DE2727595A1

DE2727595A1 - Schweissgeraet

Info

Publication number: DE2727595A1
Application number: DE19772727595
Authority: DE
Inventors: Thomas D Parrish
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-08-05
Filing date: 1977-06-20
Publication date: 1978-02-09
Also published as: GB1541384A; US4030658A; CA1050790A

Description

ein zweiter Werkstückhalter, der ein nicht drehbares Werkstück enthält, betätigt, tun die beiden Werkstücke für eine bestimmte Zeitdauer gegeneinander zu drücken. Danach wird die Kupplung gelöst, die Bremse betätigt, und die Werkstückhalter werden mit großem Druck gegeneinander gedrückt, um eine schmiedeartige Schweißung der beiden Werkstücke zu bewirken. Danach wird der Schmiededruck aufgehoben und die Schweißung ist beendet.

Das Trägheitsschweißgerät unterscheidet sich von dem Reibungsschweißgerät hauptsächlich dadurch, daß das TrHgheitsschweißgerät ein Schwungrad hat, das an der drehbaren Werkstückspindel angeordnet ist, um die für einen Schweißzyklus erforderliche Energie zu speichern. Im Betrieb verwendet das TrägheitsschweißgerSt eine hydraulische Pumpe, um bis zu vier Hydraulikmotoren zu speisen, die mit der Spindel gekuppelt sind. Zunächst sind alle Motoren mit der Spindel gekuppelt, um das maximale Drehmoment zur Beschleunigung der Spindel und des zugehörigen Schwungrades zu erzeugen. Wenn die Spindel beschleunigt wird, löst ein Steuermechanismus einen Motor von der Spindel. Bei voller Geschwindigkeit werden alle Motoren gelöst und ein Schmiededruck wird zu diesem Zeitpunkt auf die Werkstücke ausgeübt, um sie zu schweißen. Während der Schweißphase wird die Schwungradenergie verwendet, um die Schweißtemperatur zu erzeugen, wodurch eine Verzögerung der Spindel bewirkt wird. Wenn die Spindel bis zu dem Punkt langsamer wird, wo sich die Schweißstelle erhärtet, wird die Restenergie von den beiden geschweißten Werkstücken aufgenommen.

Jeder dieser Reibungs- und Trägheitsschweißvorgänge erzeugt gute Schweißungen, hat jedoch bestimmte Nachteile. Sc ist z.B. bei dem Reibungsschweißgerät das Schwungrad direkt mit dem Antriebsmotor gekuppelt, so daß der Motor während der Anfangsdrehung des Schwungrades und

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während seines Energieersatzes nach der Durchführung einer Schweißung erheblich belastet wird. Bei einem typischen Schweißgerät verringern die zum Antrieb des Schwungrades verwendeten Motoren die Belastung des Antriebsmotors / jedoch verursacht die Verwendung mehrerer Motoren und ihrer zugehörigen Steuermechanismen eine erhebliche Teuerung. Außerdem erfordert die Notwendigkeit, das Schwungrad nach jedem Trägheitsschweißvorgang wieder anzulassen, eine beträchtliche Zeitdauer, so daß die Anzahl der Schweißungen begrenzt wird, die in einer bestimmten Zeitperiode durchführbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schweißgerät zu schaffen, das auf Trägheits- oder Reibungsschweißgeräte anwendbar ist, die Nachteile der bisher erhältlichen Antriebsmechanismen zu vermeiden und ein Gerät zu schaffen, das übliche, leicht erhältliche Bauelemente verwendet, so daß Einsparungen möglich sind.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der anliegenden Zeichnung beispielsweise erläutert, die das Schweißgerät schematisch darstellt.

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Das Schweißgerät der Erfindung ist insbesondere zur Verwendung mit einem üblichen Reibungsschweißgerät geeignet, das eine Drehspindel 1 hat, an deren einem Ende sich ein Werkstückspannfutter 2 befindet, in dem ein Werkstück 3 lösbar festgeklemmt werden kann. Gegenüber dem Spannfutter 2 befindet sich ein zweites Spannfutter 4, in dem ein Werkstück 5 lösbar festgeklemmt werden kann. Vorzugsweise wird das Spannfutter 4 von einer nicht drehbaren Welle 6 getragen, die sich in einen Druckströmungsmittelzylinder

7 erstreckt, in dem sich ein axial verschiebbarer Kolben

8 befindet. Der Zylinder 7 ist an einer geeigneten Halterung 9 befestigt und hat öffnungen für die Aufnahme von Druckströmungsmittelleitungen 10, die über eine geeignete Ventileinrichtung (nicht gezeigt) an eine Druckströmungsmittelguelle anschließbar ist, um hin- und hergehende Bewegungen des Kolbens 8 zu bewirken und das Spannfutter 4 relativ zu dem Spannfutter 2 hin und her zu bewegen.

An der Spindel 1 ist eine Riemenscheibe 11 befestigt, um die ein Antriebsriemen 12 läuft, der auch über eine Riemenscheibe 13 läuft, die an einer Welle 14 befestigt ist. Die Anordnung ist derart, daß die Drehung der Welle 14 auf die Spindel 1 übertragen wird. Die Welle 14 kann mit einer Bremse 15 versehen sein, durch die die Drehung der Welle 14 und der Spindel 1 beendet werden kann.

Das insoweit beschriebene Gerät ist im wesentlichen üblicher Art und wirkt mit dem im folgenden beschriebenen Schweißgerät zusammen.

Das Schweißgerät der Erfindung hat eine Antriebsübertragungsvorrichtung, durch die die Spindel 1 und das Werkstück 3 gedreht werden können. Die Antriebsvorrichtung besteht aus einem Elektromotor oder einem anderen geeigneten Antriebsmotor 16, dessen Ausgangswelle 17 über eine Antriebsübertragungseinrichtung mit der

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Spindel 1 verbunden ist. Die Antriebsübertragungseinrichtung hat die zuvor erwähnten Teile 11 bis 14 und eine zusätzliche Einrichtung mit einem Drehmomentwandler 18, der mit der Welle 17 verbunden ist. Der Drehmomentwandler ist mit einer Welle 19 verbunden, an der eine Riemenscheibe 20 befestigt ist, um die ein Antriebsriemen 21 läuft. Der Riemen 21 läuft auch um eine Riemenscheibe 22, die an einer Schwungradwelle 23 befestigt ist, an deren freiem Ende ein Schwungrad 24 befestigt ist.

Das Schwungrad 23 ist mit der Eingangsseite eines Regelgetriebes 25 verbunden, dessen Ausgangsseite durch eine Welle 26 mit der Welle 14 über eine Kupplung 17 verbunden ist. Der Drehmomentwandler 18, die Elemente 19 bis 23 und die Elemente 25 bis 27 brauchen nicht getrennte Einheiten zu sein, sondern können eine Anordnung bilden, die in einer üblichen Kraftfahrzeugtransmission 28 enthalten sind.

Zum Betrieb des Gerätes werden Werkstücke 3 und 5 in ihren Spannfuttern 2 und 4 einander gegenüber im Abstand voneinander angeordnet. Der Antriebsmotor 16 wird angelassen, um die Welle 14 über das Getriebe 28 und die Spindel 1 über den Riemen 12 zu drehen. Wenn die Spindel 1 die vorgeschriebene Drehzahl erreicht, wird die Welle 6 in der Zeichnung nach links verstellt, um eine Verbindung zwischen den Werkstücken 3 und 5 herzustellen. Da sich das Werkstück 5 nicht dreht, bewirkt die Verbindung zwischen den Werkstücken eine Reibung, die ausreichend Wärme erzeugt, um das Metall der Werkstücke an ihrer Zwischenfläche zu erweichen. Nach einer bestimmten Zeitperiode wird die Kupplung 27 gelöst, so daß die Spindel 1 von der Antriebsübertragungseinrichtung gelöst wird, worauf der Zylinder betätigt wird, um einen Schmiededruck auf die Werkstücke auszuüben. Nach dem Lösen der Spindel von ihrer Antriebsübertragungseinrichtung wird die Drehzahl verringert und die Drehung kann entweder mittels

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der Bremse 15 oder des Drehwiderstandes beendet werden, der sich durch die Verfestigung des Metalls an der Zwischenfläche der Werkstücke 3 und 5 ergibt.

Eine besonders vorteilhafte Eigenschaft der erläuterten Konstruktion besteht darin, daß der Drehmomentwandler 18 zwischen dem Antriebsmotor 16 und dem Schwungrad 24 angeordnet ist. Diese Anordnung ermöglicht es, die während des Schweißvorganges vom Schwungrad aufgenommene Energie während der Zeit durch den Antriebsmotor 16 zu ersetzen, wenn die Kupplung 17 ausgerückt ist und die Werkstücke durch andere zu schweißende ersetzt werden.

Eine weitere wichtige Eigenschaft der erläuterten Konstruktion besteht darin, daß das Regelgetriebe 25 zwischen dem Schwungrad 24 und der Spindel 1 angeordnet ist. Bei dieser Anordnung kann das Schwungrad unabhängig von der Tatsache, daß die maximale Drehzahl der Spindel 1 bei Werkstücken verschiedener Größe oft verschieden sein muß, mit seiner Nenndrehzahl betrieben werden.

Die Verwendung eines Drehmomentwandlers hat den Vorteil, daß die Belastung des Antriebsmotors 16 während des Beginns der Drehung der Schwungscheibe 24 und während der Schwungrad-Energieentnahme ebenso wie während der Zeit minimal sein kann, die erforderlich ist, um das Schwungrad nach dem Schweißvorgang wieder auf seine vorgeschriebene Drehzahl zu bringen. Der Antriebsmotor 16 kann daher eine geringere Kapazität haben und ist daher billiger als bisher für die gleiche Schweißleistung verwendete Motoren.

Außerdem schafft die Verwendung einer Standard-Kraftfahrzeugtransmission als Teil der Antriebsübertragungseinrichtung eine relativ billige, in Massenproduktion herstellbare Anordnung, die eine große Kapazität für

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Schwelßvorgänge hat und leicht erhältlich 1st.

Das beschriebene Schweißgerät 1st auf ein Trägheitsschweißgerät ebenso wie auf das beschriebene Reibungsschweißgerät anwendbar. Das dargestellte Gerät kann von einen Reibungsschweißgerät In ein Trägheitsschweißgerät dadurch umgewandelt werden, daß ein Schwungrad 30 (gestrichelt gezeigt) an der Spindel 1 angeordnet und die Bremse 15 weggelassen wird. In beiden Fällen bleibt der Antriebsmechanismus der gleiche.

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Claims

Dr.-Ing. Dr. jur. VOLKMAR TETZNER RECHTSANWALT und PATENTANWALT LM 3928 Thomas D. Parrish Flushing, Michigan / USA Schweißgerät Patentansprüche

1. Schweißgerät zum Zusammenschweißen zweier Werkstücke, die einander gegenüberliegend von relativ drehbaren Spannfuttern gehalten sind, von denen eines durch eine Antriebsübertragungseinrichtung gesondert mit einem Antrieb verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsübertragungseinrichtung (28) ein Schwungrad (24), einen Drehmomentwandler (18) zwischen dem Schwungrad und dem Antrieb (16) und eine Kupplung (27) zwischen dem Schwungrad und einem der Spannfutter (3, 5) zur wahlweisen Verbindung und Lösung des Antriebs (16) mit und von einem der Spannfutter aufweist.

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ORIGINAL INSPECTED

2. Schweißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bremse (15) zwischen der Kupplung (27) und einem der Spannfutter (3, 5) angeordnet ist.

3. Schweißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Antriebsübertragungseinrichtung (28) ein Regelgetriebe (25) aufweist.

4. Schweißgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelgetriebe (25) zwischen dem Schwungrad (24) und der Kupplung (27) angeordnet ist.

5. Schweißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentwandler (18)
Strömungsmittel-betrieben ist.

6. Schweißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Spannfutter (3, 5)
relativ zu dem anderen hin- und herbewegbar ist.

7. Schweißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Schwungrad (30)
an einem der Spannfutter (3, 5) angeordnet ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schweißgerät, das in einer Reibungs- oder Trägheitsschweißmaschine verwendbar ist. Bei einem üblichen Schweißgerät wird eine drehbare Spindel mit einem Werkstückspannfutter oder -halter von einem Motor über eine elektrische Kupplungs-Bremseinheit angetrieben, um das Werkstück mit einer bestimmten Geschwindigkeit zu drehen. Nach einer bestimmten Zeit wird

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