DE2056003A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Rei bungsschweißen - Google Patents

Description

Patentanwalt

Kar! A. Π , ο s θ

DBr/Fo München-Pullach, 10. November 1970

A.I. WELDERS LIMITED, 98 Academy Street, Inverness, Scotland

Verfahren und Vorrichtung zum Reibungsschweißen

Die Erfindung betrifft das als Reibungsschweißen bekannte Verfahren zum Verbinden von Werkstücken.

Es ist bekannt, das Reibungsschweißverfahren durch direkten Antrieb zum Drehen des einen Werkstückes in reibender Berührung mit dem anderen Werkstück durchzuführen, um die gewünschte Reibungsaufheizung zu erreichen, wobei die Antriebsvorrichtung abgeschaltet wurde, wenn der gewünschte plastische Zustand des Materials erreicht wox*den war. Dabei wird dann die relative Drehbewegung entweder plötzlich abgebremst oder unter Wirkung des natürlichen Widerstandes, der entsteht, wenn die Berührungsfläche wegen des Abschaltens der zugeführten Energie abkühlt, auslaufen gelassen.

Dieses konventionelle Reibungsschweißen, oder "Reibungsschweißen mit kontinuierlichem Antrieb" ist detailliert in der tschechischen und russischen technischen Literatur bis zurück zum Jahre 1957 beschrieben. Weiterhin wur de das Verfahren, wenn auch weniger genau, in deutschen

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Patentschriften aus den Jahren 1925/26 und in einer britischen Patentschrift aus dem Jahre 194-1 beschrieben.

Weiterhin ist die Verwendung einer Rotationsschwungmasse bekannt, die auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit durch Kraftantrieb beschleunigt wird und die in der Schwungmasse gespeicherte Energie dazu dient, eines der Werkstücke zu drehen, um die gewünschte Erwärmung zu erreichen, wobei der Antrieb der Schwungmasse abgeschaltet wird, ehe der Reibungsschluß der Werkstücke anfängt, so daß die gesamte Energie für den Schweißvorgang von der in der Schwungmasse gespeicherten, in ihrem Betrag bekannten Energie geliefert wird.

Gleichfalls ist es bekannt, durch Steuern der Drehgeschwindigkeit über der Zeit, während des gesamten Schweißvorganges, besondere Eigenschaften, die durch die zu verschweissenden Materialien bedingt sind, zu erreichen.

Jedes der erwähnten Verfahren weist verschiedene Nachteile auf. Für das erste Verfahren wird ein relativ großer Antriebsmotor benötigt und es bedingt sowohl eine relativ lange Schweißzykluszeit als auch Energieanforderungen, die nicht genau wiederholbar sind. Bei dem zweiten Verfahren kann zwar eine kürzere Schweißzykluszeit erreicht werden, der Arbeitsbedarf variiert jedoch weitgehend in Abhängigkeit von dem Anfangszustand der Werkstücke und die Endabmessungen bezüglich der Länge eines durch Verschweissen zweier Werkstücke hergestellten Bauteiles variiert mit den anfänglichen Längentoleranzen der Einze!werkstücke. Weiterhin kann bei dem zweiten Verfahren die kurze Schweißzykluszeit zu einer wärmegeschädigten Zone des Bauteiles

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führen, welches eine anschließende Wärmebehandlung notwendig macht;und außerdem kann eine große Schwungenergie notwendig sein, um eine Verschweißung über den Gesamtquerschnitt der Berührungsflächen zu gewährleisten.

Bei dem dritten Verfahren kann wiederum der Ausgangszustand der Teile und die Genauigkeit die Wiederholbarkeit der Qualität beeinflussen und die Längentoleranzen der Endabmessungen hängen wiederum von den Anfangstoleranzen ab.

Gegenstand der Erfindung ist ein Reibungsschweißverfahren, welches die Nachteile aller bekannten Verfahren vermeidet oder weitgehend vermindert, während es gleichzeitig die Vorteile eines jeden bekannten Verfahrens zumindest teilweise gewährleistet. Weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Ein Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Verbinden von Werkstücken über eine gemeinsame Berührungsfläche, bei dem das Aufheizen der Werkstücke bis zu einem plastischen Zustand an der Berührungsfläche durch Reibung erzielt wird, die durch Reibungsschluß der Werkstücke an der Berührungsfläche erzeugt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren besteht aus dem Aufbringen eines der Werkstücke auf einem drehbaren Körper, der durch Kraftantrieb gedreht werden kann und aus dem Übertragen der in einer drehbaren Schwungmasse gespeicherten Energie auf das Werkstück, wobei das andere Werkstück derart angeordnet wird, daß es gegen Rotation festgehalten wird,/aer Kontaktbehandlung der Werkstücke unter Druck für eine erste Zeit spanne,in der die Drehbewegung auf das auf dem drehbaren Körper aufgebrachte Werkstück, ausgeübt wird und von dem Kraftantrieb Ener-

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gie auf das Werkstück übertragen wird, aus dem Abschalten des Kraftantriebes und dem Fortsetzen der Berührung unter Druck während einer folgenden zweiten Zeitspanne, während der der Kraftantrieb abgeschaltet bleibt und die in der Schwungmasse gespeicherte Energie an der Berührungsfläche verzehrt wird.

Vorzugsweise wird die Schwungmasse durch den Kraftantrieb angetrieben.

Vorzugsweise wird der Kraftantrieb abgeschaltet, wenn ein kritischer Zustand (wie später beschrieben) der Werkstükke erreicht ist.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Verbinden von Werkstücken über eine gemeinsame Berührungsfläche, bei dem das Erhitzen der Werkstücke bis zu einem plastischen Zustand der Berührungsfläche durch Reibung durchgeführt wird, die durch ReibungsSchluß der Werkstücke an der Berührungsfläche erzeugt wird, um die Schweißhitze durch Reibung und Arbeiten im plastischen Zustand zu entwickeln, wobei die Vorrichtung folgende Bestandteile aufweist: Einen nicht drehbaren Werkstückhalter für ein Werkstück, einen drehbaren Werkstückhalter für ein anderes Werkstück, Vorrichtungen zum Bewegen des einen Werkstückhalters in Längsrichtung, um eine Druckkraft zwischen den Werkstücken zu erzeugen, Kraftantriebsvorrichtungen für die Drehbewegung des drehbaren Werkstückhalters, eine Schwungmasse, die derart angeordnet ist, daß sie mit dem drehbaren Werkstückhalter gedreht werden kann, Übertragungsvorrichtungen, um den Antrieb von dem Kraftantrieb auf den drehbaren Werkstückhalter und die Schwungmasse zu übertragen, eine

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Vorrichtung zum Unterbrechen des Antriebes, um es zu ermöglichen, daß der drehbare Werkstückhalter durch die in der Schwungmasse gespeicherte Energie ohne Hilfe des Kraftantriebes gedreht werden kann, Vorrichtungen zur Erzeugung eines Signales während der relativen Drehbewegung in Seibungsschluß der Werkstücke, und Steuervorrichtungen für die Antriebsunterbrechungsvorrichtung, die bei der Erzeugung des genannten Signales betätigt werden können, um den Antrieb abzuschalten.

Die Vorrichtung zur Übertragung der Drehbewegung kann aus einem hydrostatischen System bestehen, welches aus einer Flüssigkeitspumpe und Motor und Steuervorrichtungen für das hydrostatische System besteht, um eine vorbestimmte relative Drehgeschwindigkeit zwischen den Werkstücken am Anfang und/oder während eines Teiles des Schweißzykluses zu ermöglichen, während dessen das eine Werkstück von dem Kraftantrieb angetrieben wird und um gleichzeitig das Speichern eines bestimmten Energiebetrages in der Schwungmasse zu gewährleisten.

Das erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtung beziehen sich vorzugsweise auf das Verbinden von Werkstücken aus Metall, jedoch kann ihre Anwendung zum Verbinden von Werkstücken aus anderen Materialien, die durch Eeibungshitze in einen plastischen Zustand gebracht werden können, nicht ausgeschlossen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die sich berührenden Flächen der Werkstücke während der ersten Zeitspanne der relativen Drehbewegung in einen vorbestimmten Zustand zu bringen, so daß die zur Vervollständigung der Verbindung notwendige Energie, welche in der Schwungmas-

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se gespeichert ist, unabhängig von dem Anfangszustand der Werkstücke ist.

Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Heizpbase durchgeführt wird, ehe die gespeicherte Energie verwendet wird, und diese Heizphase derart gestaltet ist, daß durch Wahl der Drehgeschwindigkeit und des Axialdruckes eine Gleichgewichtstemperatur an den Berührungsflächen erzeugt wird, bei der die Wärmezufuhr durch die Wärmeverluste ausgeglichen sind, kann die Zeitspanne der Heizphase im Gleichgewichtszustand in Abhängigkeit von den zu verbindenden Teilen variiert werden, ohne die Zeitspanne der eigentlichen Verschweißungsphase zu beeinflussen, und es ist, vorausgesetzt, daß das Umschalten von einer Phase zu der andern innerhalb dieses Gleichgewichtszustandes und durch Vorrichtungen, wie z.B. Endschalter, durchgeführt wird, deren Arbeitsweise von den Relativlagen der Werkstückhalter abhängt, die endgültige Längenabmessung eines durch das Schweißverfahren hergestellten Bauteiles unabhängig von durch Toleranzen der anfänglichen Längen oder der vorbereiteten Zustände der Berührungsflächen bedingte Veränderungen, da zu große Längen der Werkstücke abgebrannt werden, ehe die Verschweißungsphase anfängt. Weiterhin beginnt diese Verschweißungsphase, die einen genau bestimmten und wiederholbaren Betrag gespeicherter Energie verwendet, jeweils wenn die Teile in einem wiederholbaren Optimalzustand befindlich sind.

Wenn die Endabmessung des herzustellenden Bauteiles nicht von Bedeutung ist, kann "der kritische Zustand" der Zustand sein, an dem die Gleichgewichtstemperatur an den Berührungsflächen erreicht ist, jedoch wenn die Endabmessung von Bedeutung ist, schließt der "kritische Zustand¹¹ zwei Faktoren

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ein, nämlich das Erreichen der Gleichgewichtstemperatur und die Längenverringerung der Werkstücke durch Abbrennen oder Fließpressen von Material auf die vorbestimmte Länge.

Da der Zustand der Berührungsflächen der Werkstücke genau wiederholbar ist» wenn der kritische Zustand erreicht ist, kann dieser Zustand für die Qualitätsüberwachung der Verschweißung verwendet werden, wobei die Fühlvorrichtung derart ausgebildet ist, daß nicht nur das Erreichen des Gleichgewichtszustandes angezeigt wird, sondern gleichzeitig die tatsächliche Vorschubgeschwindigkeit des axial beweglichen Werkstückes während des Gleichgewichtszustandes angezeigt wird. Sollte diese Geschwindigkeit außerhalb eines bestimmten Wertebereiches liegen, ist die Fühlvorrichtung eingestellt, eine ein Signal erzeugende Vorrichtung zu betätigen, welche anzeigen würde, daß die Qualität der Schweißung zweifelhaft ist. Derartige signalerzeugende Vorrichtungen sind an sich bekannt und werden nicht genauer hier beschrieben. Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, welche Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft veranschaulichen, beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 die Seitenansicht einerAusführungform

einer erfindungsgemäßen Reibungsschweißmaschine ;

Fig. 2 die Seitenansicht der in Figur Λ veranschaulichten Maschine teilweise aufgebrochen;

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Fig. 3 eine Seitenansicht ähnlich Figur 1 einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reibungsschweißmaschine ;

Fig. 4- die Seitenansicht der in Figur 3 veranschaulichten Maschine teilweise aufgebrochen;

Fig. 5 eine Seitenansicht ähnlich Figur 1 einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweißmaschine;

Fig. 6 eine Seitenansicht der in Figur 5 veranschaulichten Schweißmaschine teilweise aufgebrochen; und

Fig. 7 - 12 inklusive graphische Darstellungen typischer Kurven von Rotationswellengeschwindigkeiten und axialer Vorschubgeschwindigkeit des Werkstückes über der Zeit von Reibungsschweißzyklen, die bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wurden.

Die Kurven der Wellendrehgeschwindigkeit sind unvollstan-. ■, dig, nur der Axialgeschwindigkeit bis zu dem Punkt^an dem die Drehung aufhört, dargestellt.

Bei der in den Figuren 1 und 2 und in den Figuren 3 und 4 veranschaulichten Reibungsschweißmaschine dreht sich das drehende Werkstück um eine horizontale Achse und in der

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Reibungsschweißmaschine, wie sie in Figur 5 und 6 veranschaulicht ist, dreht sich das drehende Werkstück um eine vertikale Achse.

In der in den Figuren 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung weist die Maschine einen hohlen Sockel auf, auf dem ein Gehäuse 13 angeordnet ist, welches einen verschiebbaren, einen drehbaren Werkstückhalter 15 tragenden Reitstock 14 (Figur 2) umschließt. Bas Gehäuse T 3 umschließt ebenfalls andere im folgenden beschriebenen Bauteile. Gleichfalls auf dem Sockel 12 ist ein einen festen Werkstückhalter 17 tragender Reitstock 16 angeordnet. Die Werkstückhalter 15 und 17 sind derart angeordnet, daß sie zwei Werkstücke, wie sie mit 18 und 19 in. Figur 2 bezeichnet sind, in koaxialer Beziehung zueinander halten können.

In Figur 2 ist der Reitstock 14· gleitbar auf dem Sockel 12 durch zugehörige Führungsvorrichtungen 21, 22 für Bewegungen zu und von dem Reitstock 16 weggeführt, wobei hydraulische Druckzylinder,voη denen einer bei 23 veranschaulicht ist, dazu dienen, den Reitstock 14 in der geführten Richtung zu bewegen. Die Zylinder 23 sind bei 24 an dem Rahmen 12 verankert und weisen in ihnen gleitbar angeordnete Kolben auf, die über Kolbenstangen 4-5 mit dem Reitstock 14 verbunden sind. Der Werkstückhalter 15 ist auf einer Welle 26 angeordnet, die drehbar in dem Reitstock 14 gelagert 1st und die an ihren von dem Werkstückhalter 15 entfernten Ende eine Schwungmasse 27 trägt, die ständig mit der Welle 26 gedreht wird. Wie veranschaulicht besteht die Schwungmasse 27 aus einer Vielzahl von Scheiben 28, die an einem mit der Welle 26 fest verbundenen Flansch 29 angeklemmt sind^und eine koaxial zur Welle 26 liegende feste Welle 31 ist in dem Gehäuse 13 angeordnet,, auf der Scheiben 28 verschiebbar ange-

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ordent sind, so daß durch Verschieben der Scheiben 28 von einer Welle 31 auf die andere Welle 26 jede gewünschte Anzahl von Scheiben 28 auf der Welle 26 montiert und festgeklemmt werden können, je nach der gewünschten Größe der Schwungmasse 27, wobei nicht benötigte Scheiben 28 auf der festen Welle 31 gehalten werden.

Zum Antrieb der Welle 26 dient ein hydrostatischer Antrieb, der aus einer von einem elektrischen Motor 33 angetriebenen Flüssigkeitspumpe 32 im Sockel 12 der Maschine und einem Flüssigkeitsdruckmotor 34 am Reitstock 14 besteht, der mit der Pumpe 32 über biegsame Leitungen 35 verbunden ist, wobei die Antriebswelle des Motors 34 über Antriebsvorrichtungen 36 mit der Welle 26 verbunden ist. Derartige Antriebsvorrichtungen 36 können Zahnkeilriemen und -scheiben, Kettentriebe oder Stirnradgetriebe sein. Der hydraulische Motor kann entweder ein Axialkolben- oder Radialkolbenmotor sein. Das Pumpen/Motorsystem 32, 34 ist in an sich bekannter Weise steuerbar, so daß die Drehgeschwindigkeit der Motorwelle in einem weiten Bereich variiert werden kann, und der Motor 34 ohne Antrieb durch Flüssigkeit von der Pumpe 32 im Leerlauf drehen kann, damit die Schwungmasse 27 durch ihre gespeicherte kinetische Energie gedreht werden kann, um diese Energie auf die Werkstücke zu übertragen.

Elektrische Schaltvorrichtungen jeder zweckmäßigen Art zum Starben des Elektromotors und zum Ein-leiten eines Schweißzyklus, während der Elektromotor bereits läuft, werden durch zweckdienliche Steuervorrichtungen an einer Schalttafel 37 (Figur 1) betätigt, welche gleichzeitig die Steuervorrichtungen zur Voreinstellung beim automatischen Arbeiten während

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eines Schweißzykluses, konventionelle Geschwindigkeitssteuervorrichtungen für den hydraulischen Motor y\ und konventionelle Vorrichtungen zur Festlegung des auf den Reitstock 14 durch die Druckzylinder 23 ausgeübten Druckes trägt. Der elektrische Motor kann kontinuierlich während jeder Zeit laufen, in der die Maschine fortwährend betrieben wird, um eine Vielzahl von Schweißzyklen durchzuführen. Selbsttätige Vorrichtungen von jeder bekannten Art dienen dazu, den hydrostatischen Antrieb Ίη den Zustand einzustellen, in welchem der Motor im Freilauf dreht. Diese automatischen Vorrichtungen werden gesteuert, um in einem Schweißzyklus den Punkt festzulegen, an dem der Antrieb der Welle 26 und der Schwungmasse 27 unterbrochen wird. Diese Steuerung wird durch elektrisch betriebene Vorrichtungen von der im folgenden unter Bezugnahme auf Figur 2 beschriebenen Art gesteuert.

Der erwähnte, festzulegende Punkt, der im folgenden als "kritischer Punkt" bezeichnet wird, wird im wesentlichen durch ein Kriterium festgelegt, nämlich den Gleichgewichtszustand in dem die Wärmezufuhr zu dem Werkstück gleich den Wärmeverlusten ist. Vorzugsweise wird der Punkt noch durch ein zweites Kriterium, nämlich die Verringerung der Werkstücklänge wegen Abbrennen und Fließpressen auf eine vorbestimmte länge festgelegt. Hierbei gewährleistet die Bestimmung durch das erste Kriterium eine gleichmässige und wiederholbare Schweißungsqualität und die Festlegung durch beide Kriterien zusammen gleichzeitig eine konstant bleibende Länge des Endproduktes unabhängig von den Längenvariationen der Werkstücke, von denen ausgegangen wurde.

Eine Anzeige der zuerst erwähnten Bedingung, nämlich der Gleichheit von Wärmeabfuhr und Wärmezufuhr, wird durch die Tatsache gegeben, daß, wenn dieser Zustand erreicht ist, sich

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der Reitstock 14 mit einer konstanten Geschwindigkeit vorwärts bewegt und folglich ist zur gemeinsamen Bewegung mit dem Reitstock 16 eine Fühlervorrichtung 38 angeordnet, die aus einer die Geschwindigkeit messenden Vorrichtung besteht, welche derart eingestellt ist, daß sie ein Signal im Zustand einer konstanten Geschwindigkeit erzeugt, oder statt dessen kann ein Beschleunigungsmesser verwendet werden, der im Zustand der Nullbeschleunigung ein Signal erzeugt. Dieses Signal wird durch das Schließen eines elektrischen Schalters erzeugt. Die Fühlervorrichtung 38 weist ein Füblerglied 39 auf, welches mit einem einstellbaren Anschlag 4-1 am Reitstock 14 zusammenwirkt, wobei der Anschlag 41 im Eingriff mit dem Fühlerglied 39 im wesentlichen zur gleichen Zeit kommt, wie die Werkstücke'B und 19 sich anfänglich berühren, wobei dann anschließend die folgende Bewegung des Fühlergliedes 39 die Fühlvorrichtung 38 steuert. Vorzugsweise ist der Anschlag 41 mit einer Mikrometereinstellung ausgebildet.

Wenn der Zustand konstanter Geschwindigkeit erreicht wird, ist gleichzeitig das Drehmoment zum Drehen des drehbaren Werkstückes im wesentlichen konstant, so daß ein Drehmomentsmesser als alternative Vorrichtung zum Anzeigen dieses Zustandes verwendet werden kann.

Eine Anzeige des zweiten erwähnten Zustandes, nämlich das Abbrennen oder Fließpressen von Material, um die Werkstücke 18, 19 auf vorbestimmte Länge zu bringen, wird durch Erreichen einer vorbestimmten Entfernung des Reitstockes 14 vom Reitstock 16 gegeben, und folglich ist auf dem Reitstock 14 oder auf dem Reitstock 16 ein Endschalter 42, in Figur 2 am Reitstock 14, angeordnet, der mit einem einstellbaren An-

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schlag 43 auf dem Reitstock 16 zusammenwirkt, wobei der Anschlag 4-3 eine Hikrometereinstellung aufweist, und derart ausgebildet ist, daß er den Endschalter 42 berührt und betätigt, wenn der Reitstock 14 eine vorbestimmte Lage in Bezug auf den Reitstock 16 erreicht.

Die beiden Schalter sind in Reihe in einem Stromkreis geschaltet, dessen Schließen die automatische Vorrichtung betätigt, welche den hydrostatischen Antrieb in den Zustand schaltet, in welchem der Motor 34 im Freilauf dreht.

Die Arbeitsweise der unter Bezugnahme auf Figur 1 und 2 beschriebenen Maschine, um einen Schweißvorgang durchzuführen, ist folgendermaßen:

Die Werkstücke 18 und 19» die zusammengeschweißt werden sollen, sind in den Werkstückhaltern 15 bzw. 17 an ihren Enden entgegengesetzt zu den Enden, an denen sie aneinander geschweißt werden sollen, in festgelegten Lagen in Längsrichtung gehalten. Angenommen, daß der elektrische Motor 33 läuft und die Pumpe 32 antreibt, betätigt eine manuelle Steuerung am Steuerpult 37 ein Ventil, welches die Zufuhr von Druckflüssigkeit von der Pumpe 32 zum Motor 34 auslöst. Dadurch wird der Motor 34 angetrieben, um die Welle 26, den Werkstückhalter 15 und die Schwungmasse 27 zu drehen. Das Werkstück 18 wird dadurch bis zur gewählten Geschwindigkeit beschleunigt, welche durch die Einstellung des hydrostatischen Antriebes festgelegt ist und gleichzeitig wird durch den gleichen Antrieb das Schwungrad 27 auf dieselbe Geschwindigkeit beschleunigt. Druckflüssigkeit wird außerdem in den Zylinder 23 gespeist, um den Seitstock 14 vorzuschieben, und somit die Werkstücke 18, 19 in Berührung zueinander zu bringen und den Anschlag 41 in Berührung mit den fühlerglied der Füh!vorrichtung 38 zu bringen. Der im Zylinder 23 wirken·

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de Druck wird voreingestellt, um jeden gewünschten Druck an der Berührungsfläche zwischen den Werkstücken 18 , 19 zu gewährleisten.

Der maximale Energiebedarf beim Reibungsschweißvorgang, der durch Kraftzufuhr gedeckt werden muß, tritt auf, wenn die Teile im kalten Zustand in Berührung zueinander kommen, d.h. während des anfänglichen Aufheizens und, da die Schwungmasse 2? direkt sowohl mit dem Antriebsmotor 34 als auch mit dem sich drehenden Werkstück 18 verbunden ist, dient die durch die Schwungmasse 27 aufgenommene kinetische Energie, wie bei der normalen Anwendung von Schwungrädern, der Dämpfung und Stabilisierung des Antriebes. Wenn die Werkstücke 18, 19 durch die Reibung zwischen ihnen auf den plastischen Zustand aufgebeizt wurden und den Gleichgewichtszustand erreicht haben, ist die Energie aufgenommen und folglich ist die Drehgeschwindigkeit und der Zustand an den Berührungsflächen stabilisiert und die Schwungmasse 27 wird sich frei zusammen mit dem Werkstück 18 drehen, welches nur durch den Motor 54 getrieben wird. Dieser Gleichgewichtszustand kann solange wie gewünscht aufrecht erhalten werden, wobei der durch die Fühlvorrichtung 38 betätigte elektrische Schalter geschlossen ist, wenn dieser Zustand erreicht wird und geschlossen bleibt.

Dieser Gleichgewichtszustand wird nun aufrechterhalten, bis ein auereichendes Abbrennen der Werkstücke 18, 19 stattgefunden bat, um es zu ermöglichen, daß der einstellbare Anschlag 43 den Begrenzungsschalter 42 berührt und schließt, wobei das Schließen des Stromkreises durch die beiden Schalter ein Ventil betätigt, welches die Kraftzufuhr zu dem Motor 34 in einen Neutralzustand schaltet, in welchem der Motor 34 im Freilauf läuft und nicht durch Druckflüssigkeit

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von der Pumpe 32 getrieben wird. Die drehenden !Teile des Motors 34, welche die Schwungmasse 27, die Welle 26, der Werkstückhalter 15 und das Werkstück 18 sind, setzen so ihre Drehbewegung wegen der in diesen Teilen gespeicherten kinetischen Energie fort, bis die gespeicherte kinetische Energie verzehrt ist.

Da der Zustand der Werkstücke 18, 19 und der Betrag gespeicherter kinetischer Energie in dem Moment, in dem der Motor 34 abgeschaltet wird, genau wiederholbar für jede Art gegebener Werkstücken ist, folgt daraus, daß die Bildung einer Verbindung zwischen den Werkstücken, nun so nahe optimalen Bedingungen, wie es erreichbar ist, stattfinden kann und Schweißungen sind sowohl bezüglich ihrer Qualität und ihrer Genauigkeit wiederholbar.

Der Betrag der Schwungmasse 27 kann,wie zuvor beschrieben, geändert werden, um den gewünschten Bedingungen für jeden

ZU Ten Tin e TI.

besonderen Schweißvorgang angepasst werden/, einschließlich dem Grad plastischer Verformung des Materials nach dem Aufheizen und vor endgültiger Ausformung der Verbindung.

Bei der in den Figuren 3 und 4 veranschaulichten Reibungsschweißmaschine trägt ein stabiler Rahmen 45 in einem an ihm befestigten Gehäuse 46 einen feststehenden Reitstock 47 und einen auf lührungsbolzen/verschieblichen Reitstock 48, die sich zwischen dem Gehäuse 46 und einer steifen Abstützung 51 auf dem Rahmen 45 erstrecken. Der Reitstock 48 ist in Richtung des Reitstockes 47 durch im Zylinder 52, die an der Abstützung 51 angeordnet sind, auf durch Kolbenstangen 53 getragene Kolben wirkende Druckflüssigkeit beweglich, welche mit dem Reitstock 48 verbunden sind. Die

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Zylinder 52 sind durch ein Gehäuse ^A,wie in Figur 3 veranschaulicht, eingeschlossen.

Der Reitstock 47 trägt eine drehbare Welle 55» auf der ein Werkstückhalter 56 aufgebracht ist und ein zweiter Werkstückhalter 57 ist nicht drehbar auf dem Seitstock 48 angeordnet.

Ein im Rahmen 45 angeordneter Elektromotor 58 ist über Übertragungsvorrichtungen wie z.B. einen Riementrieb 59 mit der Antriebsseite 61 einer auf der Welle 55 befestigten Kupplung 62 verbunden, wobei sich das die Kupplung antreibende Glied 61 frei auf der Welle 55 drehen kann, wenn sie nicht mit einem durch die Kupplung angetriebenen Glied 63 in Eingriff steht, welches fest auf der Welle 55 angeordnet ist.

Der antreibende Teil 61 der Kupplung 62 weist Vorrichtungen zum Aufbringen von Scheiben 64 auf, welche ähnlich den Scheiben 28 der Figuren 1 und 2 sind, um eine Schwungmasse 65 zu bilden, die sich zusammen mit dem die Kupplung treibenden Teil 61 dreht. Eine feststehende Welle 66, ähnlich der Welle 31 in Figur 2, ist vorgesehen, um Scheiben 64 aufzunehmen, welche nicht als Teil der Schwungmasse 65 bei einem besonderen Schweißvorgang benötigt werden.

Die mit dem Gehäuse 46 un-d der Abstützung 51 fest verbundenen Führungsstangen 49 nehmen die Reaktionskraft zu dem durch die Zylinder 52 ausgeübten Druck in einem geschlossenen System (closed loop system) auf, welches durch das Gehäuse 46 /die Abstützung 5"· und die Führungsstangen 49 gebildet wird, wobei keine der aus der Axialbelastung herrührenden Kräfte auf den Maschinenrahmen übertragen wird.

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Eine Füh!vorrichtung 67» clie der Fühlvorrichtung 38 der figuren 1 und 2 entspricht, ist in dem Gehäuse 46 angeordnet., wobei das Fiihlerglied 68 der Fühlvorrichtung mit einem einstellbaren Anschlag 69 am Seitstock 48 auf die zuvor beschriebene Weise zusammenwirkt. Zur Durchführung eines Schweißvorganges mit der in Figur 3 und 4 veranschaulichten Maschine werden Werkstücke 70 und 71 in den Werkstückhaltern 56 bzw. 57 befestigt. Anschließend wird der Elektromotor 58 anlaufen gelassen, wobei die Kupplung 62 ausgekuppelt ist, und die Schwungmasse 65 wird auf die gewünschte Geschwindigkeit gebracht, wobei der Werkstückhalter 56 stehen bleibt, so daß die Werkstücke 70, 71 bei laufendem Motor eingeführt werden können.

Die Betätigung eines einem Zyklus startenden Schalters in einem Bedienungsfeld 72 (Figur 3) betätigt zweckdienliche Steuervorrichtungen, um die Kupplung 62 zum Eingriff zu bringen, um hierdurch die Drehbewegung des Werkstückes 70 zu erzeugen und um Druckflüssigkeit in die Zylinder 52 zu speisen, um den Reitstock 48 in Richtung des Reitstokkes 47 zu bewegen. Die Werkstücke 70 und 71 werden dadurch in reibende Berührung miteinander gebracht und die Bewegung aufeinander zu wird fortgesetzt, während sie aufgeheizt und in den plastischen Zustand überführt werden, bis der Gleichgewichtszustand erreicht wird, wie er bereits unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 beschrieben wurde.

Ein Endschalter (nicht dargestellt ) ähnlich dem in den Figuren 1 und 2 veranschaulichten Schalter oder andere Vorrichtungen, die auf andere ausgewählte Kriterien in Bezug auf die Schwelßung ansprechen, ist gleichfalls vorgesehen, wob·! dieser Endschalter oder die anderen Vorrichtungen ansprechen, nachdem der Gleichgewichtszustand er-

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reicht wurde, um Vorrichtungen zum Abschalten der Stromquelle von dem elektrischen Motor 58 zu betätigen, so daß das Werkstück 70 seine Drehbewegung fortsetzt, angetrieben durch die kinetische Energie, die in der Schwungmasse 65, dem sich drehenden Teil des Elektromotors 58 und der Übertragungsvorrichtung 59 gespeichert ist.

Auf diese Weise, wie bei der zuvor beschriebenen Maschine, werden die Werkstücke, während auf das Werkstück 70 eine Drehbewegung durch den Elektromotor 58 übertragen wird, in einen Gleichgewichtszustand gebracht, wobei sich die Schwungmasse 65 frei dreht und es ist ein bekannter und wiederholbarer Betrag gespeicherter Energie vorhanden, um während der Verbindungsphase des Schweißvorganges verzehrt werden zu können.

Bei Beendigung der Verbindung zwischen den Werkstücken 70, 71, wenn die Drehbewegung wegen der inzwischen verzehrten gespeicherten Energie aufgehört hat, wird die Kupplung 62 ausgekuppelt und der Elektromotor 58 wieder angeschaltet. Dadurch wird die Schwungmasse 65 wiederum auf die gewünschte Geschwindigkeit gebracht, während gleichzeitig die verschweißten Werkstücke 70, 71 herausgenommen werden können und frische Werkstücke 70, 71 eingebracht werden können.

In der in den Figuren 5 und 6 der Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung ist die Reibungsschweißmaschine von der Art,bei der der drehbare Werkstückhalter sich um eine vertikale Achse dreht und bei der der drehbare Werkstückhalter von einem Elektromotor über eine Kupplung anstelle von einem hydrostatischen Antrieb angetrieben wird, wobei sich die Kupplungsanordnung von der

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unter Bezugnahme auf die Figuren 3 und 4 beschriebenen Anordnung unterscheidet.

Die Maschine weist eine hohle Tragsäule 74 auf, von deren eine Seite sich ein glattes Podest 75 erstreckt, auf dessen Oberfläche ein Gehäuse 76 angeordnet ist, welches sich seitlich über das Podest 75 erstreckt. In dem Gehäuse 76 ist ein Reitstock 77 fest angeordnet, um eine gegen Axialbewegung festgehaltene drehbare Spindel 78 zu tragen, wobei die Achse der Spindel 78 vertikal liegt und die Spindel 78 an ihrem Unterende einen Werkstückhalter 79 tragt. Auf sich zwischen dem Podest 75 und dem Gehäuse 76 erstrekkenden Führungsstangen 81 ist ein Reitstock 82 verschiebbar angeordnet, der einen zweiten Werkstückhalter 83 koaxial zu dem Werkstückhalter 79 gegen Drehbewegung festgehalten trägt« Auf dem Podest 75 befestigte hydraulische Druckzylinder 84 weisen über Kolbenstangen 85 auf dem Reitstock 82 wirkende Kolben auf, um diesen in Richtung des Reitstocks 77 zu bewegen.

Ein in dem Gehäuse 76 angeordneter Elektromotor 86 treibt die Spindel 78 über eine ausrückbare Kupplung 87 und einen Riementrieb oder entsprechenden Antrieb 88.

Zur gemeinsamen Drehung mit der Spindel 78 ist auf ihr eine Schwungmasse 89 aufgebracht, wobei die Schwungmasse 89, wie bei der unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 beschriebenen Haschine, aus einer Anzahl einzelner Scheiben 9t besteht. Ein Träger 92 in Form einer Stange von kreisförmigem Querschnitt, der gebogen ist, so daß sei,ne Enden in rechtem Winkel zueinander stehen und dessen eines Ende an der Wandung des Gehäuses 76 befestigt ist, ist mit seinem anderen Ende koaxial zur.Spindel 78 ausgerich-

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tet, so daß Scheiben 91 von der Spindel 78 auf den Träger 92 verschoben werden können und umgekehrt, wodurch es möglich wird, den Betrag der Schwungmasse 89 zu ändern.

Zwei Werkstücke, zwischen denen eine Schweißung durchgeführt werden soll, sind bei 94 bzw. 95 veranschaulicht, wobei das Werkstück 94- im Werkstückhalter 79 festgeklemmt ist, um zusammen mit der Spindel 78 drehbar zu sein, und wobei das Werkstück 95 i^ Werkstückhalter 83 festgeklemmt ist, um so gegen Drehung festgehalten zu sein.

Die Führungsstangen 81, die fest mit dem Podest 75 und dem Gehäuse 76 verbunden sind, nehmen die Reaktionskräfte aus dem auf den Reitstock 82 durch Druck in den Zylinder 84 ausgeübten Axialdruck auf, wodurch sie ein geschlossenes System (closed loop system) bilden und die Übertragung von Kräften aus der Axialbelastung auf den Maschinenrahmen verhindern.

Bei der in den Figuren 5 und 6 veranschaulichten Anordnung dreht sich die Schwungmasse 89 ständig mit der Spindel 78, wobei die Kupplung 87 den Elektromotor 86 von der Welle 78 und der Schwungmasse 89 gemeinsam abschaltet.

Eine Fühlervorrichtung 92, entsprechend den Fühlervorrichtungen der zuvor beschriebenen Ausführungsform der Erfindung, ist an der Tragsäule 71 angeordnet und weist ein Fühlglied 93 auf, welches mit einem einstellbaren Anschlag am Reitstock 82 zusammenwirkt.

Die unter Bezugnahme auf Figur 5 und 6 beschriebene Maschine arbeitet auf gleiche Weise, wie die unter Bezugnahme auf Figur 1 und Figur 2 beschriebene Maschine, wobei das Aus-

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¹ "IP¹F"

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rücken der Kupplung 87 die gleiche Wirkung bat, wie das Schalten des hydrostatischen Antriebes von Figur 1 und 2 in den Neutralzustand.

Ein Endschalter (nicht dargestellt), ähnlich dem unter Bezugnahme auf figur 1 und 2 beschriebenen, oder andere Vorrichtungen, die auf andere gewählte Kriterien in Bezug auf die Schweißung ansprechen, ist gleichfalls vorgesehen, um den Effektivpunkt zu bestimmen, an dem die Kupplung 87 ausgerückt wird, wenn die Gleichgewichtszustände erreicht wurden.

Wie bereits zuvor beschrieben, wird die Erfassung des Gleichgewichtszustandes der Werkstücke ⁰A» 95 durch Überwachung der Geschwindigkeit des sich bewegenden Werkstückes 94 durchgeführt. Da der sich axial bewegende Werkstückhalter 83 einen Teil 95 in Berührung unter Druck mit einem feststehenden Teil 94 bringt, spiegelt der Grad der Axialvorwärtsbewegung, der in direkte Beziehung zu dem Grad des "Abbrennens" von Material von diesen Teilen 94» 95 steht, den Zustand der Berührungsflächen zwischen den Teilen 94, 95 wieder. Wenn die Berührungsfläche in einem Gleichgewichtszustand ist, wird der Grad des "Abbrennens" und folglich auch der Grad der axialen Vorwärtsbewegung konstant sein.

Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführte Zyklus eines Schweißvorganges soll in vereinfachter Diagrammform veranschaulicht werden, indem die Drehgeschwindigkeit des drehbaren Werkstückes und die Axialgeschwindigkeit des axial bewegbaren Werkstückes über der Zykluszeit aufgetragen werden. Die figuren 7 his 12 inklusive zeigen derartig aufgezeichnete Diagramme, wobei Hg. 7 den grundsätzlichen

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Zyklus und die Figuren 8 bis 12 Variationen davon veranschaulichen. In diesen Figuren ist der Zeitpunkt, an dem der Gleichgewichtszustand der Werkstücke erreicht wird, mit PE bezeichnet und der "kritische Punkt", an dem der Kraftantrieb des sich drehenden Werkstückes abgeschaltet wird, mit PI "bezeichnet. Die Zeitspanne zwischen den Punkten PE und PI, während derer der Gleichgewichtszustandaufrechterhalten wird, ist mit SE bezeichnet.

In Figur 7 ist die Drehgeschwindigkeit, während der Zeit, während der der Kraftantrieb arbeitet, konstant oder im wesentlichen konstant gehalten, wobei die Geschwindigkeit nur durch den anfänglich aufgebrachten Berührungsdruck und durch Ungenauigkeit bei der Vorbereitung der Berührungsflächen der Werkstücke beeinflusst wird. Die Axialgeschwindigkeit hängt gleichermaßen von dem Zustand der Berührungsflächen während des Aufheizens des Materials an den Berührungsflächen ab und sie tendiert ganz allgemein dazu, bis zu dem Punkt PE anzusteigen, an dem der Gleichgewichtszustand erreicht wird. Nachdem der Punkt PE überschritten wurde, bleibt die Axialgeschwindigkeit konstant bis am Punkt PI die Fühlvorrichtung arbeitet und der Kraftantrieb aufhört. Da das sich drehende Werkstück nun lediglich durch die in der Schwungmasse und den sich mit ihr drehenden Teilen gespeicherten Energie angetrieben wird, nimmt die Drehgeschwindigkeit bis auf Null während einer Zeitspanne ab, in der die plastische Bearbeitung des Materials stattfindet und die Axialgeschwindigkeit wegen der plastischen Verarbeitung zunimmt. Die Axialgeschwindigkeit erreicht ihr Maximum an oder ungefähr an dem Punkt, an dem die relative Drehbewegung der Werkstücke endet und auf Null abfällt. Die die Axialgeschwindigkeit veranechau-

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lichenden Kurven in den Figuren 7 bis 12 sind nicht über den Punkt, an dem die Drehbewegung endet, verlängert. Die Form der Kurven jenseits dieses Punktes hängt von einer großen Anzahl von Variablen ab.

Die Zeitspanne SE kann wie bereits beschrieben, variiert werden, um nach Erreichen des Gleichgewichtszustandes einen gewissen Grad des Abbrennens zu ermöglichen, um die Werkstücke auf eine vorgewählte Länge zu bringen. In Figur 8 ist ein Schweißzyklus veranschaulicht, bei dem die Zeitspanne SE,verglichen mit Figur 7» verlängert ist.

Das Ausmaß,in welchem im heißen plastischen Zustand gearbeitet wird, kann durch Variation der Schwungmassen gesteuert werden, z.B. durch Indern der Anzahl von Scheiben, die in die Masse, wie zuvor beschrieben, aufgenommen werden. Figur 9 veranschaulicht die daraus resultierenden Kurven, wenn die Schwungmasse _f im Vergleich zu der in Figur 7 verwendeten vergrößert wird.

Beim Schweißen mancher Metalle ist es von Vorteil, den Grad der Wärmezufuhr zu variieren, und die Wirkung der Anwendung von Vergrößerung oder Verkleinerung der Geschwindigkeit während des Teiles des Zykluses, in dem das sich drehendeWerkstück durch die Kraftquelle angetrieben wird, und auf den Gleichgewichtszustand aufgeheizt wird, ist in den Figuren 10 und 11 veranschaulicht, wobei die Wirkung beim Vergleich mit Figur 7 verdeutlicht wird. Der Beginn mit einer hohen Rotationsgeschwindigkeit bewirkt einen schnelleren Hitzeaufbau bei größerer Schlüpfrigkeit und einer schmaleren, von der Hitze beeinflussten

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Zone in den Werkstücken, während der Beginn mit einer langsamen Rotationsgeschwindigkeit, die die niedrigeren Temperaturen bewirkt, die wiederum in einer geringeren Schlüpfrigkeit und einer breiteren, von der Hitze beeinflussten Zone bei gleichem Axialdruck resultiert.

Geschwindigkeitsveränderungen können durch Verwendung elektromechanischer Drucksteuervorrichtungen oder anderer Drucksteuervorrichtungen für das hydrostatische Antriebssystem, falls ein solches verwendet wird, durchgeführt werden, und dabei können die Drucksteuervorrichtungen benutzt werden, um eine Bremswirkung auf die Welle, die den drehbaren Werkstückhalter trägt, auszuüben, wenn diese von der gespeicherten Energie angetrieben wird, wobei diese Bremswirkung genau steuerbar ist, um wiederholbare Bedingungen der Geschwindigkeitsänderung zu gewährleisten. In Figur 12 ist ein Zyklus veranschaulicht mit Verwendung einer derartigen Bremsung, und der Vergleich dieser Figur mit Figur 7 zeigt, daß die Phase des Arbeitens im plastischen Bereich und des Verbindens durch die Bremswirkung verkürzt wird.

In einigen Fällen, insbesondere beim Schweißen von Nichteisenmetallen, muß das Arbeiten im plastischen Bereich in seiner Dauer begrenzt werden, um die Verfestigung der neu geformten Verbindung zu ermöglichen. Die verkürzende Wirkung der Bremsung kann in diskreten oder progressiven Schritten geschehen, um eine wiederholbare Verlangsamung der Rotationsgeschwindigkeit und folglich der gespeicherten Energie der Schwungmasse zu ermöglichen.

Bei Verwendung eines Antriebes, der keine Geschwindigkeitsänderung zuläßt, wie z.B. ein Elektromotor konstanter Drehzahl, wie er unter Bezugnahme auf Figur 3 und 4 beschrieben

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wurde, können die in Figur 12 veranschaulichten Ergebnisse durch Verwendung anderer Vorrichtungen, wie z.B. mechanischer oder elektrischer Bremsvorrichtungen, erreicht werden.

Die Speisung von Druckflüssigkeit in denZylinder 23 (Figur 2), 52 (Figur 4) oder 84 (Figur 6) kann gesteuert werden, um eine konstante Axialkraft während des Schweiß-Vorganges zu gewährleisten oder eine Axialkraft, die schrittweise oder progressiv während des Zykluses variiert werden kann, wobei die Veränderung der Axialkraft automatisch durch voreingestellte Steuervorrichtungen durchgeführt werden kann. Derartige Steuervorrichtungen sind allgemein bekannt und werden hier nicht weiter beschrieben.

Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in den Zeichnungen dargestellten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims (24)

1. PATENTANSPRÜCHE

   1J Verfahren zum Verbinden von Werkstücken über eine gemeinsame Berührungsfläche, bei dem das Aufheizen der Werkstücke an der Berührungsfläche bis zu einem plastischen Zustand durch Reibung durchgeführt wird, welche durch Reibungsschluß der Werkstücke an der Berührungsfläche erfolgt, dadurch gekennzeichnet , daß eines der Werkstücke an einem drehbaren Bauteil angeordnet wird, welches durch Kraftantrieb gedreht werden kann und durch welches auf das Werkstück in einer drehbaren Schwungmasse gespeicherte Energie übertragen werden kann, wobei das andere Werkstück derart angeordnet wird, daß es gegen Drehbewegung festgehalten wird, die Werkstücke unter Druck für eine anfängliche Zeitspanne in Berührung gebracht werden, während derer auf das in dem drehbaren Bauteil angeordnete Werkstück Drehbewegung übertragen wird und dem Werkstück von der Kraftquelle Energie zugeführt wird, die Kraftquelle abgeschaltet wird und die Berührung unter Druck über eine anschließende Zeitspanne fortgesetzt wird, während derer der Kraftantrieb abgeschaltet bleibt und die in der Schwungmasse gespeicherte Energie an der Berührungsfläche verzehrt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwungmasse durch den Kraftantrieb angetrieben wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftantrieb abgeschaltet wird, wenn ein kritischer Zustand der Werkstücke erreicht ist.

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4. 4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Abschalten der Kraftquelle durch Antriebsabschaltvorrichtung erfolgt, die auf das Erreichen des kritischen Zustandes ansprechen.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen, die auf das Erreichen des kritischen Zustandes ansprechen, Mittel zum Messen der Vorschubgeschwindigkeit oder der linearen Beschleunigung des einen Werkstückes in Eichtung des anderen aufweisen und ausgebildet sind, daß sie die Antriebsabschaltevorrichtung betätigen, wenn die Vorschubgeschwindigkeit konstant oder die Beschleunigung Null ist.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Erreichung des kritischen Zustandes ansprechenden Vorrichtungen Mittel einschließen, die durch Erreichen eines vorbestimmten Abstandes zwischen den die Werkstücke tragenden Werkstückhalter betätigt werden.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung, die auf das Erreichen des kritischen Zustandes anspricht, einen Druckschalter und einen Zeitgeber aufweist, dessen Tätigkeit durch den Druckschalter ausgelöst wird, wobei der Druckschalter geschlossen wird, wenn Axialdruck zwischen den Werkstücken an der Berührungsfläche ausgeübt wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung, die auf das Erreichen des kritischen Zustandes anspricht, Mittel aufweist, welche die Vorschub-

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   geschwindigkeit oder die lineare Beschleunigung eines der Werkstücke in Richtung des anderen messen und Mittel, die durch Erreichen eines vorbestimmten Abstandes zwischen den die Werkstücke tragenden Werkstückhaltern betätigt werden, wobei die genannten Mittel zusammen derart angeordnet sind, daß sie die Antriebsabschaltvorrichtung betätigen, wenn die Vorschubgeschwindigkeit konstant oder die Beschleunigung Null ist und der vorbestimmte Abstand zwischen den Werkstückhaltern erreicht ist.
9. 9. Vorrichtung zum Verbinden von Werkstücken durch Schweißen über eine gemeinsame Berührungsfläche, bei der das Aufheizen der Werkstücke zum plastischen Zustand an der Berührungsfläche durch Reibung herbeigeführt wird, welche durch Reibungsschluß der Werkstücke an der Berührungsfläche erzeugt wird, um Schweißhitze durch Reibung und Arbeitsweise im plastischen Zustand herbeizuführen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung folgende Bestandteile aufweist: Einen nicht drehbaren Werkstückhalter (17, 57» 83) für ein Werkstück (19, 71, 95); einen drehbaren Werkstückhalter (15, 56, 79) für ein anderes Werkstück (18, 70, 9*0; Vorrichtungen zum Bewegen des einen der Werkstückhalter (17, 57, 83) oder (15, 56, 79) in Längsrichtung um Druck zwischen den Werkstücken (19, 71, 95) oder (18, 70, 94) auszuüben; Kraftantriebsvorrichtungen (32, 33, 34-, 58, 86) zum Drehen des drehbaren Werkstückhalters (15, 56, 79); eine Schwungmasse (27, 65, 89), die derart angeordnet ist, daß sie zusammen mit dem drehbaren Halter (15, 56, 79) gedreht wird; Übertragungsvorrichtungen (36, 59, 88) für die Drehbewegung zur Übertragung des Antriebes vom Kraftantrieb (32, 33, 34-, 58, 86) auf den drehbaren Halter (15, 56, 79) und die Schwungmasse (27, 65, 89); Antriebsunterbrechungsvorrichtungen, die ermöglichen, daß der drehbare Werkstückhalter (15, 56, 79) durch die in der Schwung-

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   masse (27» 65» 89) gespeicherten Energie ohne Unterstützung des Kraftantriebes (32» 33» 34-,58» 86) gedreht werden kann» sowie Vorrichtungen, die während der relativen Drehbewegung in reibender Berührung der Werkstücke (18, 19» 70» 71» 94-, 95) ein Signal erzeugen, um Steuervorrichtungen für die Antriebsschal tvorrichtung, die bei Erzeugung des Signales betätigt werden können» um den Antrieb abzuschalten.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftantrieb (58, 86) aus einem Elektromotor besteht.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftantrieb aus einem Luftmotor besteht.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsabschaltvorrichtung in der Drehbewegungsübertragungsvorrichtung eingeschlossen ist.
13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet» daß die Drehbewegungsübertragungsvorrichtung ein hydrodynamisches System einschließt, das aus einer Hydraulikpumpe (32), einem Hydraulikmotor (34-) und Steuervorrichtungen für das hydrostatische System besteht, um eine vorbestimmte relative Hotationsgeschwindigkeit zwischen den Werkstücken (18, 19) bei Beginn und/oder während des Teils des Schweißzykluses zu gewährleisten, während dessen das eine Werkstück (18) durch den Kraftantrieb (33) angetrieben wird und um gleichzeitig das Speichern eines vorbestimmten Betrages von Energie in der Schwungmasse (27) zu gewährleisten.

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14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die die Drehbewegung übertragende Vorrichtung eine Kupplung (62, 87) einschließt.
15. 15· Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl getrennter Gewichtseinheiten (28, 54, 91) vorgesehen sind, von denen jede gewählte Anzahl in die Schwungmasse (27» 65, 89) eingegliedert werden kann, um ihr Gewicht zu verändern.
16. 16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die das Signal erzeugende Vorrichtung einen Beschleunigkeitsmesser einschließt.
17. 17. Vorrichtung nach einem der vorhergegangenen Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die das Signal erzeugende Vorrichtung eine Geschwindigkeitsmeßvorrichtung einschließt.
18. 18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die das Signal erzeugende Vorrichtung einen Endschalter (42) einschließt.
19. 19. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die das Signal erzeugende Vorrichtung außerdem einen Druckschalter und einen Zeitgeber einschließt.
20. 20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche

    9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die das Signal er-

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    zeugende Vorrichtung einen Beschleunigungsmesser oder eine Geschwindigkeitsmeßvorrichtung und einen Endschalter (42) einschließt, deren Anordnung derart ist, daß das Signal erzeugt wird, wenn der Beschleunigkeitsmesser Null oder die Geschwindigkeitsmeßvorrichtung eine konstante Geschwindigkeit anzeigt und der Endschalter (4-2) durch Näherung der Werkstückhalter (17, 57, 83) und (15, 56, 79) zueinander betätigt wird.
21. 21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß Bremsvorrichtungen zum Steuern der Drehgeschwindigkeit des sich drehenden Werkstückes (18, 70, 94) vorgesehen sind, während dieses durch die Schwungmasse (27, 65, 89) angetrieben wird.
22. 22. Vorrichtung nach Anspruch 21, in Verbindung mit Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsvorrichtung Vorrichtungen zum Steuern des Flüssigkeitsstromes im Hydraulikmotor (34) aufweist.
23. 23. Vorrichtung nach Anspruch 21, in Verbindung mit einem oder mehreren der Ansprüche 9 bie 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsvorrichtung eine mechanische Bremsvorrichtung ist.
24. 24. Vorrichtung nach Anspruch 21, in Verbindung mit einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsvorrichtung eine elektrische Bremsvorrichtung ist.

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