DE3703627A1 - Kaltpress-stumpfschweissmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kaltpreß-Stumpfschweißmaschine mit zwei Paaren von die miteinander zu verschweißenden Werkstücke bzw. Werkstückenden in einander zugeordneten, z.B. rillenför­ migen Aussparungen aufnehmenden und zur Einspannung der Werk­ stücke gegeneinander verschiebliche Spannbacken und einer Staucheinrichtung, mit welcher die zu verschweißenden Werk­ stückenden während des Schweißvorganges aufeinanderzu und ge­ geneinander zur Stauchung bewegbar sind.

Bei derartigen bekannten Kaltpreß-Stumpfschweißmaschinen wird das Spannen der Werkstücke und das Stauchen beim Schweißvorgang durch unterschiedliche Bedienungselemente erreicht. Derartige Maschinen haben daher einen verhältnismäßig komplizierten Aufbau und erfordern eine umständliche Bedienung. Dies ist insbesondere dann nachteilig, wenn in der Praxis beim Schweißprozeß der Spann- und Stauchvorgang mehrfach wiederholt und die Werkstücke nachgeführt werden müssen.

Aus der DE-PS 17 77 177 ist eine Kaltpreß-Stumpfschweißmaschine bekannt, bei welcher durch schräge Druckflächen erst der Spann­ druck und nach Zustandekommen eines Reibungsschlusses der Stauchdruck aufgebaut wird. Diese Lösung erfordert daher ein hohes Maß an Präzision und eine massive Bauweise, weil hohe Drücke aufgebracht werden müssen. Die Drücke müssen außerdem höher sein als bei Einspannung und Stauchung mit gesonderten Bedienungselementen, weil bei der Kraftübertragung über die schrägen Druckflächen ein hohes Maß an Reibungsverlusten ent­ steht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kaltpreß- Stumpfschweißmaschine der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, welches die genannten Nachteile nicht aufweist und insbesondere hinsichtlich konstruktivem Aufbau und Betätigung vereinfacht und damit hinsichtlich ihres Gebrauchszweckes verbessert und kosten­ günstiger gestaltet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch ge­ löst, daß jedes der Paare von Spannbacken an einem von zwei gegeneinander beweglichen Stauchgliedern angeordnet sind und eine Gelenkhebelanordnung vorgesehen ist, deren Gelenkhebel einerseits mit den beweglichen Spannbacken der Spannbackenpaare und andererseits mit einer Betätigungseinrichtung derart ver­ bunden sind, daß bei Betätigung ein und derselben Betätigungs­ einrichtung zunächst bewegliche Spannbacken bis zum Einspannen der Werkstücke gegen jeweils feststehende Spannbacken verschoben und dann die Stauchglieder zur Einleitung des Stauchvorganges aufeinanderzu bewegt werden.

Dadurch wird es ermöglicht, bei einem Schweißvorgang das Ein­ spannen und Stauchen der Werkstücke nur mit einer einzigen Betätigungseinrichtung durchzuführen, wobei mehrere Einspann- und Stauchvorgänge unmittelbar aufeinander folgen können. Mit der Betätigung der einzigem Betätigungseinrichtung können die zu verschweißenden Werkstücke nämlich zunächst in den beiden Spann­ backenpaaren festgespannt und unter Fortsetzung der Betätigung der erforderliche Stauchdruck beim Schweißen aufgebracht werden. Mittels der Gelenkhebelanordnung wird erst der Spanndruck und, nachdem die miteinander zu verschweißenden Werkstücke einge­ spannt sind, der erforderliche Stauchdruck aufgebaut. Dies kann beispielsweise durch Abgleich von federelastischen Elementen bewerkstelligt werden, welche zwischen den Stauchgliedern sowie zwischen den Spannbacken wirksam sind. Dadurch ist die erfin­ dungsgemäße Maschine einfach aufgebaut, gering im Gewicht und sie erlaubt ein schnelles Arbeiten. Sie ist daher kostengünstig in der Herstellung und in der Betriebsweise.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungs­ gedankens sind die Stauchglieder zangenschenkelartig ausgebildet sowie an einem Ende schwenkbar gelagert, während an ihrem je­ weils die freien Enden aufweisenden Schenkelbereichen die Spannbacken angeordnet sind sowie die Gelenkhebel angreifen.

Zur Sicherung des selbsttätigen Übergangs vom Spannen der Werkstücke zum Stauchen ist gemäß einem weiteren Erfindungs­ merkmal vorgesehen, daß zwischen den beiden Stauchgliedern ein bei der Stauchbewegung auf Druck beanspruchtes federelastisches Element angeordnet ist, deren Kraft kleiner als die zum Stauchen erforderliche Kraft, jedoch größer als die zum Gegeneinander­ schieben der Spannbacken und Einspannen der Werkstücke erfor­ derliche Kraft ist. Damit werden die Stauchglieder zur Ausübung des Stauchvorganges erst zusammengedrückt, wenn die Spannbacken bereits ihre Einspannlage eingenommen haben und die Werkstücke reibschlüssig in den Spannbackenpaaren gehalten sind.

Eine besonders günstige Funktionsweise wird dann sichergestellt, wenn gemäß einer weiteren Verbesserung der Erfindung die Ge­ lenkhebelanordnung aus einem Paar von jeweils zwei derart unter einem Winkel gelenkig miteinander verbundenen Gelenkhebeln besteht, daß die Gelenkhebelanordnung bei Betätigung der Be­ tätigungseinrichtung eine Kniehebelwirkung ausübt, und zwar vorzugsweise derart, daß sich bei zunehmendem Betätigungsweg das Verhältnis zwischen Stauchdruck zu Spanndruck vergrößert.

Die erfindungsgemäße Maschine arbeitet besonders günstig, wenn die Gelenkhebelanordnung hinsichtlich Kniehebelwirkung so an­ geordnet und dimensioniert ist, daß bei zunehmendem Stauchweg durch die Kniehebelwirkung der Gelenkhebelpaare das Verhältnis Stauchdruck zu Spanndruck steigt, wodurch die Schweißleistung erhöht wird. Wenn das Schweißgut erst einmal angestaucht ist, stützt dieses sich zusätzlich durch den Stauchgrat an den Spannbacken ab und wird am Durchrutschen gehindert. Der an­ fängliche Spanndruck wird dann im weiteren Ablauf nicht mehr voll benötigt. Dem entgegen wird der erforderliche Stauchdruck umso größer, je weiter der Schweißablauf und damit je breiter der ringförmige Schweißgrat geworden ist.

Dies kann auf einfache Weise im wesentlichen dadurch reali­ siert werden, daß die mit dem beweglichen Spannbacken ver­ bundenen Gelenkhebel im wesentlichen in Verschieberichtung der Spannbacken verlaufen und die sich anschließenden Gelenkhebel in einem spitzen Winkel zueinander und in einem stumpfen Winkel jeweils zur Verschieberichtung stehen.

Ein weiteres Erfindungsmerkmal besteht darin, daß zwischen der Betätigungseinrichtung und den feststehenden Spannbacken wenigstens ein bei Betätigung der Betätigungseinrichtung auf Druck beanspruchtes federelastisches Element angeordnet ist. Hierdurch werden bei Zurückführung der Betätigungseinrichtung in ihre Ausgangsstellung die Spannbackenpaare drucklos und die Stauchglieder in ihre Ausgangsstellung gebracht.

Dieser Gedanke kann praktisch auf einfache Weise beispiels­ weise dadurch verwirklicht werden, daß ein federelastisches Element jeweils zwischen den zusammenarbeitenden Spannbacken, zwischen den beweglichen Spannbacken und der Gelenkhebelan­ ordnung, zwischen den beiden hintereinander angeordneten Gelenkhebeln und/oder zwischen Gelenkhebelanordnung und Be­ tätigungseinrichtung angeordnet ist.

Um eine Betätigung von Hand zu erleichtern, kann zwischen Ge­ lenkhebelanordnung und Betätigungseinrichtung ein Unter­ setzungsgetriebe vorgesehen sein.

Abgesehen davon, daß die Betätigung pneumatisch oder hydrau­ lisch erfolgen kann, ist es insbesondere für die Handbetäti­ gung bei einfacher Ausgestaltung von Vorteil, wenn die Be­ tätigungseinrichtung beispielsweise einen zweischenkligen Betätigungshebel aufweisen, dessen einer Schenkel als Hand­ betätigungsschenkel ausgebildet ist und dessen anderer Schenkel auf die Gelenkhebelanordnung einwirkt. Hierdurch kann ebenfalls ein für die Handbetätigung geeignetes Über­ setzungsverhältnis geschaffen werden.

Zweckmäßigerweise ist der als Handbetätigungsschenkel die­ nende Schenkel des Betätigungshebels entgegen der Betäti­ gungsrichtung mittels federelastischem Element, doppelt wirkendem Zylinder od. dgl. abgestützt, so daß bei Druckent­ lastung der Betätigungshebel wieder in seine Ausgangslage zu­ rückgedrückt wird, was der Entspannung der Spannbackenpaare und der Stauchglieder dient.

Die Ausgangslage des Betätigungshebels kann mittels lösbarem Sperrhebel bestimmt sein. Wird der Sperrhebel gelöst, kann der Betätigungshebel auch entgegen seiner Betätigungsrichtung bewegt werden, um die Spannbackenpaare so weit auseinanderzu­ fahren, daß das fertig geschweißte Werkstück der Maschine leicht entnommen werden kann.

Beidseitig der Paare von Spannbacken befinden sich vorzugs­ weise jeweils ein Paar von Klemmbacken, das die eingelegten Werkstücke in zentrischer Lage hält. Dadurch ist ein zeitrau­ bendes Ausrichten der Werkstücke bei Wiederholung des Stauch­ vorganges entbehrlich.

Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Klemmbacken an ihrem an dem Werkstück angreifenden Ende derart ausgebildet sind, daß das jeweilige Werkstück zwar in Stauchrichtung, nicht jedoch in entgegengesetzter Richtung durchrutschen kann. Dadurch kann also das Werkstück jeweils nur axial in Stauch­ richtung verschoben werden, so daß auch bei Wiederholung des Stauchvorganges die Stoßstelle der zu verschweißenden Werk­ stücke mittels der Klemmbackenanordnung selbsttätig immer in der Mitte der Spannbackenpaare gehalten wird.

Für eine Wiederholung des Schweiß- bzw. Stauchvorganges ist es besonders günstig, wenn, wie nach einem weiteren Gedanken der Erfindung vorgeschlagen, eine die beiden Stauchglieder nach Ausführen des Stauchhubes miteinander verriegelnde Verriege­ lungseinrichtung vorgesehen ist, welche vor Ausführen eines erneuten Stauchhubes die beiden Stauchglieder wieder freigibt. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn beim Nachgreifen die Spannbacken drucklos werden und sich vorzugsweise um einen Haarspalt öffnen. Hierdurch wird ein Ausknicken der Werkstücke im Bereich zwischen Spannbacken und Klemmbacken infolge des beim Nachgreifen insbesondere bei extrem dünnen oder sehr weichen Werkstücken auftretenden Staus zwischen den Spann­ backen und Klemmbacken vermieden. Des vor Beginn des erneuten Stauchens durchzuführende Nachgreifen des Werkstückes läuft dabei so ab, daß im Gegensatz zur Ausführung ohne Verriegelung zunächst der Spannhub und zu Ende des Bewegungsablaufs des Nachgreifens bei völlig drucklosem Spanndruck auch der Stauch­ hub zurückgefahren wird. Vorzugsweise werden dabei die Spann­ backen um einen Haarspalt geöffnet, wodurch sichergestellt ist, daß der Spanndruck völlig drucklos ist. Dieses am Ende dieses Bewegungsablaufes sprunghaft einsetzende Nachgreifen hat den weiteren Vorteil, daß die Werkstücke bei einem mög­ lichen Festbacken in den rillenförmigen Aussparungen der Spannbacken gelöst werden. Durch die erfindungsgemäße Ver­ riegelungseinrichtung ist die derart ausgebildete Maschine nicht nur für die Verschweißung von extrem dünnen Werkstücken sondern auch für dickere Werkstücke einsetzbar, wodurch im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen ein breiter Schweiß­ bereich abgedeckt ist.

Dieses Verriegeln kann auf einfache Weise im wesentlichen dadurch realisiert werden, daß die Verriegelungseinrichtung einen vorzugsweise an der der Betätigungseinrichtung zuge­ wandten Stirnseite eines der Stauchglieder verschwenkbar gelagerten Riegel aufweist, der in Verriegelungsstellung mit einem vorzugsweise an der Stirnseite des anderen Stauchgliedes vorgesehenen Anschlag in Wirkstellung tritt.

Dabei kann nach einem weiteren Gedanken der Erfindung die Ent­ riegelung der beiden Stauchglieder durch die Betätigungsein­ richtung bei deren Zurückbewegung in Richtung der Ausgangs­ stellung erfolgen.

Eine selbsttätige Entriegelung der beiden Stauchglieder nach Beendigung des Stauchhubes läßt sich nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung dann erreichen, wenn ein am Betäti­ gungshebel angeordneter Mitnehmer vorgesehen ist, welcher in Stellung des Betätigungshebel vor Ausführen eines erneuten Stauchvorgangs die Stauchglieder entriegelt. Hierdurch wird erreicht, daß die Entriegelung der beiden Stauchglieder gleichzeitig mit dem Zurückschwenken des Betätigungshebels in seine Ausgangsposition erfolgt.

Damit die Verriegelung nach Beendigung des Stauchhubes eben­ falls selbsttätig bewerkstelligt wird, ist nach der Erfindung vorgesehen, daß der Riegel gegen die Wirkung eines feder­ elastischen Elementes entriegelbar ist.

Mit der Erfindung ist es auch möglich, den beim Schweißen ent­ stehenden ringförmigen Schweißgrat im Anschluß an den Schweiß­ vorgang abzuscheren, wenn ein Distanzstück vorgesehen ist, das in eines der geöffneten Spannbackenpaare einlegbar und so bemessen ist, daß dieses bei Ausführen eines erneuten Stauch­ hubes drucklos gehalten wird. Dabei werden also nur das eine Spannbackenpaar gespannt und das Werkstück - nach Öffnen des zugeordneten Klemmbackenpaares - durch das drucklose Spann­ backenpaar hindurchgeschoben, wobei schneidenförmig ausgebil­ dete Kanten dieser Spannbacken den Schweißgrat abscheren.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfin­ dung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den An­ sprüchen oder deren Rückbeziehung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer die Erfindung aufweisenden Kaltpreß­ Stumpfschweißmaschine gemäß A-B von Fig. 2,

Fig. 2 eine Schnittansicht der Maschine gemäß Schnittlinie C-D von Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung der Maschine gemäß Schnittlinie E-F von Fig. 1, und

Fig. 4a bis 4d grafische Darstellungen der Spann- und Stauch­ hub- sowie Spann- und Stauchdruckverhältnisse der erfindungsgemäßen Maschine.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte erfindungsgemäße Kalt­ preß-Stumpfschweißmaschine hat zwei Paare von Spannbacken 2, 3 und 4, 5, von welchen je ein Spannbacken 2, 4 fest auf Stauchgliedern 16, 17 und die beiden anderen Spannbacken 3, 5 gegen erstere verschieblich auf den Stauchgliedern 16, 17 angeordnet sind. Fig. 1 und 2 zeigen die Spannbackenpaare 2,3; 4,5 zusammengefahren. Die beiden zu verschweißenden (nicht dargestellten) Werkstücke bzw. Werkstückenden werden in (im dargestellten Fall) als Rillen ausgebildete Ausspa­ rungen 1 der Spannbacken 2, 3 sowie 4, 5 eingelegt. Die Werkstücke werden außerhalb der Spannbacken 2, 3; 4, 5 in Paaren von schwenkbaren Klemmbacken 6, 7; 8, 9 gehalten. Die Klemmbacken 6, 7; 8, 9 sind an ihren an den jeweiligen Werk­ stücken anliegenden Enden so ausgebildet, daß sich während des Stauchvorganges die beiden Werkstückenden in Stauchrichtung verschieben lassen, jedoch nicht in entgegengesetzter Rich­ tung. Zum Einlegen der Werkstücke werden die Klemmbacken 6, 7; 8, 9 geöffnet.

Durch Schwenken eines um einen Bolzen 24 schwenkbar gelager­ ten, zweischenkligen Betätigungshebels 10 in der in Fig. 2 gezeigten Pfeilrichtung gegen die Wirkung einer Rückstellfeder 23 wird über Gelenkhebel 11, 12; 13, 14 Druck auf die beweg­ lichen Spannbacken 3, 5 übertragen, so daß diese gegen die festen Spannbacken 2, 4 geschoben und die beiden Werkstücken­ den fest eingespannt werden, wenn der Spannhub der Spannbacken 3, 5 beendet ist. Der Betätigungshebel 10 hat bis dahin nur einen ersten Teil seines möglichen Schwenkbereichs über­ strichen. Die Gelenkhebel 11, 12; 13, 14 sind je paarweise gelenkig miteinander verbunden und mittels Federn 18, 19 gegen die Stauchglieder 16, 17 abgestützt. Die Gelenkhebel 11, 13 sind an den beweglichen Spannbacken 3, 5 angebracht und ver­ laufen im wesentlichen in deren Verschieberichtung. Die Ge­ lenkhebel 12, 14, auf welche der Betätigungshebel 10 mit seinem freien Schenkel 10′′ einwirkt, liegen in einem spitzen Winkel zueinander und jeweils in einem stumpfen Winkel zur Verschiebrichtung der Spannbacken 3, 5, um eine Druckkom­ ponente auch in Stauchrichtung zu erzeugen.

Wird der Betätigungshebel 10 über das Ende des Spannhubes der Spannbacken 3, 5 weitergeschwenkt, so führen die beiden bis dahin von einer Druckfeder 15 in ihrer Ausgangsposition gehal­ tenen und als um Bolzen 25, 26 schwenkbar gelagerte Hebel ausgebildete Stauchglieder 16, 17 zwangsläufig eine Stauch­ bewegung aus, während welcher die Schweißung erfolgt.

Am Ende des Stauchhubes können die beiden Stauchglieder 16, 17 miteinander verriegelt werden um für ein nachfolgendes erneutes Stauchen beim Nachgreifen des Werkstückes ein Aus­ knicken im Bereich zwischen den Spannbacken 2, 3; 4, 5 und den Klemmbacken 6, 7; 8, 9 infolge eines Staus zwischen diesen Teilen zu vermeiden. Ein solches Ausknicken ist insbesondere bei extrem dünnen oder extrem weichen Werkstücken möglich. Hierfür ist ein z.B. an der Stirnseite des Stauchgliedes 17 verschwenkbar gelagerter Riegel 32 vorgesehen, welcher durch die Kraft eines elastischen Federlements 33 am Ende des Stauchhubes in seine verriegelnde Stellung verschwenkt wird, wobei er in Wirkstellung mit einem z.B. an der Stirnseite des anderen Stauchgliedes 16 angeordneten (im dargestellten Fall stiftförmigen) Anschlag tritt (Fig. 3). In dieser Stellung ist ein am Betätigungshebel 10 vorgesehener Mitnehmer 34 außerhalb des Wirkungsbereichs des Riegels 32.

Nach erfolgter Schweißung wird der Betätigungshebel 10 mit Unterstützung der Rückstellfeder 23 in seine Ausgangsposition zurückgeschwenkt. Hierdurch werden die Spannbacken 3, 5 von den Federn 18, 19 drucklos. Sind die Stauchglieder 16, 17 nicht miteinander verriegelt, erfolgt zunächst Stauchhub zurück und dann Spannhub zurück. Ist jedoch entsprechend der besonderen dargestellten Ausführungsform der Erfindung eine solche Verriegelung vorhanden, erfolgt zunächst Spannhub zurück und dann Stauchhub zurück, wenn, während der Betäti­ gungshebel 10 durch die Feder 23 in seine Ausgangsstellung gedrückt wird, der an ihm angebrachte Mitnehmer 34 durch die Schwenkbewegung des Betätigungshebels 10 in den Wirkbereich des Riegels 32 gelangt und diesen gegen die Kraft der Feder 33 (in Fig. 3 Pfeilrichtung nach oben) verschwenkt, bis vor dem Erreichen der Ausgangsstellung des Betätigungshebels 10 die beiden Stauchglieder 16, 17 wieder entriegelt sind. Hierauf werden erst die Stauchglieder 16, 17 mit Unter­ stützung der Druckfeder 15 in ihre Ausgangsstellung gebracht.

Während dieses Bewegungsablaufes wird die Stoßstelle des schon verschweißten Materials der Werkstücke mittels der Klemmbacken 6, 7; 8, 9 zwangsläufig genau in der Mitte ge­ halten. Eine axiale Auseinanderverschiebung der Werkstück­ enden ist jedoch, wie erwähnt, aufgrund der im dargestellten Fall einwärts gekrümmten Formgebung der Klemmbacken 6, 7; 8, 9 nicht möglich.

Der Spann- und Stauchvorgang kann in der beschriebenen Weise durch Nachgreifen mehrfach wiederholt werden, bis eine opti­ male Qualität der Schweißung erreicht ist.

Vor dem Herausnehmen des geschweißten Werkstückes kann der beim Schweißen entstandene ringförmige Schweißgrat durch die Spannbacken 4, 5 abgeschert werden. Dazu wird ein Distanz­ stück 20 zwischen die Spannbacken 4, 5 gedrückt und das zugeordnete Paar von Klemmbacken 8, 9 geöffnet, so daß dort die Verschiebung des Werkstückes auch nach außen freigegeben wird. Bei einem erneuten Einleiten der Stauchbewegung mit dem Betätigungshebel 10 wird das Werkstück nicht mehr gestaucht, sondern schiebt sich axial durch das mit dem Distanzstück 20 drucklos gemachte Paar von Spannbacken 4, 5. Dabei wird der Schweißgrat durch die schneidenförmig ausgebildeten Kanten der Spannbacken 4, 5 abgeschert. Auch dieser Vorgang kann beliebig wiederholt werden bis der Schweißgrat sich vom Werkstück restlos gelöst hat.

Zum Herausnehmen des fertigen Werkstückes wird ein sich an dem Betätigungshebel 10 über eine Feder 27 abstützende und an einem mit dem Betätigungshebel 10 schwenkbaren Bolzen 29 schwenkbar gelagerten Sperrhebel 21 in Pfeilrichtung gemäß Fig. 2 bewegt und gegenüber einem verstellbaren Anschlag 22 entriegelt, wodurch der Handbetätigungsschenkel 10′ und der freie Schenkel 10′′ des Betätigungshebels 10 entgegen der am Handbetätigungsschenkel 10′ angedeuteten Pfeilrichtung durch die Feder 23 in seine äußerste Stellung (in der Zeichnung nach links) gedrückt werden. Die beweglichen Spannbacken 3, 5 öffnen sich dadurch so weit, daß das fertig geschweißte und entgratete (jetzt als endlos zu betrachtende) Werkstück nach Öffnung der Klemmbacken 6, 7; 8, 9 entnommen werden kann. Eine obere, einen ausrastbaren Anschlag bildende Anschlagnase 28 des Sperrhebels 21 dient der Begrenzung des Schwenkbe­ reiches des Sperrhebels 21 und damit des Betätigungshebels 10. Mit der Feineinstellung des Anschlages 22 für die An­ schlagnase 28 werden zum Einlegen der Werkstücke die Spann­ backen 2, 3; 4, 5 nur um einen Haarspalt offen gehalten, so daß sich die Werkstücke gerade noch leicht genug seitlich in die Rillen der Spannbacken 2, 3; 4, 5 einführen lassen.

Durch den einzigen Betätigungshebel 10 erfolgen also sowohl die Spannbewegungen der Spannbackenpaare 2, 3; 4, 5 als auch die Stauchbewegung der Stauchglieder 16, 17 kontinuierlich ineinander übergehend.

Die Fig. 4a und 4b zeigen die Hubverläufe beim Spannen und Stauchen der Werkstücke während des erfindungsgemäßen Stumpf­ schweißverfahrens. Es sind jeweils zwei Schweiß- bzw. Stauch­ vorgänge dargestellt. Das Einspannen erfolgt in Phase E. In Phase S ₁ wird (erstmals) geschweißt, wobei der Spannhub kon­ stant bleibt, während der Stauchhub von Null aus ansteigt. In Phase N ₁ wird (erstmals) nachgefaßt. Dabei werden (bei Ver­ riegeln Stauchglieder 16, 17) die beweglichen Spannbacken 3, 5 gegenüber den festen Spannbacken 2, 4 zurückgezogen, wodurch zwischen diesen ein geringer Spalt gebildet wird, was in Fig. 4a durch einen geringen Versatz in der Spannhub-Kurve angedeutet ist. Der Stauchhub bleibt dagegen zunächst kon­ stant und geht am Ende der Phase N ₁ (durch Entriegelung der Stauchglieder 16, 17) sprunghaft auf Null zurück. Hierdurch wird erreicht, daß bei einem eventuellen Festbacken der Werk­ stücksenden in den Rillen 1 diese zuverlässig gelöst werden. Phase S ₂ zeigt einen zweiten Schweißvorgang und Phase N ₂ ein weiteres Nachgreifen an den Werkstücken, wobei gleichzeitig der Schweißgrat entfernt werden kann. In Phase A werden die beweglichen Spannbacken 3, 5 zum Herausnehmen der Werkzeuge vollständig geöffnet; der Spannhub geht auf Null zurück und der Stauchhub bleibt auf Null, wie dies auch während der Einspannphase der Fall ist.

In den Fig. 4c und 4d sind die zugehörigen Druckverläufe beim Spannen und Stauchen dargestellt. In der Einspannphase E und in den Nachgreifphasen N ₁ und N₂ sowie in der Ausspannphase A sind der Spanndruck und der Stauchdruck Null. Beim Schweißvor­ gang nimmt der Spanndruck ab, während der Stauchdruck steigt, so daß das Verhältnis Stauchdruck zu Spanndruck bei zunehmen­ dem Stauchweg steigt. Dementsprechend ist die Rückstellkraft der Druckfeder 15 bemessen und die Paare von Gelenkhebeln 11, 12; 13, 14 sind jeweils unter solcher Winkelstellung zueinan­ der angeordnet, daß sie eine Kniehebelwirkung ausüben. Ferner ist es möglich, die Lage der Einwirkungsfläche des freien Schenkels 10′′ auf die Gelenkhebel 12, 14 mittels Einstell­ schrauben 30, 31 zu verändern.

Zwischen dem Betätigungshebel 10 und den Gelenkhebeln 12, 14 kann ein Untersetzungsgetriebe vorgesehen werden, so daß der zum Spannen und Stauchen erforderliche manuelle Kraftaufwand verringert wird. In diesem Fall kann statt des gezeigten Betätigungshebels 10 auch ein anderer Betätigungsmechanismus für das Spannen und Stauchen verwendet werden, z.B. ein sol­ cher maschineller Art.

• Bezugszeichenliste  1 Rillen
   2 feste Spannbacke
   3 bewegliche Spannbacke
   4 feste Spannbacke
   5 bewegliche Spannbacke
   6 Klemmbacke
   7 Klemmbacke
   8 Klemmbacke
   9 Klemmbacke
  10 Betätigungshebel
  10′ Handbetätigungsschenkel
  10′′ freier Schenkel
  11 Gelenkhebel
  12 Gelenkhebel
  13 Gelenkhebel
  14 Gelenkhebel
  15 Druckfeder
  16 Stauchglied
  17 Stauchglied
  18 Feder
  19 Feder
  20 Distanzstück
  21 Sperrhebel
  22 Anschlag
  23 Rückstellfeder
  24 Bolzen
  25 Bolzen
  26 Bolzen
  27 Feder
  28 Anschlagnase
  29 Bolzen
  30 Einstellschraube
  31 Einstellschraube
  32 Riegel
  33 federelastisches Element
  34 Mitnehmer

Claims (20)

1. Kaltpreß-Stumpfschweißmaschine mit zwei Paaren von die miteinander zu verschweißenden Werkstücke bzw. Werkstückenden in einander zugeordneten, z.B. rillenförmigen Aussparungen (1) aufnehmenden und zur Einspannung der Werkstücke gegeneinander verschiebliche Spannbacken (2, 3; 4, 5) und einer Stauchein­ richtung, mit welcher die zu verschweißenden Werkstückenden während des Schweißvorganges aufeinanderzu und gegeneinander zur Stauchung bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Paare von Spannbacken (2, 3; 4, 5) an einem von zwei gegen­ einander beweglichen Stauchgliedern (16, 17) angeordnet sind und eine Gelenkhebelanordnung vorgesehen ist, deren Gelenkhebel (11, 12; 13, 14) einerseits mit beweglichen Spannbacken (3, 5) der Spannbackenpaare und andererseits mit einer Betätigungsein­ richtung (10, 10′, 10′′) derart verbunden sind, daß bei Betäti­ gung ein und derselben Betätigungseinrichtung (10, 10′, 10′′) zunächst die beweglichen Spannbacken (3, 5) bis zum Einspannen der Werkstücke gegen jeweils feststehende Spannbacken (2, 4) verschoben und dann die Stauchglieder (16, 17) zur Einleitung des Stauchvorganges aufeinanderzu bewegt werden.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauchglieder (16, 17) zangenschenkelartig ausgebildet sowie an einem Ende schwenkbar gelagert sind und daß an ihrem jeweils die freien Enden aufweisenden Schenkelbereichen die Spannbacken (2, 3; 4, 5) angeordnet sind sowie die Gelenk­ hebel (11, 12; 13, 14) angreifen.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Stauchgliedern (16, 17) ein bei der Stauchbewegung auf Druck beanspruchtes federelastisches Ele­ ment (15) wirksam ist, deren Kraft kleiner als die zum Stau­ chen erforderliche Kraft, jedoch größer als die zum Gegenein­ anderschieben der Spannbacken (2, 3; 4, 5) und Einspannen der Werkstücke erforderliche Kraft ist.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gelenkhebelanordnung aus einem Paar von jeweils zwei derart unter einem Winkel gelenkig miteinander verbunden Gelenkhebeln (11, 12; 13, 14) besteht, daß die Gelenkhebelanordnung bei Betätigung der Betätigungseinrich­ tung (10) eine Kniehebelwirkung ausübt, und zwar vorzugsweise derart, daß sich bei zunehmendem Betätigungsweg das Verhält­ nis Stauchdruck zu Spanndruck vergrößert (Fig. 4).

5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den beweglichen Spannbacken (3, 5) verbundenen Gelenk­ hebel (11, 13) im wesentlichen in Verschieberichtung der Spannbacken (3, 5) verlaufen und die sich anschließenden Gelenkhebel (12, 14) in einem spitzen Winkel zueinander und jeweils in einem stumpfen Winkel zur Verschieberichtung stehen.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen der Betätigungseinrichtung (10, 10′, 10′′)und den beweglichen Spannbacken ( 3, 5) wenigstens ein bei Betätigung der Betätigungseinrichtung (10, 10′, 10′′) auf Druck beanspruchtes federelastisches Element (18, 19) angeordnet ist.

7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das federelastische Element (18, 19) jeweils zwischen den zusam­ menarbeitenden Spannbacken (2, 3; 4, 5) zwischen den beweg­ lichen Spannbacken (3, 5) und der Gelenkhebelanordnung zwischen den beiden hintereinander angeordneten Gelenkhebeln (11, 12; 13, 14) und/oder zwischen Gelenkhebelanordnung und Betätigungseinrichtung (10, 10′, 10′′) angeordnet ist.

8. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen Gelenkhebelanordnung und Betäti­ gungseinrichtung (10, 10′, 10′′) ein Untersetzungsgetriebe vorgesehen ist.

9. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (10, 10′, 10′′) einen zweischenkligen Betätigungshebel (10) aufweist, dessen einer Schenkel als Handbetätigungsschenkel (10′) ausgebildet ist und dessen anderer freier Schenkel (10′′) auf die Gelenk­ hebelanordnung einwirkt.

10. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der der Handbetätigungsschenkel (10′) des Betätigungshebels (10) entgegen der Betätigungsrichtung mittels federelastischem Element (23), doppelt wirkendem Zylinder od. dgl. Rückstell­ element abgestützt ist.

11. Maschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstellung des Betätigungshebels (10) mittels lösbarem Sperrhebel (21) bestimmt ist.

12. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch beidseitig der Paare von Spannbacken (2, 3; 4, 5) je­ weils ein Paar von Klemmbacken (6, 7; 8, 9) vorgesehen ist, das die eingelegten Werkstücke in zentrischer Lage hält.

13. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken (6, 7; 8, 9) an ihren an dem Werkstück angreifen­ den Enden derart ausgebildet sind, daß das jeweilige Werkstück zwar in Stauchrichtung, nicht jedoch in entgegengesetzter Richtung durchrutschen kann.

14. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine die beiden Stauchglieder (16, 17) nach Ausführen des Stauchhubes miteinander verriegelnde Verriege­ lungseinrichtung (32 bis 34) vorgesehen ist, welche vor Aus­ führen eines erneuten Stauchhubes die beiden Stauchglieder (16, 17) wieder freigibt.

15. Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß beim Nachgreifen die Spannbacken (2, 3; 4, 5) drucklos werden und sich vorzugsweise um einen Haarspalt öffnen.

16. Maschine nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verriegelungseinrichtung (32 bis 34) einen vor­ zugsweise an der der Betätigungseinrichtung (10, 10′, 10′′) zugewandten Stirnseite eines der Stauchglieder (16, 17) ver­ schwenkbar gelagerten Riegel (32) aufweist, der in Verriege­ lungsstellung mit einem vorzugsweise an der Stirnseite des anderen Stauchgliedes (16) vorgesehenen Anschlag in Wirkstel­ lung tritt.

17. Maschine nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Entriegelung der beiden Stauchglieder (16, 17) durch die Betätigungseinrichtung (10, 10′, 10′′) bei deren Zurückbewegung in Richtung der Ausgangsstellung erfolgt.

18. Maschine nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch ge­ kennzeichnet daß ein am Betätigungshebel (10) angeordneter Mitnehmer (34) vorgesehen ist, welcher in Stellung des Be­ tätigungshebels (10) vor Ausführen eines erneuten Stauch­ vorganges die Stauchglieder (16, 17) entriegelt.

19. Maschine nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Riegel (32) gegen die Wirkung eines federelastischen Elements (33) entriegelbar ist.

20. Maschine nach einem der Ansprüche 13 bis 20, gekennzeich­ net durch ein Distanzstück (20), das in eines der Paare von geöffneten Spannbacken (4, 5) einlegbar und so bemessen ist, daß dieses bei Ausführen eines erneuten Stauchhubes drucklos gehalten wird.