DE2647735A1

DE2647735A1 - Verfahren zur entfernung eines beim reibschweissen gebildeten grats sowie reibschweissmaschine

Info

Publication number: DE2647735A1
Application number: DE19762647735
Authority: DE
Inventors: Emyr Jones
Original assignee: Clarke Chapman Group Ltd
Current assignee: Rolls Royce Power Engineering PLC
Priority date: 1975-11-12
Filing date: 1976-10-22
Publication date: 1977-05-18
Also published as: GB1518340A; US4043497A; DE2647735C2

Description

PATENTANWÄLTE

K. SIEBERT G. GRÄTTINGER

Dlpl.-Ing. Dlpl.-Ing., Dlpl.-WIrtich.-Ing.

813 Starnberg bei München Postfach 1649, Almeldaweg 12 Telefon (08151) 1 27 30 U. 4115 Telegr.-Adr.: STARPAT Starnberfl

den

Anwaltsakte.· 6773/5 Telex: 526422 star d

Clarke Chapman Limited

Victoria Works, Gateshead Tyne and Wear, NE8 3HS

England

Verfahren zur Entfernung eines beim Reibschweißen gebildeten Grats sowie Reibschweißmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zurr. Reibschweißen und auf eine Reibschweißmaschine, insbesondere zur Gratentfernung von der Schweiß zone.

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Postscheckkonto München 2726-804 · Kreissparkasse Starnberg 63340 · Deutsche Bank Starnberg 59/17570

Es sind Reibschweißmaschinen mit Werkzeugen zur Gratentfernung bekannt, jedoch ist damit das Problem der Gratentfernung nicht zufriedenstellend gelöst. Dies trifft insbesondere auf Reib-.schweißmaschinen zur Bearbeitung großvolumiger Produkte mit hohen Qualitätsanforderungen zu, die beide Werkstücke sehr nahe an den während des Schweiß Vorgangs zusammenwirkenden Werkstücken aufnehmen müssen. Ebenso muß der mechanische Aufbau der Reibschweißmaschine einfach gehalten werden, so daß die Gefahr eines Versagens der Reibschweißmaschine während der Produktion minimiert wird.

In einer bekannten Reibschweißmaschine (beispielsweise UK-PS 1182111 und 1323678) wird der Grat durch ein ständig an einer der Werkstückeinspanneinrichtungen befestigtes Werkzeug entfernt,, Ein Gegenhalter, welcher eines der Werkstücke gegen die während des Schweißens entstehenden Kräfte abstützt, muß vor Gratentfernung verschoben werden.

Dies ist aus nachfolgenden Gründen ungenügend: ■■-*

a) Durch die Präsenz des Werkzeugs kann das Werkstück nicht ausreichend nahe an der Schweißfläche gefaßt werden.

b) Der die Versetzung des Gegenhalters bewirkende Mechanismus ist unpraktikabel, da er so gestaltet werden muß, daß er sehr hohe Belastungen abstützen kann und dennoch in einfacher und schneller Weise lösbar und verstellbar ist. Bislang ist ein derartiger Mechanismus noch nicht bei Reibschweißmaschinen für großvolumige Produkte verwendet worden.

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c) Das Werkzeug kann nicht schnell nachgeschliffen werden, was große Haltezeiten bedingt.

d) Die ständige Präsenz des Werkzeugs im Arbeitsbereich zwischen den beiden Werkstückeinspanneinrichtungen erschwert das Einlegen und das Entfernen der Werkstükke und reduziert den Wirkungsgrad der Produktion.

In einer ähnlichen Reibschweißmaschine (UK-PS 1323812) ist das Werkzeug fest an einer Werkstückkeinspanneinrichtung angeordnet. Anstelle einer Verstellung eines Gegenhalters, wird das Werkzeug an der von der Schweißzone entfernten Seite von der Werkstückeinspanneinrichtung positioniert, an welche das Werkzeug befestigt ist. Dies bedingt, daß das Werkzeug durch ein relativ langes Bauteil mit der Werksttickeinrichtung befestigt ist. Durch einen solchen Aufbau können aber die während des Abarbeitens des Grats entstehenden Belastungen nicht in geeigneter Weise aufgenommen werden, da das Werkzeug nicht richtig abgestützt ist. Der Arbeitsraum und der Zutritt zum Arbeitsraum sind beide erheblich eingeschränkt.

In einer weiteren bekannten Reibschweißmaschine wird der Grat durch ein fest auf einer Werkstückeinspanneinrichtung angeordnetes Werkzeug entfernt, welches um die Schweißzone gedreht wird (GB-PS 1 392 581). Dies erfordert jedoch einen beträchtlichen Aufwand bezüglich des Aufbaues der Werkstückeinspanneinrichtung, auf welche das Werkzeug angeordnet ist. Das Werkstück wird zudem zu weit von der Schweißfläche entfernt aufgenommen und Arbeitsraum und Zutritt zum Arbeitsraum sind erheblich eingeschränkt.

In einer weiteren bekannten Reibschweißmaschine wird der Grat durch ein Werkzeug entfernt, welches den Grat abarbeitet, wenn

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dieser relativ zum Werkzeug bewegt wird (GB-PS 1 309 043). In solch einer Reibschweißmaschine verursacht die Entfernung des Grates einen äußerst schwierig handhabbaren Schnittabfall, der zum Teil vom Arbeitsraum nicht entnommen werden kann und der Betrieb der Reibschweißmaschine unter Umständen unterbrochen werden muß, um die Reibschweißmaschine vom Schnittabfall zu säubern. Für eine Massenproduktion ist eine derartige Reibschweißmas chine vollkommen ungeeignet. Darüberhinaus ist dieses Verfahren relativ, langsam.

Eine weitere Reibschweißmaschine (GB-PS 1 304 933 sowie 1 304 413) soll den Grat bei Bildung entfernen. Tatsächlich ist dies jedoch in der Praxis äußerst schwierig zu verwirklichen, wenn nicht sogar unmöglich. Es gibt keinen Werkstoff für ein Werkzeug, welcher der Kombination aus sehr hoher Temperatur und wiederholten hohen Belastungen standhält, welchen das Werkzeug ausgesetzt wird. Dieses Verfahren kann in der Produktion nicht angewendet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Entfernung eines beim Reibschweißen gebildeten Grats gelöst, welches gekennzeichnet ist durch

- öffnen einer Werkstückeinspanneinrichtung nach Gratbildung,

- Relativbewegung von Support und Grat voneinander weg,

- Einsetzen eines Scherwerkzeugs in den dabei entstehenden Zwischenraum zwischen Support und Grat,

- Relativbewegung von Grat und Support aufeinander, sodaß das Scherwerkzeug über die Schweißzone gefahren und der Grat an der Schweißzone abgearbeitet wird.

Weiter wird die Aufgabe durch eine Reibschweißmaschine gelöst,

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die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Scherwerkzeug durch einen Trägeraufsatz geführt wird, welcher das Scherwerkzeug in und aus einer Arbeitsstellung zwischen Support und Schweiß-

zone bewegt, sowie daß das Scherwerkzeug in einer zur Rotationsachse parallelen Richtung derart breit ausgebildet ist, daß das Scherwerkzeug nur nach Relativbewegung von Support und Schweißzone voneinander in seine Arbeitsstellung bewegbar ist, und daß aufgrund der nachfolgenden Relativbewegung von Support und Schweißzone zueinander der Support mit dem Scherwerkzeug zusammenwirkt und diesen über die Schweißzone fährt.

Die Erfindung schafft also eine Reibschweißmaschine mit einfachen Gratentfernungswerkzeugen, ohne den Aufbau der Reibschweißmaschine zu komplizieren. Weiter werden mit der Erfindung die mit der ungünstigen Einspannung der Werkstücke verbundenen Probleme wie verstellbarer Gegenhalter, Einschränkung des Arbeitsraumes und des Zuganges zum Arbeitsraum und die Erzeugung von feinen Schnittabfällen vermieden.

Die Reibschweißmaschine weist ein Werkzeug auf, welches zwischen einer Werkstückeinspanneinrichtung und den Grat nach Trennung von Werkstückeinspanneinrichtung und Grat einsetzbar ist.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figurenzeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig, 1 eine Schemaansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Reibschweißmaschine,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer Reibschweißmaschine,

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Fig. 3 einen Querschnitt der in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen Reibschweißmaschine entlang der Linie III-III,

Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt durch einen Teil einer Reibschweißmaschine nach der Erfindung mit Gratentfernungswerkzeugen,

Fig. 5 eine schematische Ansicht eines Teils der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform sowie

Fig. 6 eine Schemaansicht von modifizierten Scherwerkzeugen für die erfindungsgemäße Reibschweißmaschine.

Die Erfindung ist auf verschiedene Arten von Reibschweißmaschinen anwendbar. Beispielsweise ist sie auf eine Zweienden-Reibschweißmaschine mit verschiebbarem Haupt der in Fig. 1 dargestellten Art, auf eine Einenden-Reibschweißmas chine mit festem Haupt in Fig. 2 und 3 oder mit einem verschiebbaren Haupt oder Support anwendbar, wobei die EinendenReibschweißmaschine in etwa einer Hälfte der in Fig. 1 dargestellten Schweißmaschine entspricht.

Die in Fig. 1 dargestellte Reibschweißmaschine weist einen langgestreckten und im wesentlichen rechteckförmigen Stützrahmen 10 auf, bei dem an jeder Hälfte zwei Hauptaufbauten montiert sind. Einer der beiden Hauptaufbauten ist in jedem Fall ein verschiebbarer Support 12 mit einer Einspanneinrichtung 14 und der andere Hauptaufbau 16 beinhaltet einen an der Rotationsachse 15 mit der Einspanneinrichtung ausgerichteten als Klemmbock ausgebildeten Support.

Jeder Support 12 beinhaltet einen Elektromotor 18, der bei

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20 über Triebglieder mit der Spindel der Einspanneinrichtung verbunden ist.

Jeder Support 12 ist auf an der Oberseite des Stützrahmens 10 sich befindenden Führungsbahnen 22 verschiebbar und wird jeweilig durch eine Hydraulikeinheit mit einem Zylinder 24 und einem am Kolben befestigten Kolbenstößel 26 am Stützrahmen 10 entlang bewegt. Der Zylinder 24 ist bei 30 gelenkig mit einem Stützglied 32 verbunden. In der in Fig. 1 dargestellten Reibschweißmas chine sind die Stützglieder 32 an jeweiligen Enden eines kastenförmigen Trägers 34 befestigt, welcher sich durch den ebenfalls kastenförmigen hohlen und an seinen Enden offenen Stützrahmen 10 erstreckt.

Die näheren Einzelheiten des Aufbaus und der Funktion des Trägers 34 und des Stützrahmens 10 in bezug auf die Abstützung der durch den Betrieb der Hydraulikeinheit erzeugten Reaktionskräfte sind in der US-PS 3 717 295 angegeben. Diese Einzelheiten sind jedoch für den vorliegenden Erfindungsgegenstand nicht maßgeblich und brauchen deswegen hierin nicht wiederholt werden.

Wahlweise kann auch der Träger 34 weggelassen werden und sind die Stützglieder 32 unmittelbar am Stützrahmen 10 befestigt, wobei der Stützrahmen fest genug ausgelegt ist, um die Reaktionskräfte aufzunehmen und Biegebeanspruchungen bis zu einem genügenden Grad standzuhalten. Die nachfolgend beschriebene Fig. stellt eine unmittelbar mit dem Stützrahmen in einer alternativen Ausführungsform befestigte Hydraulikeinheit dar.

Die in Fig. 1 dargestellte Reibschweißmaschine weist auch einen mittleren Bock 40 auf, der aus dem unten beschriebenen Grund

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am Stützrahmen 10 befestigt ist.

Die Reibschweißmaschine nach Fig. 1 wird zur Befestigung von ;zylindrischen Endstücken 50 durch Reibschweißung an gegenüberliegende zylindrische Enden eines Achsgehäuses 52 für Kraftfahrzeuge verwendet. Das Gehäuse 52 wird zur Aufnahme des Differentialgetriebes und der Triebwellen verwendet und es weist in der Mitte eine Verbreiterung 54 mit einer zentralen öffnung 56 auf (siehe Detail in Fig. 1).

Dabei wird das Gehäuse 52 durch die Klemmen im Aufbau 16 an jeder Seite der Verbreiterung 54 aufgenommen und der Bock 40 greift in die öffnung 56 des Gehäuses 52 ein. Die Endstücke 50 werden jeweils in Einspanneinrichtungen 14 gelegt, die koaxial mit den Enden des Gehäuses 52 ausgerichtet sind. Die Motoren 18 werden zur Drehung der Einspanneinrichtungen eingeschaltet und die Supporte 12 werden durch die Hydraulikeinheiten vorgeschoben, so daß die Endstücke 50 gegen die Endflächen des Gehäuses 52 reiben. Durch Reibung zwischen den Teilen wird genügend Wärme erzeugt, um das Metall an den Reibflächen auf Schweißbedingung zu bringen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Druck in den Hydraulikeinheiten erhöht und werden gleichzeitig die Einspanneinrichtungen 14 über Kupplungen von den Antriebsmotoren 18 getrennt und werden die Einspanneinrichtungen sehr schnell durch Bremsscheiben abgebremst. Die Hydraulikeinheiten werden über eine kurze weitere Zeitperiode zur Vervollständigung der Schweißung unter Druck gesetzt.

Bis dahin ist das Verfahren allgemein bekannt· Das Gegeneinanderdrücken der Werkstücke hat die radiale Verdrängung des plastischen Metalls von den Schweißzonen zur Folge, was zur Bildung eines Grats in Form eines Ringes sowohl auf den Innen-

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-S-

als auch Außenflächen der rohrförmigen Teile führt, wenn sie gegeneinander gerieben werden.

.Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Entfernung derartiger Grate unmittelbar nach Formung an der Außenseite der Werkstücke. Selbstverständlich ist die Erfindung gleichermaßen auf volle wie auf hohle Werkstücke anwendbar.

Die Gratentfernungseinrichtungen auf jedem Hauptaufbau werden bei der in Fig. 1 dargestellten Reibschweißmaschine mit dem Bezugs zeichen 60 gekennzeichnet. Die Gratentfernungseinrichtungen bringen Gratschneider zwischen Grat und dem einen oder anderen ein Werkstück haltenden Hauptaufbau und zwar nach Lösen des Werkstücks vom Aufbau und nach entsprechendem Rückfahren der Hauptaufbauten voneinander, wie es nachfolgend genauer dargelegt wird.

Die in den Fig. 2 und 3 gezeichnete Reibschweißmaschine weist einen langgestreckten Stützrahmen 110 auf, auf welchem zwei Aufbauten montiert sind, und zwar ein eine Einspanneinrichtung 114 beinhaltender Hauptaufbau 112 mit festem Haupt und ein Hauptaufbau 116, welcher einen mit der Einspanneinrichtung auf der Rotationsachse 115 ausgerichteten Klemmbock beinhaltet.

Der Hauptaufbau 112 umfaßt einen mit 118 gekennzeichneten und in gebrochener Linie dargestellten elektrisch betriebenen Motor, welcher durch Triebglieder 120 mit der Spindel des Einspannfutters 114 verbunden ist.

Wahlweise kann der Motor vom Hauptaufbau losgetrennt sein, wie es beim mit 218 gekennzeichneten Motor vorgesehen ist, welcher durch

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Triebglieder 220 mit der Spindel der Einspanneinrichtung verbunden ist.

In dieser Reibschweißmaschine ist der Hauptaufbau 116 auf Führungsbahnen 122 verschiebbar, die an der Oberseite des Stützrahmens 110 verlaufen.

Der Hauptaufbau 116 weist eine Plattform 117 auf, die einen Klemmbock 119 und einen weiteren mit diesem ausgerichteten Klemmbock 121 trägt.

Ein Querhaupt 130 ist am vom Hauptaufbau 112 entfernten Ende auf dem Stützrahmen 11O angeordnet und trägt eine Hydraulikeinheit mit einem Zylinder 124 und einen mit: einem Kolben verbundenen Kolbenstößel 126. über Verbindungsstangen 132, 134 ist das Querhaupt 130 mit dem Hauptaufbau 112 verbunden. Die Plattform 117 besitzt Paare sich nach unten erstreckender Seitenflansche 136, 138, die die untere Verbindungsstange 134 überspannen und mit den Führungsbahnen 122 zusammenwirken.

Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Reibschweißmaschine dient zum Reibschweißen eines röhrenförmigen im Einspannfutter 114 gehaltenen Endstücks an ein langgestrecktes röhrenförmiges Achsglied, welches in den Klemmböcken 119 und 121 gehalten wird. Das Verfahren ähnelt dem in Fig. 1 beschriebenen, jedoch wird das röhrenförmige Achsglied in diesem Fall entlang der Werkzeugmaschine durch den Kolbenstößel 126 der Hydraulikeinheit gegen das in der Einspanneinrichtung 114 gehaltene Endstück geschoben. Der Aufbau 116 bewegt sich beim Ausfahren des Kolbens entlang des Stützrahmens 110.

Die in den Fig. 2 und 3 gezeichnete Reibschweißmaschine nach

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der Erfindung weist mit den Bezugs zeichen 160 gekennzeichnete Gratentfernungsglieder auf, die in ähnlicher Weise wie bei der in bezug auf Fig. 1 beschriebenen Reibschweißmaschine auf dem •maschinenfesten Hauptaufbau 112 montiert sind. Nach der Schweißung wird das Einspannfutter 114 gelöst und der Kolben eingefahren, wodurch die geschweißten Werkstücke mit dem ausgebildeten Gratring von der Einspanneinrichtung 114 wegbewegt werden. Die Gratentfernungseinrichtung 160 wird zwischen Einspanneinrichtung und Grat eingesetzt und der Kolben ausgefahren, damit die Gratentfernungseinrichtung die Schweißzone überfährt und den Grat abarbeitet.

Die Gratentfernungseinrichtung wird weiter unten in bezug auf die Fig. 4 und 5 näher beschrieben, die sich auf eine Reibschweißmaschine mit «Support (Einenden und Zweienden-Reibschweißmaschine) beziehen. Jedoch ist die Gratentfernungseinrichtung gleichermaßen auf die Reibschweißmaschine mit dem festen Haupt nach den Fig. 2 und 3 anwendbar.

In der folgenden Beschreibung werden für ähnliche Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet". '*

Die Einspanneinrichtung 14 beinhaltet ein Gehäuse 350, das auf einer röhrenförmigen Spindel 352 angeordnet ist, welche durch ein Kegelrollendrucklager (nicht gezeichnet) abgestützt ist.

Das Gehäuse 350 stützt drei radial bewegliche Klauen 354 ab, die jede an einem Schiebeglied 356 festgelegt sind. Jedes Schiebeglied 356 weist geneigte Gleitbahnen bei 358 auf, in welchen entsprechend geneigte Gleitkörper 360 passen. Die Gleitkörper 360 sind Teil eines Stellblocks 362, der an einem gegenüber dem Gehäuse verschiebbaren Stellring 364 befestigt ist. Der Stellring 364 ist durch hydraulische Stellglieder 366 bewegbar, von denen

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zwei dargestellt sind.

Durch einen vorgespannten Federaufbau (nicht dargestellt), •der in üblicher Weise im Körper der Einspanneinrichtung angeordnet ist, wird der Stellring 364 nach links, wie in Fig. 4 dargestellt, gedrückt.

Eine Hülse 368 wird durch die Klauen 354 in der Einspanneinrichtung gehalten, welche in offene Schlitze 370 der Hülse 368 greifen, wobei die rückwärtige Fläche 355 einer jeden Klaue 354 gleitend mit der rückwärtigen Fläche 372 des jeweiligen Schlitzes 370 zusammenwirkt. Die Hülse 368 weist in der Nähe ihres rückwärtigen Endeseine Schulter 374 auf, die mit einem am vorderen Ende der Spindel 352 befestigten Ring 376 am rückwärtigen Abschnitt der Einspanneinrichtung zusammenwirkt.

Die hintere Fläche 378 einer Ausnehmung 380 der Spindel 352 dient als Ansbhlag für ein in den Einspannklauen 354 gehaltenes Werkstück 50. Wahlweise wird in die Ausnehmung 380 ein Zwischenglied (nicht gezeichnet) für kürzere Werkstücke eingelegt und das Werkstück 50 liegt gegen dieses Zwischenglied an, welches seinerseits an der hinteren Fläche 378 anliegt.

Ein zweites Werkstück 52 wird in zwei horizontal bewegbaren Klemmbacken 386 gehalten, von denen einer teilweise dargestellt ist.

Die Grate ntfernungseinrichtung 60 umfaßt zwei Scherwerkzeugschlitten 402, 404. Ein jeder Schlitten 402 und 404 trägt zwei Seherwerkzeuge 406, jedoch kann, falls bevorzugt, auch ein einziges Werkzeug auf jedem Schlitten verwendet werden.

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Der Zylinder eines ersten frei angeordneten hydraulischen Stellglieds "408 ist durch einen ringförmigen Flansch 410 an einem Block 412 befestigt, welcher durch zwei Stangen 414 mit dem un-.teren Schlitten 404 verbunden ist. Die Stangen 414 reichen in Gleitverbindung durch den oberen Schlitten 402 und ein Haupt 416 verläuft transversal zum Support 12. Die Kolbenstange des Stellglieds 408 ist am oberen Schlitten 402 befestigt.

Zwei je an Stangen 420 angeordnete Anschläge 418 sind am Haupt 416 befestigt und sind verschiebbar durch den oberen Schlitten 402 gesteckt, um die Bewegung der Schlitten 402, 404 zu begrenzen, so daß die Scherwerkzeuge 406 in bezug auf die zentrale Längsachse des Werkstücks 50 zentriert werden.

Das Querhaupt 416 ist durch Bolzen 422 (siehe Fig. 5) mit den Kolbenstangen eines zweiten und dritten hydraulischen Stellglieds (nicht gezeichnet) verbunden, welche am Support 12 angeordnet sind, so daß sie relativ zur Einspanneinrichtung und parallel zu deren Bewegungsrichtung bewegbar sind. Andere Bewegungen als in dieser Richtung werden durch zwei Stangen 424 verhindert, die durch Muttern 426 am Querhaupt 416 befestigt sind. Die Stangen 424 sind jede in einer sich durch einen fest am Support 12 angeordneten Block 428 erstreckenden Bohrung verschiebbar angeordnet.

Ein Bauteil 430 ist ebenfalls am Block befestigt und trägt nicht dargestellte Nockenglieder zur Betätigung von Grenzlagenschaltern (nicht gezeichnet), die durch eine am Querhaupt 416 befestigte Platte 432 getragen werden.

Nicht dargestellte Grenzlagenschalter sind auch dem zweiten und dem dritten hydraulischen Stellglied (nicht gezeichnet)

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zugeordnet.

An jeder Seite des Supports 12 ist ein mit diesem bei 436 verbolztes Stützglied 434 angeordnet. Jedes Stützglied weist einen vorderen sich nach innen gegen die zentrale Längsachse der Werkstücke 50 und 52 erstreckenden Abschnitt 438 auf.

Jeder Scherwerkzeugschlitten 402 und 404 hat seitliche Vorsprünge 403, 405, welche sich von jeder Seite eines jeden Schlittens 402, 404 bis hinter die Abschnitte 438 erstrecken. Somit kann der Abschnitt 438 eines jeden Stützglieds 434 eine zu große Bewegung des Scherwerkzeugs 400 weg von der Einspanneinrichtung verhindern und wirkt somit als Puffer für die Scherwerkzeugschlitten, falls die Einspanneinrichtung ihre Bewegungsbegrenzung gegen den Klemmbock überschreiten sollte.

Arbeitsweise:

In Fig. 4 ist die Einspanneinrichtung dargestellt, die mit ihren Klauen 354 das im allgemeinen zylinderförmige Werkstück 50 aufnimmt, wobei das linke Ende des Werkstücks 50 an der Fläche 378 der Ausnehmung 380 in der Spindel 352 anliegt. Wahlweise kann das linke Ende des Werkstücks 50 an der Fläche eines Zwischenglieds oder eines Gegenhalters (nicht gezeichnet), welcher seinerseits mit der Fläche 378 der Ausnehmung 380 zusammenwirkt, anliegt.

Der Stellring 364 befindet sich aufgrund der Wirkung der Federglieder in seiner äußersten linken Stellung. Somit werden die Klauen 354 alle nach innen gedrückt, und greifen wegen der geneigten Gleitbahnen 358 und der Gleitkörper 360 das Werkstück 50.

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Das Werkstück 52, dessen rechtes Ende gegen einen Anschlag, wie etwa einem Bock 40 in Fig. 1, anliegt, wird in den Klemmbacken 386 aufgenommen.

Die Schweißung wird ausgeführt und es bildet sich ein äußerer Gratring 439 um die Schweißzone 440.

Nachdem die Schweißung ausgeführt ist, werden die Stellglieder 366 in Betrieb gesetzt, um den Stellring 364 nach rechts zu verschieben und aufgrund der Gleitbahnen 358 und des Gleitkörpers 360 die Klauen 354 zur Lösung des Werkstücks 50 zu betätigen. Die Hydraulikeinheit (beispielsweise Hydraulikeinheiten 24, 26 in Fig. 1) wird dann unter Druck gesetzt und bewegt die Einspanneinrichtung nach links um Kaum für die sich nach innen gegen das Werkstück 50 zu bewegenden Schlitten 402, 404 zu schaffen.

Die zweiten und dritten Stellglieder werden dann zur Bewegung des Querhaupts 416 und somit der Schlitten 402, 404 und der Stellglieder 408 über das Vorderteil der Einspanneinrichtung hinaus betätigt. Das Stellglied 408 wird dann zum Verfahren der Schlitten 402 und 404 gegen das Werkstück 50 in Gang gesetzt. Dabei . hebt der Zylinder des Stellglieds 408 den Schlitten 404 und die Kolbenstange schiebt den Schlitten 402 nach unten. Zentrierung und Begrenzung der Bewegung der Schlitten 402 und 404 wird durch die Anschläge 418 bewirkt. Vorzugsweise wird die Einwärtsbewegung der Scherwerkzeuge begrenzt, um sicherzustellen, daß sie mit einem gleichen geringen Abstand zur Außenfläche der verschweißten Werkstücke angeordnet sind. Dies gewährleistet, daß der Grat symmetrisch abgearbeitet wird. Da der Grat vorzugsweise dann bearbeitet wird, wenn er noch heiß und plastisch ist, sichert diese Begrenzung, daß die Scherwerkzeuge nicht mit

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dem kalten Metall in Berührung gelangen.

Sobald die Schlitten 402 und 404 in Stellung gefahren sind, werden die zweiten und dritten Stellglieder zurückgefahren und lassen die Schlitten 402 und 404 gegen das Ende der Hülse 368 anliegen. Der Support 12 wird dann durch die Hydraulikeinheit nach rechts bewegt, so daß die Hülse 368 die Scherwerkzeuge 406 über die Schweißzone 440 zur Entfernung des sich während des Schweißens darauf gebildeten Grats schiebt. Die Scherwerkzeuge 406 sind derart geformt, daß sie den Grat in zwei Teile spalten, sowie daß sie ihn vom geschweißten Bauteil abscheren.

Die Reaktionskraft während des Abscherens wird durch die die Schlitten 402 und 404 berührende Hülse 368 auf die Spindel 352 geleitet.

Nach Abtrennung des Grats wird vom Stellglied 408 Druck genommen und die zweiten und dritten Stellglieder sowie die Einspanneinrichtung werden nach links in ihre Ausgangsstellungen bewegt. Reibungswiderstand, insbesondere im Schweißbereich, verursacht die Bewegung des Querhaupts 416 hinter der Einspanneinrichtung relativ weg vom vorderen Abschnitt der Einspanneinrichtung. Falls der Widerstand ganz hoch ist, wirken die Seitenabschnitte 403 und 405 der Schlitten 402 und 404 mit den vorderen Abschnitten 438 der Sttitzglieder 434 zusammen und ist somit ihr Bewegungsweg vor der Einspanneinrichtung begrenzt. Das Stellglied 408 wird dann betätigt, um die Schlitten 402 und 404 aus ihren Parkstellungen zu bewegen. Die zweiten und dritten Stellglieder werden in Gang gesetzt und stellen das Querhaupt 416 gegen die Einspanneinrichtung. Die Klemmbacken 386 werden dann gelöst und das zusammengeschweißte Bauteil

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her ausgenommen.

Schließlich werden neue Werkstücke in die Klemmbacken 386 eingelegt, die dann geschlossen werden und nach Schließen der Klauen 354 durch Enterregung der Stellglieder 366 kann ein neuer Schweißvorgang beginnen.

Die Werkzeugschlitten werden nur durch das Stellglied 408 während des SeherVorganges in Stellung gehalten. In einer wahlweisen Ausführungsform sind halbkreisförmige Vorsprünge 442 und 444, die in gestrichelter Linie in Fig. 4 eingezeichnet sind und jeweilig durch die Schlitten 402 und 404 getragen werden, von komplementärer Gestalt zur an der Vorderseite der Hülse 36 8 und der Klauen 354 ausgebildeten Ausnehmung 446. Wenn somit die zweiten und dritten Stellglieder das Querhaupt 416 gegen die Einspanneinrichtung zurückziehen, greifen unmittelbar vor dem Schervorgang die Vorsprünge 442, 444 in die Ausnehmung 446.

In nicht dargestellten entweder auf Einenden-Reibschweißmaschinen mit verschiebbarem Support oder auf Reibschweißmaschinen mit festem Haupt anwendbare Abänderungen können die Gratentfernungseinrichtungen auf dem Aufbau angeordnet sein, welcher den das Werkstück drehfest haltenden Klemmbock beinhaltet (beispielsweise Aufbau 16 in Fig. 1 oder Aufbau 116 in den Fig. 2 und 3). Bei diesem Aufbau wird nach Ausführung der Schweißung der Klemmbock gelöst und dann der Support oder der Klemmbock weggefahren, um die Einsetzung des Werkzeugs zur Gratentfernung zwischen Grat und Klemmbock zu gewährleisten.

Im Falle der Einenden-Reibschweißmaschine mit verschiebbarem Support würden bei Wegfahren des Supports die verschweißten Werkstücke mitbewegt werden, wodurch sich der Grat vom festen Klemmbock wegbewegt.

Im Falle der Reibschweißmaschine mit festem Haupt würde der Klemm-

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bock vom Grat wegbewegt werden, da die zusammengeschweißten Werkstücke noch durch die Einspanneinrichtung des festen Hauptes gehalten werden. Dabei ist der Aufbau 116 am Kolbenstößel 126 angelenkt, so daß er mit diesem zurückgefahren wird, wenn die Hydraulikeinrichtung den Kolbenstößel zurückfährt.

In einer weiteren Ausgestaltung kann die Gratentfernungseinrichtung auf dem Stützrahmen oder an anderen von entweder dem Haupt oder dem Aufbau unabhängigen Bauteilen montiert sein.

In einer weiteren Ausgestaltung kann die Gratentfernungseinrichtung in einem Winkel in Stellung bringbare Werkzeuge umfassen.

In Fig. 6 sind zwei halbkreisförmige Scherwerkzeuge 538 und 540 dargestellt, die jeweilig durch Platten 530 und 532 getragen werden, welche jeweilig um zur Rotationsachse der Einspanneinrichtung der Maschine parallele Achsen 534 und 536 schwenkbar sind. Die Platten 530 und 532 treffen bei Flächen 544 in ihren Arbeitsstellungen aufeinander.

Die Platten 530 und 532 sind um jeweilige Wellen 550, 552, die als Achsen 534 und 536 definiert sind, aus ihren ArbeitsStellungen nach außen schwenkbar. Die Wellen 550, 552 können sich beispielsweise vom Support nach vorne entlang der oben beschriebenen zweiten und dritten Stellglieder erstrecken und die Platten können entlang den Wellen 550, 552 durch diese Stellglieder bewegbar sein. Durch separate Stellglieder können die Platten in und aus ihrer Arbeitslage am Grat schwenkbar sein.

In der Aus füh rungs form nach Fig. 1, wie verstärkt in Fig. 4 und 5, ist festzustellen, daß zwischen den Vorderflächen der Ein-

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spannklauen und den hinteren Flächen der:Schlitten 402 und 404 ein kleines Spiel (von ungefähr 0,5 mm, jedoch nicht gezeichnet) vorhanden ist, so daß die durch die Scherwerkzeuge aufgebrachte Belastung nicht auf die Einspannklauen gegeben wird, außer bei außergewöhnlichen Umständen. Normalerweise wird die gesamte Belastung durch die Hülse 368 aufgenommen.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann der Grat durch ein Werkzeug abgearbeitet werden, welches lediglich den Ring an einem Punkt aufreißt, so daß der Ring am verschweißten Bauteil verbleibt und mit diesem von der Reibschweißmaschine weggenommen wird. Dies ist insbesondere bei automatischen Reibschweißmaschinen vorteilhaft, da dies die Entfernung eines Grats von der Reibschweißmaschine erleichtert.

Die vorderen Abschnitte oder Punkte der Scherwerkzeuge können zum Einfahren in den Spalt zwischen den Klemmbacken 386 (Fig.4) derart angeordnet sein, daß die Werkstücke sehr nah an der Schweißzone 440 ergriffen werden und die vordere Kante des Werkzeug dennoch nach rechts über den rechten Rand der Schweiß zone 440 fahren kann, um ein vollständiges Abtrennen des Grats zu bewerks te lügen.

Die Werkzeuge können während des Betriebs der Reibschweißmaschine einfach ersetzt werden. Dies ist von Bedeutung, da der Werkzeugverschleiß groß ist und ein Nachschleifen der Schneidflächen in Abständen notwendig ist.

Die Schlitten 402 und 404 sind derart breit, daß nach Einfahren

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der Schlitten zwischen Hülse 368 und Grat 439 die Rückfahrbewegung des Supports 12 das vollständige überfahren der Scherwerkzeuge 406 über die Schweißzone 440 bedingt, sodaß der Grat vollständig abgeschert wird. In anderen Worten, wenn also der Support nach Ausführung der Schweißung zurückfährt und nach Lösung der Einspanneinrichtung, wird die Endfläche 378 der Ausnehmung 380 in der Spindel 352 auf einen bestimmten Abstand vom linken Ende des Werkstücks 52 zurückgezogen. Die Breite der Werkzeugschlitten 402 und 404 ist also derart, daß das Schneidwerkzeug während der Vorwärtsbewegung des Supports 12 über eine Distanz, die kleiner als dieser bestimmte Abstand ist, die Schweißzone 440 vollständig überfährt.

-Patentansprüche-

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Claims

Patentansprüche

1.'Verfahren zur Entfernung eines beim Reibschweißen gebildeten Schweißgrats, wobei zum Reibschweißen ein erstes Werkstück in Reibkontakt mit einem zweiten Werkstück gedreht wird und die in Supporten gehaltenen Werkstücke durch eine Relativbewegung der Supporte zueinander unter Druck miteinander verschweißt werden, gekennzeichnet durch nachfolgende Verfahrensschritte

- öffnen einer Werkstückeinsparineinrichtung (14) des einen Supports (12) nach Bildung des Grats (439),

- relatives Auseinanderbewegen von Support (12) und Grat (439),

- Einsetzen eines Scherwerkzeugs (60) in den dabei zwischen Support (12) und Grat (439) entstehenden Zwischenraum,

- relatives Bewegen von Grat (439) und Support (12) zueinander, so daß das Scherwerkzeug (60) über die Schweißzone (440) gefahren und der Grat (439) an der Schweißzone abgearbeitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Scherwerkzeug (60) während des Abarbeitens des Grats (439) wirkenden Kräfte unabhängig von der jeweiligen Werkstückeinspanneinrichtung (14) auf den Support (12) übertragen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grat (439) durch das Scherwerkzeug (60) in zwei Teile getrennt und die beiden Teile vor Entnahme der miteinander ver-

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schweißen Werkstücke (50, 52) aus der Reibschweißmaschine von den verschweißten Werkstücken abgelöst werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grat (439) in einem Stück abgearbeitet und auf den verschweißten Werkstücken (50, 52) gehalten und zusammen mit diesen aus der Reibschweißmaschine entnommen wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Bewegen des Scherwerkzeugs (60) relativ zum Support (12) vor Einsetzen des Scherwerkzeugs in eine zur relativen Rotationsachse (15) der Werkstücke (50, 52) parallelen Richtung.

6. Reibschweißmaschine mit zwei mittels eines Druckkolbens entlang eines Stützrahmens bewegbaren, jeweils eine Einspanneinrichtung umfassenden Supporten, wobei die Reibschweißmaschine einen Antrieb zur Drehung einer der Werkstückeinspanneinrichtungen sowie ein entlang der Rotationsachse der einen Werkstückeinspanneinrichtung relativ zu einer Schweißzone zwischen zwei Werkstücken bewegbares Scherwerkzeug zur Entfernung eines Grats von der Schweißzone aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Scherwerkzeug (60) durch einen Trägeraufsatz (414, 416) geführt ist, welcher das Scherwerkzeug in und aus einer Arbeitsstellung zwischen Support (12) und Schweißzone (440) bewegt, sowie daß das Scherwerkzeug (€0) in einer zur Rotationsachse (15) parallelen Richtung derart breit ausgebildet ist, daß das Scherwerkzeug (60) nur nach Relativbewegung von Support (12) und Schweißzone (44O) voneinander in seine Arbeitsstellung bewegbar ist, und daß zum anderen aufgrund der nachfolgenden Relativbewegung von Support (12) und Schweißzone (44O) zueinander der Support (12) mit dem Scherwerkzeug (60) zusammenwirkt und dieses über die Schweißzone (440) fährt.

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7. Reibschweißmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Support (12) die drehbare Werkstückeinspanneinrichtung (14) sowie ein Druckglied umfaßt, welches sich durch die drehbare Werkstückeinrichtung (14) erstreckt und gegen-eine Spindel (352) anliegt, auf welche die Einspanneinrichtung (14) angeordnet ist, und daß das Scherwerkzeug (60) in einer Stellung mit dem Druckglied zusammenwirkt.

8« Reibschweißmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckglied als eine Schlitze (370) aufweisende Hülse (368) ausgebildet ist, durch welche sich Einspannbacken (354) der Einspanneinrichtung (14) erstrecken.

9. Reibschweißmaschine nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägeraufsatz (414, 416) ein erstes das Scherwerkzeug (60) parallel zur Rotationsachse (15) der Werkstückeinspannvorrichtung (14) bewegbares Stellglied sowie ein zweites das Scherwerkzeug (60) in und aus seiner Arbeitsstellung bewegbares Stellglied (408) aufweist.

10. Reibschweißmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Scherwerkzeug (60) zwei einander gegenüber angeordnete Schlitten (402, 404) umfaßt, welcher jeder Schermesser (406) aufweist, wobei ein Schlitten-(404) an durch einen Block (412) miteinander verbundenen Zugstangen (414) befestigt ist und der andere Schlitten (402) relativ zu den mit dem Support (12) befestigten Druckgliedern (438) bewegbar ist.

11. Reibschweißmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibschweißmaschine als Zweienden-Reib-

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schweißmaschine ausgebildet ist, welche zwei äußere JSupporte (12), welche jede eine drehbare Werksttickeinspanneinrichtung (14) umfassen und jeweils durch einen Druckkolben (24, 26) bewegbar sind, sowie einen Zwischenaufsatz (16) aufweisen, welcher eine nicht drehbare Werkstückeinspanneinrichtung für ein Werkstück (52) umfaßt, und daß zwei durch jeweilig einen Trägeraufsatz (414, 416) geführte Scherwerkzeuge (60) vorgesehen sind, welche die Scherwerkzeuge (60) in und aus ihre Arbeitsstellungen zwischen jeweilig dem äußeren Support (12) und der Schweißzone (440) bewegen.

Starnberg, den 28. September 1976/1056d

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