DE2122483C - Rotationsreibungsschweißmaschine - Google Patents

Description

iungskupplung (8) als lösbare Verbindung der ^an°f ™_f ^l„_{abe wir}j bei Rotationsreibungsschwcli-

beiden Vorgelegewellen (5', 9'). JXn^Treingangs genannten Art erflndungs-

2. Vorrichtung nach Anspruch , dadurch ge- ^"^^ _zwei Vorgelegewellen, die über kennzeichnet, daß die Konstantste ,ungekupplung f™*& untereinander gleichen Übersetzungsver-(8) elektromagnetisch betätigbar ist. ·* SjJSeV iS mit einer Bnepannvorrichtung

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- ^XJg^V verbunden sind und durch eine eindimrh gekennzeichnet, daß der Antrieb (1) der ^™g_stant_stellun_gskupplung als losbare Verangetriebenen Einspannvorrichtung (6) drehzahl- {"^S? der beiden Vorgelegewellen. . veränderlich ist. , _A . ■""£ £ erfindungsgemäßen Maschine wird über

4. Vorrichtung nach Anspruchs, dadurch ge- 30 ^M^™^_t ^r"_e"_cher^die Relativdrehzahl zwischen

ßend verschweißt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotations- Die erfindungsgemäß vorgesehene Konstantstel-

reibungsschweißmaschine mitEinrichtungen zumEin- Iungskupplung, welche vorteilhafterweise elektrospannen und zum Gegeneinander essen zweier an magnetisch betätigbar sein kann, wird dann einguderen Stirnflächen gleichachsig miteinander zu ver- 40 rückt, wenn durch Messungen festgestellt wurde, schweißender Teile mit einer kuppelbaren Antriebs- wann die entsprechende Relativdrehzafil der beiden und Bremsvorrichtung, mit der einer der beiden Teile Werkstücke einen für ein möglichst verschleißarmes in Rotation und in einen frei beweglichen Zustand Einrücken der Kupplung vorbestimmten Wert erversetzt werden kann, sowie mit Einrichtungen zum reicht hat.

Korrigieren der Relativlage der beiden rotierenden 45 Da die erfindungsgemäße Korrektureinrichtung Teile durch Drehen um ihre gemeinsame Achse wäh- nach dem Einrücken der Konstantstellungskupplung rend des Schweißens und Mitteln zum Feststellen der und auf Grund der untereinander gleichen Über-Relativdrehzahl. Setzungsverhältnisses der Zahnräder einen zuverläs-

Bei einer derartigen bekannten Vorrichtung (deut- sigen Gleichlauf der Werkstückteile erzwingt, kann sehe Patentschrift 1 224 590) wird zunächst der eine 50 auch bei dem sich anschließenden Stauchvorgang Werkstückteil festgehalten und der andere inDrehung keine Torsionskraft zwischen den beiden Werkstükversetzt. Sodann wird der in Drehung versetzte gegen ken auftreten, wodurch keine Deformierung der den festgehaltenen Teil angedrückt, so daß die ein- Schweißnaht auf Grund einer, wenn auch nur geringpnder berührenden Flächen der beiden Teile aufein- fügigen Verwindung beider Teile erfolgen kann, ander reiben und Wärme erzeugen. Nach Erreichen 55 Damit die erfindungbgemäße Vorrichtung auch für der für den Verbindungsvorgang erforderlichen Rei- Werkstücke unterschiedlicher Durchmesserabrnessunbungswärme wird ein Stauchen der Werkstücke vor- gen verwendbar ist, kann der Antrieb der angetriegenommen, wobei jedoch die Relativdrehung beider bsnen Einspannvorrichtung drehzahlveränderlieh Werkstücke weitgehend aufgehoben sein sollte. Da- ausgebildet sein, was beispielsweise über eintn Elekm'it ein derartiger Gleichlauf der Werkstücke mög- 60 Iromotor mit variablen Polen möglich ist. liehst rasch erreicht werden kann, wird bei der be- Nachstehend wird eine Ausiührungsform der Erkannten Vorrichtung die Energiezufuhr über den findung an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Drehantrieb auf den einen Werkstücksteil bereits Es zeigt

dann unterbrochen, wenn die miteinander zu verbin- Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Rota-

denden Flächen aufeinandergepreßt werden. 65 tionsreibungsschweißmaschine mit den Merkmalen

Mit dieser bekannten Vorrichtung ist es jedoch der Erfindung,

nicht möglich, die relative Winkellage der Werkstücke F ig. 2 und 3 Diagramme zur Erläuterung der

Zueinander während des Schweißvorgangs zu ermit- Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und

3 4

Fig, 4 Diagramme zur Erläuterung einer etwas 9' ist eine Konslann>tellungskuppliing8 vorgesehen,

abgewandelten Arbeitsweise uer Vorrichtung gemäß deren Antriebs- und Ahlriebsglieder mit Zahnziehen

Fig. I, versehen sind, die miteinander in EingrilT bringbiir

Die in F i g, I dargestellte Rotalionsreibiings- sind. Die um Antriebs- und Ablricbsglied der Konscliweißmaschhv weist einen Antrieb 1 auf, der eine 5 santsiclliingskupplungS vorgesehenen Zähne sind Antriebswelle 5 wahlweise mit hoher oder niedriger dabei derart geformt, daß die beiden Glieder nur in Drehzahl anzutreiben vermag. Zur Veränderung der der einen Drehrichtung miteinander in EingrilT bring-Drehzahl kann ein Motor mit variablen Polen, der bar sind. Wenn die beiden Glieder der KonMantzwischen zwei und sechs Polen umschaltbar ist, vor- Stellungskupplung 8 zum gegenseitigen EingrilT ineingesehen sein, oder aber ein einpoliger Motor, wobei io ander geschoben werden, greifen sie während ι im die Drehzahl der Antriebswelle 5 über ein Getriebe Gleitbewegung über 360' nur in einer vorbestimmten variiert wird, Zwischen dem Antrieb 1 und die An- Relativstellung ineinander ein. triebswelle 5 ist eine Kupplung 2 eingefügt und die Zur Messung der Drehzahl der Vorgelegewellcn 5' Antriebswelle ist nahe ihres kupplungsseitigen Endes und 9' dienen Fühler 4 bzw. 4', die elektrisch im mittels einer Bremse 3 abbremsbar. Die Kupplung 2 15 einen Differenzdrehzahlmesser 14 angeschlossen sind, wird in Verbindung mit der Betätigung der Bremse 3 Dieser Drehzahlmesser gibt dann ein entsprechendes ein- und ausgerückt, wobei die Kupplung 2 und die Signal an die elektromagnetische Konstanistdlungs-Bremse 3 über einen nicht dargestellten Verbindungs- kupplung 8 ab, daß wenn die Relativdrehzahl der mechanismu·, miteinander gekoppelt sind, und zwar Vorgelegewellen 5', 9' einen vorbestimmten Wert von derart, daß bei betätigter Bremse 3 die Kupplung 2 20 beispielsweise 100 U/min erreicht hat, um die Konausgerückt und die Kraftübertragung vom Antrieb 1 stantstellungskupplungß einzurücken, so daß sich zur Antriebswelle 5 unterbrochen ist. Ist die Bremse 3 die Vorgelegewellen S', 9' fortan gemeinsam drehen dagegen gelösr, so ist die Kupplung 2 eingerückt. Die und auch die Antriebswellen 5 und 9 mit gleicher Antriebswelle S ist in einem nicht dargestellten Ma- Drehzahl umlaufen. Da die miteinander zu vcrschweischinenrahmen drehbar gelagert und treibt das eine 35 ßenden Werkstücke 7, 7' in der Weise in die Spann-Spannfutter einer Einspannvorrichtung 6, 6'zur Auf- futter der Einspannvorrichtung 6, 6' gehalten -.vernähme eines der miteinander zu verschweißenden den, daß die gewünschte vorbestimmte relative Win-Werkstücke 7, T an, während das andere Spannfutter kellage der Werkstücke gewährleistet ist, wenn sich eine Abtriebswelle 9 antreibt, weiche in einer Halte- die Konstantstellungskupplung 8 in der vorbestimmrung 10« drehbar gelagert und auf die Achse der 30 ten Einrückstellung befindet, werden mithin die Antriebswelle S ausgerichtet ist. Die Halterung 10« Werkstücke 7, T in der vorbestimmten, relativen ist an einem Schlitten 10 montiert, der durch Betäti- Winkellage miteinander verbunden. Am Maschinengung eines Hydraulik-Zylinders 12 auf einem Füh- rahmen kann eine Entgratungseinrichtung 15 in der rungsbett 11 parallel zu den Achsen der Wellen 5 Weise montiert sein, daß sie seitlich und quer zwi- und 9 verschiebbar ist. Die Abtriebswelle 9 ist mittels 35 sehen den Spannfuttern verschiebbar ist und dabei einer zweiten Bremse 3' abbremsbar. Wenn die Ab- den an. den Sohweißabschnitten der Werkstücke 7, 7' triebswelle 9 durch Betätigung des Hydraulik-Zylin- gebildeten Grat zu entfernen vermag. Diese Seitders 12 nach links gemäß Fig. 1 verschoben wird, · wärts-und Querverschiebung der Entgratungseinrichwerden die miteinander zu verschweißenden, in der tung wird durch eine nicht dargestellte Einrichtung Einspannvorrichtung 6, 6' gehaltene Werkstücke 7 40 hervorgebracht.

bzw. T unter einem entsprechenden Druck zusam- Die Arbeitsabläufe der vorstehend beschriebenen mengepreßt. Wird die Antriebswelle5 unter diesen Vorrichtung sind in dem Diagramm gemäß Fig.2 Bedingungen durch den Antrieb 1 verdreht, während schematisch dargestellt. Wenn die Konstantstellungsdie Abtriebswelle 9 durch die Bremse 3' gehalten ist, kupplung 8 ausgerückt und die Bremse 3' betätigt so tritt zwischen den Werkstücken eine Relativbewe- 45 wird, ist die Abtriebswelle 9 blockiert, ihre Drehgung auf, und an ihren Berührungsstellen ·.',;. 1 Rei- zahl W, wird Null. Das Gewicht des Schwungrads 13 bungswärme erzeugt. Wenn dann die Bremse V ge- wird so eingestellt, daß die für die Einstellung der gelöst wird, setzt sich die Abtriebswelle 9 infolge der v.ünschten relativen Winkellage erforderliche Zeit-Mitnahme über die Werkstück ein Drehung und nähert spanne T₃ beträgt. Hierauf wird der Antrieb 1 betäsich mit ihrer Drehzahl allmählich derjenigen der An- 50 tigt, der die Antriebswelle 5 mit einer Drehzahl Λ/, triebswelle 5 an, bis sie sich schließlich synchron zur antreibt. Sodann wird die Abtriebswelle 9 durch den Antriebswelle 5 mitdreht. Am freien Ende der Ab- Hydraulik-Zylinder 12 nach links verschoben, so daß triebswelle 9 ist ein Schwungrad 13 montiert, das aus die Werkstücke 7, 7' mit einem Druck P₁ gereneinmehreren Scheibea besteht, ho daß sein Gewicht andergepreßt werden. Die Zeit zur Erwärmung der durch Vergrößerung oder Verkleinerung der Anzahl 55 Verbindungsflächen beträgt T₁. Am Ende von T₁ der Scheiben eingestellt und somit das Schwung- wird die Bremse 3' gelöst, so daß die Abtriebswelle 9 moment der Abtriebswelle 9 durch entsprechende infolge der Reibung zwischen den Werkstücken 7 T Gewichtseinstellung des Schwungrads justiert werden von der Antriebswelle 5 mitgenommen wird, wobei

Parallel zur Antriebswelle 5 verlaufend ist eine sich ihre Drehzahl N₁ allmählich der Drehzahl N₁

Vorgelegewelle 5' im Maschinenrahmen gelagert, die 60 der Antriebswelle 5 annähert, bis sich schließlich

über Zahnräder δα⁷ von der Antriebswelle S ange- beide Wellen mit der gleichen Drehzahl drehen. In-

triebcn wird, während parallel zur Antriebswelle 9 folge der Zahnrad verbindungen Sa' und 9a' zwi-

eine Vorgelegewelle V im Maschinenrahmen gelagert sehen Antriebswelle 5 und Vorgelegewelle 5' bzw.

ist, die über Zahnräder 9a' mit der Abtriebswelle 9 Abtriebswelle 9 und Vorgelegewelle 9' nimmt auch

in Verbindung steht. Die Vorgelegewellen 5' und 9' 65 die Relativdrehzahl zwischen den Vorgelegewellen 5'

fiuchien axial miteinander und die Zahnräder Sa' und und 9' allmählich ab. Wenn diese Relativdrehzahl

9a' stellen das gleiche Übersetzungsverhältnis her. einen vorbestimmten Wert von beispielsweise iOOU/

Zwischen den beiden Enden der Vorgelegewellen 5', min erreicht hat, gibt die durch die Fühler 4,4'

und den Differenzdrehzahlmesser 14 gebildete Re- wird die Bremse 3 betätigt und die Kupplung 2 auslativdrehzahl-Meßeinrichtung ein entsprechendes gedrückt, so daß die Antriebswelle 5, die Abtriebs-Signal an die KonstantsfeJlungskUpplung 8 ab, die welle 9 sowie die Vorgelegewellen 5' und 9' angedaraufhin eingerückt wird, wobei ihre Antriebs- und halten werden. Daraufhin ist der Stauchvorgang Abtriebsglieder über einen Winkel von 360° inein- 5 beendet und mithin der gesamte Schweißzyklus vollander eingreifen, so daß sich die Vorgelegewellen 5' ständig durchgeführt.

und 9' nunmehr gemeinsam mit der Drehzahl N₁ Bei den an Hand von F i g. 2 und 3 beschri ebenen

drehen und infolgedessen auch die Antriebswelle 5 Arbeitrabläufen wird für das Stauchen ein höherer und die Abtriebswelle 9 gemeinsam mit der Dreh- Druck angewendet, als während der Wärmeerzeuzahl /V₁ umlaufen. Ebenso laufen die anfänglich in io gung, wobei P₃ = P₁ gewählt wird. Andererseits vorbestimmter relativer Winkellage zueinander justier- kann aber auch für den während der Einstellung der ten Werkstücke? und 7' gemeinsam mit der Dreh- relativen Winkellage der beiden Werkstücke zueinz?bl /V, um, wobei sie in dieser vorbestimmten rela- ander angewandten Druck F₃ ein zwischen P₁ und P₂ tiven Winkellage zueinander gehalten und mit einem liegender, konstanter Druck oder ein sich auf ver-Druck P₈, der gleich P₁ ist, gegeneinander gepreßt 15 schiedenartige Weise vom WertP₁ auf den Wert P₂ werden. Am Ende einer Zeitspanne T₃ ist der Win- ändernder Druck angewandt werden, wie dies in keleinstellungsvorgang beendet. Nunmehr wird der Fig.4a und 4b dargestellt ist. Durch Änderung Druck auf das Werkstück 7' durch erneute Betäti- des Drucks P₃ zwischen P₁ und P₂ kann das zwischen gung des Hydrauiik-Zylinders 12 auf einen Wert P₂ den Berührungsflächen der miteinander zu verschweierhöht, um während einer ZeitspanneT₂ einen 20 ßenden Werkstücke?, 7' übertragene Drehmoment Slauchvorgang durchzuführen. Hierauf wird die variiert werden. Genauer gesagt, kann hierbei der Bremse 3 betätigt, um die Antriebswelle S,^ die Ab- Anstieg der Drehzahl der Antriebswelle 9 gesteuert triebswelle 9 sowie die Vorgelegewellen 5' und 9' werden, so daß die Zeitspanne T₃ für die Einstellung anzuhalten, wobei die Kupplung 2 ausgerückt wird. der relativen Winkellage der Werkstücke zueinander. Nach Beendigung des Stauchvorgangs sind alle Rei- 25 wie durch die gestrichelte Linie in Fig.4a angebungsschweißsohritte, d. h. der Schweißzyklus, voll- deutet, kürzer gewählt werden kann, oder aber die ständig durchgeführt. Relativdrehzahl der Vorgelegewellen 5' und 9' kann,

Soll gleichzeitig mit dem Reibungsverschweißen wie durch die gestrichelte Lmie in Fig.4b angeein Entgraten vorgenommen werden, so kann ent- deutet, mit größerer Genauigkeit festgestellt werden, sprechend dem Diagramm gemäß Fig.3 vorgegan- 30 so daß die Betriebslebensdauer der Zähne der Kongen weroen, wobei die Erwärmung der Werkstücke stantstellungskupplung 8 erhöht werden kann. Es ist und die Einstellung ihrer relativen Winkellage wäh- jedoch auch möglich, die Drehzahl N₁ des Werkrend der Zeitspannen T₁ bzw. T₃ genau so wie beim Stücks 7 auf den für das Entgraten geeignetei. Wert Diagramm gemäß Fig.2 beschrieben, erfolgen. Hier- und die Drehzahl N_t des Werkstücke?' auf N„> an schließt sich wiederum ein Stauchvorgang an, 35 N₁X) einzustellen, oder die Drehzahlen der beiden indem ein den Druck P₃ übersteigender Druck P₂ Werkstücke können auch zunächst im Verhältnis mittels des Zylinders 12 an das Werkstück T angelegt N₁ > 0 und N₂ < 0 eingestellt werden, worauf die wird. Gleichzeitig wird jedoch der Betrieb des An- Relativdrehzahl der beiden Werkstücke fortlaufend triebs. 1 vom Zweipol- auf den Sechspolbetrieb um- auf Null herabgesetzt wird, um ihre relative Winkelgeschaltei, wobei ciie Drehzahl der Antriebswelle 5 40 lage einzustellen.

und der Abtriebsv/elle 9 während einer Zeitspanne Das Entgraten braucht jedoch nicht unbedingt, wie

T, auf die für da* Entgraten geeignete Drehzahl N_lla vorstehend beschrieben, im Verlauf der Verzögerung herabgesetzt wird. Diese zur Herabsetzung der Dreh- während des Stauchvorgangs eingeleitet zu werden, 7ahl von Antriebswelle 5 und Abtriebswelle 9 be- sondern kann auch bereits während der Einstellung nötigte Zeitspanne T₁ ist kürzer als die Zeitspanne T₂ 45 der relativen Winkellage der Werkstücke zueinander für den Stauchvorgang. Nach der Drehzahlverringe- beginnen, was von der für die Wärmeerzeugung errung der We.ien 5 und 9 wird die Entgratungi.ein- forderlichen Drehzahl der Antriebswelle 5 abhängt, richtung 15 */älrend der Zeitspanne T₂ bis T_c be- welche wiederum durch die Berührungsfläche und iatjgl, ϋτίί defl an den Schweißabschnitten der Werk- den Werkstoff der miteinander zu verschweißenden stücke 1 Und 7 gebildeten Grat abzutragen. Hierauf 50 Werkstücke bestimmt wird

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. and Fe en iwder an deren Stirnflächen gleich- turner verweo*·^ _{uf w}„_and_e„_H.

   Sin miteinander zu verschweißender Teile mit umgeben und *ur u t _{diescr beill|cheil}

   e e ^u^ebaren Antriebs- und Bremsvorrich- ^.Ä/ÄuV^ ^V^ f" Γ"

   I ng mit der einer der beiden Teile in Rotation Zuorfnunf/cr«>rJ_ufwen(ljgßr OesamleuFbau

   nd in einen frei beweglichen Zustand versetzt to gleidswe.se Koiwi_Vorrichtung ferner un er-

   werden kann, sowie mit Einrichtungen zum Kor- dieser ^vor^^_ten Korrekturmittel erheblichen

   "gieren der Relativlage der beiden rotierenden gegen^jS _insbcsondere wahrend der Em-

   Tcile durch Drehen um ihre gemeinsame Achse ^^dnsP^™K_orrekturvorganges.

   während des Schweißens und Mitteln zum Fest- ^lcit _r""Ld_aher die Aufgabe der Erfindung, unter Ver-

   i „ der Relativdrehzahl, ge kennzeich- »5 _m Jg "A Nachteiledes bekannten eine I ο ations-

   ct durch zwei Vorgelegeweilcn 5', η die ™?£"^«h^ißmShine zu schaffen, welche cmc