bildet zwei Kammern 41 «. 41 n. an die die von dem Vierwegumschaltventil ausgelienciu! Ölleitungen 42 und 43 angeschlossen smd Die Bl ν l-Klb 44 beengt ein

Ölleitungen 42 und 43 angeschlossen sm_ gung der Kolbenstange 44 beengt eine hinstellte er 45 des zweiten Überdruckveni-ls 2s. mittels wuenu für den ReibschweiBprozeß im vorhinein abhang ^ vom Zustand der zu schweißenden Werkstücke on vorgeschriebener Öldruck des zweiten ^jrV"f ver UIs 25 einstellbar ist. Das V '^f^ ^ 37 schaltet erneut um vnd kehrt in den gescniossenc Zustand zurück. . .

Die Arbeitsweise des Regelkreises .st wie folgt. Die bei Reibungskontakt de: zu verschweißenden Teile einsetzende Rotation der mitlaufenden VVUk 16 betätigt die Pumpe 50./', die über die Hauptletune 22 Öl aus dem geme.nsamen Tank Z4 m a.e Steuerleitungen 26, 28 und 31 fordert. Hierdurch wird an der Pumpe 21 ein ^Laf^tn\^ome"J '" J' , eines Druckwiderstandes erzeugt, das proportional " zum Druck des in die Hauptleitung 22 geäderten Öls den Rotationswiderstand ^itla«nm 16 einstellt. Somit kann d.e an der Schweißstelle Lr zeugte thermische Energie frei und le.cht durch Steu

em des Auslaßdruckes ^r Pumpe ^ P d.h. durcn Steuern des erwähnten Lastmomentes gtrege.i

den Rpih^hvveißorozeß der Stcueröl-

Wenn bei dem ^RelbschweißP^r°_n^_Dkwi_derstand druck der Steuerle.tung 26. der den °™5^°

l d

g p

richtung 11 für ein erstes Werkstück 12, das mit druck der Steuerle.g

nem koaxial eingespannten zweiten Werkstück 18 45 am Auslaß der Pumpe regelt den g

zu verschweißen ist. Auf einer Führungsschiene 13 Druck der E.nstell eder 45 ube^schmtet

ist axial verschiebbar ein Schlitten 14 für die mitlau- ^e'te Überdrucfcvent. «jutoma «ch un g

fende Welle 16 mit der zweiten Einspannvorrichtung zeitig durch die ^E'"^?L⁴= >_d J d_e'n gemeinsa-

17 aneebracht. Der Schlitten 14 ist mit einer Kolben- Steuerleitung 26 enthaltene Ol wird in «ng Lange⁸15 eines nicht dargestellten Vorschubzylinders ₅o men öltank 24 entleert so daI der öWrncfc.der Stcu

verbunden. Durch ein Bremsteil 19, das sich im erleitung 26 ^ab">^mmt-^A1J ^FoJ^e J« ^rvonJ_{dmd der}

Schlitten 14 befindet, läßt sich auf die angetriebene ste überdruckventil 23 das durch den «£^r

Welle 16 zeitlich eine Bremswirkung ausüben. Im Steuerleitun? 26 gesteuert ^w'^r^' ^auf°™f_ß ^S™ °

Ä^v aas »MÄi

tftz£aa,

über ein erstes gesteuertes überdruckventil 23 wahl- 60 y

weise mit einem gemeinsamen öltank 24 verbunden tätig und

und über eine Steuerleitung 26 an ein zweites Über- ventils IA druckventil 25 angeschlossen. Eine Zweigleitung

d>e ko g

_dcs Schweiß-

' _In gleicher

m Pumpen-

^{Reibungscnerßie}

kann.

Wenn im Endstadium des Wärmeerzeugungsprozesses an der Schweißfläche ein rasches Ansteigen der Rotationsgeschwindigkeit der mitlaufenden Welle 16 erforderlich ist, um entweder die Länge aller geschweißten Werkstücke gleichmäßig zu machen oder die Festigkeit des geschweißten Teils zu verbessern, kann der Rotationswiderstand der Welle 16 praktisch auf Null gebracht werden. Hierzu wird das Umschaltventil 27 durch das Umschaltglied 29 zeitweise betätigt, wodurch das in der Zweigleitung 28 enthaltene öl in den gemeinsamen öltank 24 abgelassen und der Öldruck der Steuerlettung 26 auf Null gebracht wird. Hierdurch wird das erste Überdruckventil 23 automatisch umgeschaltet und gleichzeitig der Rotationswiderstand der mitlaufenden Welle beseitigt. Das dritte Überdruckventil 30 dient dazu, die obere Grenze des Öldruckes vorzugeben, durch den die Steuerleitung 26 belastet ist. Wenn der durch die Einstellfeder 45 vorgegebene Druck die vorgeschriebene obere Grenze des Öldruckes überschreitet, wird automatisch das dritte Überdruckventil 30 betätigt, um den Druck der Steuerleitung 26 bis unter den vorgegebenen Druck zu steuern.

Es versteht sich von selbst, daß an Stelle der Pumpe ein elektrischer Generator oder ein Luftgebläse als Energiewandler benutzt werden kann, wenngleich die beschriebene Pumpenanordnung erfindungsgemäß bevorzugt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1967. S. 169 bis 177, [I]). Bei den bekannten Reib- Patentansprüche: Schweißmaschinen treten folgende Schwierigkeiten auf:

1. Rotationsreibschweißmaschine, bei der auf i. Die Rotationsmasse kann nur durch Anbringen einer Antriebswelle eine erste Einspannvorrich- 5 _Upd Abnehmen zusätzlicher Masse verändert tung und auf einer bei Reibungskontakt der zu werden, und wenn die Rotationsmasse genau verschweißenden Teile hierdurch mitlaufenden eingestellt werden soll, muß sie in sehr kleine Welle, die in einem zur Ausübung des Schweiß- Stücke unterteilt werden:

druckes axial verschiebbaren Gehäuse drehbar 2. das. Anbringen und Abnehmen der zusätzlichen

gelagert und deren Rotationswiderstand einstell- io Rotationsmasse bereitet oft Schwierigkeiten und

bar ist, eine der ersten Einspannvorrichtung ko- ist ziemlich mühsam;

axial gegenüberliegende zweite Einspannvorrich- 3. die Rotationsmasse kann während des Reib-

tung vorgesehen ist, gekennzeichnet schweißprozesses der beiden Werkstücke unter

durch einen von der mitlaufenden Welle (16) Erzeugung von thermischer Energie durch Rei-

zur kontinuierlichen Einstellbarkeit ihres Rota- 15 ben nicht verändert werden.

tionswiderstandes angetriebenen Energiewandler

(50). dessen abgegebene Energie miuels eines Außerdem ist für gewisse Arten von Werkstücken

Regelkreises (22 bis 47) steuerbar ist. die Anwendung einer konstanten Rotationsmasso

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,. dadurch ge- während des gesamten Reibschweißprozesses nicht kennzeichnet, daß als Energiewandler (50) eine 20 immer die optimale Art des Schweißens. Falls beide Flüssigkeitspumpe (P) und als Regelkreis deren Werkstücke aus Kupfer sind, ist es beispielsweise hydraulischer Kreis (22 bis 47) dient. wünschenswert, die relative Rotationsgeschwindig-

' 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- keit der beiden Werkstücke durch Verringern der

kennzeichnet, daß der hydraulische Kreis Ventil- Rotationsmasse möglichst schnell zu Null zu ma-

einrichtungen (25) zur kontinuierlichen Regel- 25 chen. wenn die Temperatur der Kontaktfläche einen

barkeit des Druckwiderstandes am Auslaß der bestimmten Wert erreicht hat. Andererseits sollte.

Pumpe (P) und solche (27, 23) zur Aufhebung falls die Oberflächen der beiden durch Schweißung

dieses Druckwiderstandes enthält. zu verbindenden Werkstücke nicht senkrecht zur Ro-

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- tationswelle verlaufen, die Rotationsmasse vorzugskennzeichnet, dao die Ventileinrichtungen ein 30 weise verstellt werden, um Fehlern der Reibschwei- oder mehrere in der Auslißleitu ,g (22, 26) der ßung zufolge ungenügender Stauchung der Werk-Pumpe (P) angeordnete, auf einen vorgegebenen stücke an der Schweißstelle vorzubeugen.

Druck einstellbare Überdruckventi ; (25) enthal- Ist das Trägheitsmoment des angetriebenen Sy-

ten. stems sehr groß, dann ist es erfo.Jerlich, eine Brems-

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge- 35 vorrichtung mit einem starken Bremsvermögen vorkennzeichnet, daß zur Betätigung der Überdruck- zusehen, um die Rotation des angetriebenen Systems ventile jeweils eine Druckzylindereinrichtung (39) unverzüglich zu stoppen, wenn der Reibschweißpromit Kolbenstange (44) und Einstellfeder (45) und zess bei Synchronisation der Rotationsgeschwindigzu deren Betätigung mit geregelter Geschwindig- keit der Antriebswelle mit der der mitlaufenden keit ein Durchflußregler (36) vorgesehen sind. 40 Welle, welche ein großes Trägheitsmoment besitzt,

vollendet ist (vgl. die oben genannte Literatur). Es ist deshalb eine dauerhaftere und stärkere Konstruktion der Reibschweißvorrichtung erforderlich, als wenn

nur der normale Fall berücksichtigt werden müßte.

45 Auf Grund der Anforderungen an die Reibschweißvorrichtung ist eine aufwendige und komplizierte Konstruktion erforderlich.

Die Erfindung betrifft eine Rotationsreibschweiß- Durch die deutsche Auslegeschrift 1 224 590 ist

maschine, bei der auf einer Antriebswelle eine erste eine Rotationsreibschweißvorrichtung bekanntgewor-Einspannvorrichtung und auf einer bei Reibungskon- 50 den, bei der zur Erzielung einer günstigen Enettakt der zu verschweißenden Teile hierdurch mitlau- gieumsetzung die für den Schweißprozeß erforderfenden Welle, die in einem zur Ausübung des liehe Energie nicht mehr unmittelbar aus einem An-Schweiißdiuckes axial verschiebbaren Gehäuse dreh- triebsmotor entnommen wird, sondern aus einem bar gelagert und deren Rotationswiderstand einstell- Energiespeicher. Die Schwungmasse des Energiespeibar ist, eine der ersten Einspannvorrichtung koaxial 55 chers und damit die für den Schweißprozeß bereitgegegenüberliegende zweite Einspannvorrichtung vor- stellte Energie ist durch Anbringen mehrerer Scheigesehen ist. ben auf der Antriebsachse stufenweise einstellbar.

Bei bekannten Reibschweißmaschinen dieser Art Obwohl bei dieser Rotatbnsreibschweißvorrichtung ist die der mitlaufenden Welle zur Verfügung ste- der Schweißprozeß der Form, der Größe und der Art hende Rotationsmasse durch den Durchmesser und 60 der jeweils zu verschweißenden Teile stufenweise andie Materialeigenschaften der mitlaufenden Welle, paßbar ist, kann auch hier die thermische Energie der Einspannvorrichtung, der durch die Reibschwei- während des Schweißprozesses nicht verändert werßung zu verbindenden Werkstücke sowie durch die den. Außerdem sind für eine genaue Einstellung der zum Einstellen des Rotationswiderstandes verwende- zu speichernden Energie Scheiben in sehr feiner Unten zusätzlichen Massen bestimmt, um an der Kon- 65 terteilung erforderlich, und es ist ziemlich mühsam, taktfläche der beiden zu verschweißenden Werk- die Schwungmasse zu verändern,
stücke die erforderliche Wärmeenergie zu erzeugen Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei

(»industrie-Inzeiger«, 89. Jahrgang,

3. Februar einer Rotationsreibschweißmaschine der einleitend