DE2409465A1

DE2409465A1 - Verfahren und vorrichtung zum schweissen

Info

Publication number: DE2409465A1
Application number: DE2409465A
Authority: DE
Inventors: James Otto Knaefel; Phillip Edward Robinson
Original assignee: Parker Hannifin Corp
Current assignee: Parker Hannifin Corp
Priority date: 1974-02-27
Filing date: 1974-02-27
Publication date: 1975-08-28
Also published as: DE2409465C2

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Schweißen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschweißen eines Werkstücks mit einem andern.
Die Erfindung ist auf die Verwendung und die Konstruktion von Schweißwerkzeugen der in der USA-Patentschrift 3 534 199 dargestellten allgemeinen Art anwendbar. Dort wird ein Werkzeug zum Verschweißen von zwei miteinander axial fluchtenden, rohrförmigen oder anderen allgemein kreisförmigen Werkstücken beschrieben. Das Werkzeug besitzt eine Einrichtung zum Einspannen der zu verschweißenden Werkstücke mit stumpf gestoßenen Enden und eine Schweißspitze, die zum Zusammenschweißen der kreisförmigen Werkstücke im Bogen um diese herum bewegbar ist. Ferner besitzt das Werkzeug eine optisch kontrollierbare Einrichtung zum Festlegen der Schweißstelle. Es ist jedoch keine formschlüssig wirkende Einrichtung vorhanden, mit der die kreisförmigen Werkstücke in der Einspannrichtung formschlüssig festgelegt werden können, damit gewährleistet ist, daß die gewünschte Schweißstelle an den kreisförmigen Werkstücken der Schweißspitze gegenüberliegt. Die Lage der kreisförmigen Werkstücke muß von der Bedienungsperson optisch kontrolliert werden.
Die Erfindung schafft nun -ein Verfahren zum Festlegen eines ersten, kreisförmigen Werkstücks, das mit einem zweiten kreisförmigen Werkstück verschweißt werden soll in einer Schweißvorrichtung, die eine Einspanneinrichtung und eine Schweißspitze besitzt, in dem an dem ersten kreisförmigen Werkstück eine erste Festlegeeinrichtung in einem vorherbestimmten Axialabstand von der beabsichtigten Schweißstelle an dem ersten kreisförmigen Werkstück vorgesehen wird, an der Schweißvorrichtung eine zweite Festlegeeinrichtung vorgesehen wird, die mit der ersten Festlegeeinrichtung zusammenwirken kann und in einem vorherbestimmten Abstand von der Schweißspitze angeordnet ist, und an der Schweißvorrichtung eine Einrichtung vorgesehen wird, die dazu dient, das kreisförmige Werkstück in der Schweißvorrichtung so einzuspannen, daß die erste Festlegeeinrichtung mit der zweiten Festlegeeinrichtung zusammenwirkt, wobei die vorherbestimmten Abstände so gewählt sind, daß die Schweißspitze der gewünschten Schweißstelle gegenüberliegt, wenn das erste kreisförmige Werkstück in der angegebenen Weise in der Schweißvorrichtung eingespannt ist.
Die Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zum Verschweißen eines ersten kreisförmigen Werkstücks mit einem zweiten kreisförmigen Werkstück, wobei das erste kreisförmige Werkstück eine erste Festlegeeinrichtung besitzt, die in einem vorherbestimmten Abstand von der gewünschten Schweißstelle an dem ersten Werkstück angeordnet ist, gekennzeichnet durch ein Schweißwerkzeug, in dem eine Schweißspitze montiert ist, ferner eine erste Einspanneinrichtung, die zum festen Einspannen des ersten Werkstücks betätigbar ist und eine zweite Festlegeeinrichtung besitzt, die mit der ersten Festlegeeinrichtung zusammenwirken kann und relativ zu der Schweißspitze so angeordnet ist, daß bei mittels der ersten Einspanneinrichtung eingespanntem ersten gebil dieser in dem Körper des Werkzeuges derart angeordnet ist, daß die Schweißspitze der gewünschten Schweißstelle gegenüberliegt.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. In diesen zeigt Fig. 1 in einer Draufsicht eine Teildarstellung des Schweißwerkzeuges mit zwei daxin eingespannten, rohrförmigen Werkstücken, die zu verschweißen sind, Fig. 2 in einer Stirnansicht das Werkzeug mit den darin eingespannten, rohrförmigen Werkstücken, Fig. 3 in größerem Maßstab einen Querschnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1 und Fig. 4 im Querschnitt einen Teil der Fig. 3 nach dem Verschweißen der Teile.
Das Schweißwerkzeug 10 besitzt einen Körper 11, an dem Einspannarme 12, 13, 14 und 15 mit Zapfen 17 und 18 angelenkt sind. Es sind zwei Verriegelungsmechanismen 20 und 21 vorgesehen, von denen jeder einen Betätigungs-Handgriff 22 besitzt, der mit Zapfen 23 an dem Arm 13 bzw. 15 angelenkt ist umd mit dem durch einen Zapfen 25 ein Lenker 24 verbunden ist. Die Lenker 24 besitzen hakenförmige Teile 26 zum Hintergreifen von Vorsprüngen 27 der Arme 12 und 14, so daß der Arm 12 an dem Arm 13 und der Arm 14 an dem Arm 15 festgelegt ist, wenn sich die Arme in der dargestellten Schließ- oder Einspannstellung befinden.
Halbkreisförmige Einspannbacken 39 und 40 sind mit Hilfe von Feder-Nut-Verbindungen 33 und 34 und Zapfen 35 in halbkreisförmigen Vertiefungen 30 und 31 des Körpers 11 montiert. Viertelkreisförmige Einspannbacken 47, 48, 49 und 50 sind mit Hilfe von Feder-Nut-Verbindungen und Zapfen 36 in viertelkreisbogenförmigen Vertiefungen 41, 42, 43 und 44 der Arme 12, 13 und 15 montiert. In den bogenförmigen Vertiefungen der Backen 39, 47 und 48 sind Festlegenuten 51, 52 und 53 ausgebildet.
In dem Körper 11 ist auf einem Elektrodenträger 58 eine Schweißspitze in Form einer Schweißelektrode 57 montiert, die auf dem Elektrodenträger 58 mit einer Klemmschraube 59 festgelegt ist.
Der Elektrodenträger 58 besitzt eine zentrale teilkreisförmige Öffnung 60 und eine Seitenöffnung 61 und ist in dem Isolierkörper 62, der in dem Körper 11 angeordnet ist, drehbar gelagert. Der Isolierkörper 62 besitzt ebenfalls teilkreisförmige Öffnungen 64, 65 und eine Seitenöffnung 66.
Am Außenumfang des Elektrodenträgers 58 ist ein Zahnkranz 68 vorgesehen, mit dem Ritzel 70 und 71 zum Antrieb des Elektrodenträgers kämen. Der Elektrodenträgqr 58 ist ferner an seiner Außenfläche mit einem teilringförmigen elektrischen Kontaktstück 72 versehen.
Auf dem Isolierkörper 62 sind zwei Deckel 74 und 75 aus Kunststoff verschiebbar gelagert, die in Fig. 2 in einer offenen Stellung gezeigt sind und zum Schließen der Seitenöffnung 66 in dem Isolierkörper 62 zueinander hin bewegt werden können.
Die Backen 39, 47 und 48 spannen ein erstes rohrförmiges Werkstück 80 ein, an dem eine ringförmige Festlegerippe 81 vorgesehen ist, die in die Festlegenuten 51, 52 und 53 eingreift. Der Endteil 82 des Werkstückes 80 ist vorzugsweise im Durchmesser erweitert und mit einer Flachsenkung 83 und einer Innenschulter 84 ausgebildet. Die Flachsenuung 83 nimmt den Endteil eines zweiten rohrförmigen Werkstückes 86 auf, das mit den Backen 40, 43 und 44 eingespannt ist. An der Schulter 84 sollen die Werkstücke 80 und 86 durch eine Schweißung 87 miteinander verbunden werden. Der Axialabstand zwischen der Rippe 81 und der Schulter 84 ist gleich dem Axialabstand zwischen den Nuten 51, 52, 53 und der Schweißelektrode 57.
Bis auf die Nuten 51, 52 und 53 und ihre Beziehung zu der Rippe 81, der Schweißelektrode 57 und der Schulter 84 ist die Ausbildung des Schweißwerkzeuges 11 und seiner Verriegelungsmechanismen 20 und 21 kein Teil der vorliegenden Erfindung.
Im Betrieb werden die Deckel 74 und 75 in die Offenstellung bewegt und die Handgriffe 22 so betätigt, daß die Haken 26 von den Vorsprüngen 27 abgerückt werden. Dann werden die Arme 12 bis 15 um die Zapfen 17 und 18 herum in die Offenstellung verschwenkt, so daß die Werkstücke 80 und 86 durch die Öffnungen 66 und 58 in die Einspannbacken 39 und 40 eingeführt werden können, wobei die Rippe 81 in die Nut 51 gelangt. Dadurch wird die gewünschte Schweißebene an der Schulter 84 automatisch gegenüber der Schweißspitze 57 festgelegt. Danach werden die Arme 12 und 15 in die Schließstellung verschwenkt und mit Hilfe der Verriegelungsmechanismen 20 und 21 in der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Stellung festgelegt, so daß die Einspannbacken die Werkstücke 80 und 86 fest einspannen. In dieser Stellung befindet sich die Rippe 81 natürlich ebenfalls in den Nuten 52 und 53 der Backen 47 und 48. Dann kann man die Deckel 74 und 75 in die Schließstellung bewegen und den elektrischen Teil des Werkzeuges einschalten, so daß elektrischer Strom über den Kontaktring 72 und den Elektrodenträger 58 der Schweißelektrode 57 zugeführt wird.
Danach wird das Werkzeug in der in der USA-Patentschrift 3 534 199 angegebenen Weise so betätigt,#aß' die Zahnräder 70 und 71 über den Zahnkranz 68 dem Elektrodenträger 58 eine vollständige Umdrehung erteilen, so daß die Schweißelektrode 57 die die Werkstücke 80 und 86 vollständig umgebende Schweißnaht 87 herstellt. Gemäß Fig. 4 durchdringt die Schweißnaht 87 den erweiterten Endteil 82 des Rohrs 80 und das Rohr 86# vollständig. Danh wird der elektrische Strom ausgeschaltet und werden die Deckel 74 und 75 und die Einspannarme 12 bis 15 geöffnet, so daß die Werkstücke 80 und 86 von dem Werkzeug abgenommen werden können oder umgekehrt.

Claims

Patentansprüche:

1. erfahren zum Festlegen eines ersten kreisförmigen Werkstücks, das mit einem zweiten kreisförmigen Werkstück verschweißt werden soll, in einer Schweißvorrichtung, die eine Einspanneinrichtung und eine Schweißelektrode besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß an dem ersten kreisförmigen Werkstück eine erste Festlegeeinrichtung in einem vorherbestimmten Axialabstand von der beabsichtigten Schweißstelle an dem ersten kreisförmigen Werkstück vorgesehen wird, an der Schweißvorrichtung eine zweite Festlegeeinrichtung vorgesehen wird, die mit der ersten Festlegeeinrichtung zusammenwirken kann und in einem vorherbestimmten Abstand von der Schweißspitze angeordnet ist, und an der Schweißvorrichtung eine Einrichtung vorgesehen wird, die dazu dient, das kreisförmige Werkstück in der Schweißvorrichtung so einzuspannen, daß die erste Festlegeeinrichtung mit der zweiten Festlegeeinrichtung zusammenwirkt, wobei die vorherbestimmten Abstände so gewählt sind, daß die Schweißspitze der gewünschten Schweißstelle gegenüberliegt, wenn das erste kreisförmige Werkstück in der angegebenen Weise in der Schweißvorrichtung eingespannt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten vorherbestimmten Abstände im wesentlichen gleich sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Festlegeeinrichtungen eine ringförmige Rippe und die andere eine Nut zur Aufnahme der Rippe ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe an dem ersten kreisförmigen Werkstück und die Nut an dem zweiten Werkstück vorgesehen ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine zweite Einspanneinrichtung zum Einspannen des zweiten Werkstückes in einer festen Beziehung zu dem ersten Werkstück besitzt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einspanneinrichtung die axiale Lage des zweiten Werkstücks nur durch reibungsschlüssigen Angriff an diesem axial festlegt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste kreisförmige Werkstück an der Schweißstelle eine kreisförmige Vertiefung zur Aufnahme und zum radialen Festlegen eines Endteils des zweiten Werkstücks besitzt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Festlegeeinrichtung an der Einspanneinrichtung vorgesehen ist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Festlegeeinrichtung Sätze von Querflächen besitzen, die so aneinander angreifen können, daß sie eine Axialbewegung des ersten kreisförmigen Werkstücks in beiden Richtungen relativ zu der Einspanneinrichtung verhindern.

10. Vorrichtung zum Verschweißen eines ersten kreisförmigen Werkstücks mit einem zweiten kreisförmigen Werkstück, wobei das erste kreisförmige Werkstück eine erste Festlegeeinrichtung besitzt, die in einem vorherbestimmten Abstand von der gewünschten Schweißstelle an dem ersten Werkstück angeordnet ist, gekennzeichnet durch ein Schweißwerkzeug, in dem eine Schweißspitze montiert -ist, ferner eine erste Einspanneinrichtung, die zum festen Einspannen des ersten Werkstücks betätigbar ist und eine zweite Festlegeeinrichtung besitzt, die mit der ersten Festlegeeinrichtung zusammenwirken kann und relativ zu der Schweißspitze so angeordnet ist, daß bei mittels der ersten Einspanneinrichtung eingespanntem ersten Teil dieser in dem Körper des Werkzeuges derart angeordnet ist, daß die Schweißspitze der gewünschten Schweißstelle gegenüberliegt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug eine zweite Einspanneinrichtung besitzt, die zum starren Einspannen eines zweiten Werkstückes dient, das mit dem ersten Werkstück verschweißt werden soll.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die an der ersten Einspanneinrichtung vorgesehene Festlegeeinrichtung eine Nut zur Aufnahme einer Rippe des ersten Werkstückes ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einspanneinrichtung frei ist von Festlegemitteln, so daß das zweite Werkstück ohne Behinderung durch die zweite Einspanneinrichtung in dem Werkzeug axial festgelegt werden kann.