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Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschweißen
eines ersten Bauteils und eines zweiten Bauteils durch
Reibschweißen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (siehe
FR-A-2 085 911). Insbesondere betrifft die Erfindung das
Reibschweißen in einer nachstehend als Hin- und
Herbewegungsreibschweißen bezeichneten Form. Beim Ausführen der Hin- und
Herbewegungsreibschweißung werden die beiden miteinander zu
verschweißenden Bauteile so zusammengebracht, daß eine Fläche
eines der Bauteile an einer Fläche des anderen Bauteils
anliegt. Eine relative Hin- und Herbewegung zwischen den
Bauteilen wird sodann erzeugt, und während dabei diese Flächen
zusammengepreßt werden, wird Reibungswärme erzeugt. Wenn die
Temperatur im Bereich der Flächen einen ausreichend hohen
Wert erreicht hat, wird die wärmeerzeugende Relativbewegung
zwischen den Bauteilen gestoppt und die Bauteile verschweißen
miteinander.
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Die aneinander anstoßenden Flächen der Bauteile sind
normalerweise eben, jedoch ist dies nicht wesentlich,
vorausgesetzt, daß die Flächen so geformt sind, daß eine relative
Hin- und Herbewegung zwischen ihnen stattfinden kann, ohne
daß die Flächen während der Hin- und Herbewegung sich
voneinander trennen.
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Während der Wärmeerzeugung erweicht das Material, welches die
an die aneinanderstoßenden Flächen angrenzenden Teile der
Bauteile bildet. Weil die Bauteile zusammengepreßt werden,
wird etwas von dem erweichten Material seitlich verdrängt,
mit dem Ergebnis, daß die Bauteile sich allmählich
aufeinander zu bewegen. Diese Bewegung kann noch eine kurze Periode
nach dem Aufhören der wärmeerzeugenden Relativbewegung
zwischen den Bauteilen weitergehen. Während dieser Periode fällt
die Temperatur ab, und irgendwelches zwischen den Bauteilen
verbleibendes erweichtes Material wird entweder seitwärts
verdrängt oder erstarrt, wenn die Bauteile miteinander
verschweißen. Die allmähliche Relativbewegung der Bauteile
zueinander hin wird nachstehend als Schweißbewegung bezeichnet,
während die zur Erzeugung der Reibungswärme dienende
Relativbewegung nachstehend als Wärmeerzeugungsbewegung
bezeichnet wird. Es ist klar, daß die Schweißbewegung in
einer Richtung erfolgt, die quer zur Richtung bzw. den
Richtungen der Wärmeerzeugungsbewegung verläuft.
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Wenn die Hin- und Herbewegungsreibschweißung zum Verschweißen
von metallenen Bauteilen angewendet wird, sind gewöhnlich
verhältnismäßig große Kräfte erforderlich. Zur Vereinfachung
der Ausübung dieser Kräfte wird normalerweise die Anordnung
so getroffen, daß eines der Bauteile die gesamte
Wärmeerzeugungsbewegung ausführt und das andere Bauteil die gesamte
Schweißbewegung ausführt, jedoch kann dies zu Problemen
führen, welche die vorliegende Erfindung zu überwinden oder
wenigstens zu verringern bezweckt.
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Die FR-A-2 085 911 beschreibt eine Möglichkeit der
Reibschweißung von Metallstäben zur Herstellung eines Gitters für
bewehrten Beton. Der gleiche zu verschweißende Stab wird
hinund herbewegt, um Wärme zu erzeugen, und in Querrichtung
gedrückt um eine Schweißbewegung des Schweißstabs in der
Schweißrichtung zu erzeugen. Der Schweißstab wird zur
Wärmeerzeugung in Längsrichtung mittels miteinander gelenkig
verbundener Stäbe und Hebel hin- und herbewegt.
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Die EP-A-0 290 134 beschreibt eine schematische
Reibschweißvorrichtung, in welcher das gleiche Schweißbauteil zur
Reibungswärmeerzeugung hin- und herbewegt und für die
Schweißbewegung vorgespannt zu werden scheint. Auch hier wird dies
mittels eines starre Stäbe und Gelenke aufweisenden Gestänges
erreicht.
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Die vorliegende Erfindung besteht in einer Vorrichtung zum
gegenseitigen Verschweißen eines ersten Bauteils mit einem
zweiten Bauteil durch Reibschweißung, mit einem Antrieb zur
Erzeugung einer hin- und hergehenden Bewegung, einem
Bauteilhalter zum Halten des ersten Bauteils, einem Kupplungsorgan
zum Übertragen der hin- und hergehenden Bewegung vom Antrieb
auf den Bauteilhalter derart, daß im Betrieb das erste
Bauteil
eine hin- und hergehende, wärmeerzeugende Bewegung
ausführt, weiter mit einem Druckerzeuger zum Ausüben eines
Druckes auf den Bauteilhalter unter Ermöglichung der
wärmeerzeugenden Bewegung während des Reibschweißens derart, daß im
Betrieb das erste Bauteil außerdem eine Schweißbewegung
ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsorgan
mindestens ein flexibles Element aufweist, das abwechselnd unter
Druck und unter Zug steht, während es die hin- und hergehende
Bewegung vom Antrieb auf den Bauteilhalter überträgt, und das
sich durchbiegt oder ausbiegt, um die Schweißbewegung des
Bauteilhalters während des Schweißvorgangs zu ermöglichen.
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Vorzugsweise weist die Vorrichtung außerdem Lösemittel auf,
die nach dem Reibschweißen im Sinne eines Lösens des
Bauteilhalters vom Antrieb betätigbar sind, um den Bauteilhalter von
den geschweißten Bauteilen abnehmen zu können.
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Das Kupplungsorgan kann mindestens ein schwenkbares Glied
aufweisen, damit es während der Reibschweißung die
Schweißbewegung des Bauteilhalters aufnehmen kann. Falls ein solches
schwenkbares Glied verwendet wird, ist es jedoch notwendig,
daß die Scharniergelenke in einem ausreichenden Maße
vorgespannt sind, um das Auftreten von Spiel während der
Wärmeerzeugungsbewegung zu vermeiden. Vorzugsweise ist eine
Mehrzahl flexibler Elemente vorgesehen; diese Elemente können
Stäbe oder Stangen sein, die gleich gut in irgendeiner
Querrichtung ausbiegen können; vorzugsweise weisen die Elemente
jedoch flexible Blätter auf, die in einer Querrichtung
biegsam, jedoch in zu dieser einen Querrichtung senkrechter
Richtung steif sind.
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Wenn die Lösemittel vorgesehen sind, sind diese vorzugsweise
zur Trennung des Bauteilhalters vom Antrieb betätigbar. Die
Trennung kann an einer Stelle entlang des Kupplungsorgans und
vorzugsweise zwischen dem Bauteilhalter und einem Teil des
Kupplungsorgans, beispielsweise einem oder mehreren
schwenkbaren Gliedern oder einem oder mehreren flexiblen Elementen
stattfinden, die während der Reibschweißung zur Aufnahme der
Schweißbewegung des Bauteilhalters nachgeben.
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Der Bauteilhalter kann so ausgebildet sein, daß er das erste
Bauteil direkt hält, aber vorzugsweise ergreift der
Bauteilhalter eine Halterung, die wiederum das Bauteil hält. Durch
Auswechseln der Halterung ist es dann möglich, den selben
Bauteilhalter für verschiedene Anwendungsfälle zum Halten
erster Bauteile unterschiedlicher Formen und Größen zu
verwenden.
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Der Druckerzeuger weist vorzugsweise einen Stempel auf, der
eine Kraft auf einen nicht hin- und hergehenden Kopf ausübt,
der mit dem Bauteilhalter über flexible Verbindungsmittel
verbunden ist, welche die Aufnahme der
Wärmeerzeugungsbewegung des Bauteilhalters ermöglichen. Die Verbindungsmittel
können ein oder mehrere schwenkbare Glieder, vorzugsweise
aber ein oder mehrere flexible Elemente aufweisen. Diese
flexiblen Elemente können biegsame Stäbe oder Stangen,
vorzugsweise aber flexible Blätter sein, die so orientiert sind,
daß eine Bewegung des Bauteilhalters in einer Richtung quer
zu seiner Wärmeerzeugungsbewegung verhindert wird. Einer
Bewegung des Kopfes in einer Richtung parallel zur hin- und
hergehenden Wärmeerzeugungsbewegung des Bauteilhalters wird
vorzugsweise durch Führungsmittel entgegengewirkt, die
trotzdem zulassen, daß der Kopf mit dem Bauteilhalter die
Schweißbewegung ausführt. Die Führungsmittel sind vorzugsweise durch
Rollen gebildet, die vorgespannt sind, um im Betrieb ein
Spiel oder Rattern zu verhindern.
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Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden nun
lediglich beispielshalber unter Bezugnahme auf die
anliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen zeigt:
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Fig. 1 eine etwas schematische Seitenansicht eines Teils
einer ersten Reibschweißvorrichtung nach einem ersten Aspekt
der vorliegenden Erfindung,
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Fig. 2 eine etwas schematische Seitenansicht der gesamten
Reibschweißvorrichtung, von der ein Teil in Fig. 1 gezeigt
ist, in kleinerem Maßstab,
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Fig. 3 eine etwas schematische Stirnansicht der Vorrichtung,
in Fig. 2 von rechts gesehen,
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Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf eine Baugruppe zum
Einbau in die Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 3,
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Fig. 5 eine vereinfachte Seitenansicht eines inneren Teils
einer Turbinenschaufel, die mit einem Rotor verschweißt wird,
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Fig. 6 eine Seitenansicht einer alternativen Form eines
Trägers, der anstelle des in Fig. 2 dargestellten Trägers
verwendet werden kann, in kleinerem Maßstab,
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Fig. 7 eine Seitenansicht einer zweiten
Reibschweißvorrichtung nach der Erfindung, wobei gewisse Teile der Klarheit
halber aufgeschnitten sind,
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Fig. 8 eine Frontansicht der Vorrichtung nach Fig. 7, und
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Fig. 9 eine Draufsicht der Vorrichtung nach Fig. 7.
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Die in den Fig. 1 bis 6 dargestellte Vorrichtung ist zur
Verwendung bei der Hin- und Herbewegungsreibschweißung
ausgelegt. Die Vorrichtung weist einen Antrieb 1 auf, der eine
Hin- und Herbewgung eines Abtriebsteils 2 in einer
horizontalen Richtung erzeugt. Der Antrieb kann einen Mechanismus der
in der britischen Patentschrift Nr. 2 199 783 der Allwood,
Searle & Timney (Holdings) Limited beschriebenen und
dargestellten Art aufweisen. Die Achse des umlaufenden
Antriebsteils des Mechanismus ist mit 3 bezeichnet. Ein
Kupplungsorgan 4 ist fest mit einem vorspringenden Ende des
Abtriebsteils verbunden und weist eine Metallstange auf, deren
mittiger Teil so bearbeitet ist, daß zwei flexible
Metallblätter stehenbleiben. Eine Kupplungsmuffe 6 ist fest mit dem
anderen Ende des Kupplungsorgans 4 verbunden und mit einer
nach oben öffnenden Positionierungsnut mit geneigten
Seitenwänden ausgebildet. Ein Kupplungskopf 7 greift von oben in
die Nut ein und hat ebenfalls geneigte Seitenwände, die sich
an diejenigen der Positioniernut anlegen. Der Kupplungskopf 7
ist mittels Kopfschrauben 8 lösbar in der Kupplungsmuffe
befestigt. Der Kupplungskopf ist einstückig mit einer
horizontal verlaufende Schiene 9 verbunden, die wiederum einstückig
mit einem Bauteilhalter 10 verbunden ist. Im Bauteilhalter 10
ist eine nach unten offene Aussparung mit vertikalen
Seitenwänden gebildet, die eine Halterung 11 aufnimmt, die ein
erstes der zu verschweißenden Bauteile positioniert. In Fig.
1 ist kein solches Bauteil dargestellt, aber in Fig. 2 ist
der Umriß einer Turbinenschaufel 12 angedeutet, welche das
erste Bauteil darstellt.
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Zwei flexible Metallblätter 13 sind fest am oberen Ende des
Bauteilhalters 10 befestigt und verlaufen nach oben zur
Unterseite eines Kopfes 14, an welchem sie ebenfalls fest
befestigt sind. Ein hydraulischer Stößel 15 ist vertikal über
dem Kopf montiert und wirkt zwischen dem Kopf und einem
feststehenden Teil 16 der Vorrichtung. Der Kopf ist an einem
oberen Endteil einer vertikal verlaufenden Führungsstange 17
befestigt, die zwischen stark belasteten Rollen 18 so
angeordnet sind, daß sie nur in Vertikalrichtung bewegbar ist.
Ein Schlüsselträger 19 ist auf der Führungsstange 16
befestigt und weist kraftangetriebene Köpfe mit polygonalem
Querschnitt auf, die von seiner Unterseite vorstehen und die
Kopfschrauben 8 ergreifen können, um diese in der einen oder
anderen Drehrichtung zu drehen. Der Schlüsselträger ist
vertikal verschiebbar auf der Führungsstange montiert, so daß er
zwischen einer oberen ausgekuppelten Position, in welcher er
von den Kopfschrauben getrennt ist, und einer unteren
Eingriffsposition verschoben werden kann, in welcher er die
Kopfschrauben ergreift. Ein geeigneter Kraftantrieb dient zum
Verschieben des Schlüsselträgers entlang der Führungsstange
nach Bedarf zwischen diesen beiden Positionen.
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Die Wirkungsweise jenes Teils der in den beiden Fig. 1 und 2
dargestellten Vorrichtung wird nun beschrieben. Am
Betriebsbeginn ist der Antrieb zum Hin- und Herbewegen des
Abtriebsteils 2 unwirksam und das Abtriebsteil befindet sich in einer
mittigen Position, d.h. in einer Position auf halbem Wege
zwischen den Grenzen seiner horizontalen Bewegungsbahn. Der
Schlüsselträger 19 wird in seine Eingriffsposition abgesenkt
und zum Lösen der Kopfschrauben 8 betätigt, so daß der
Kupplungskopf nicht mehr an der Kupplungsmuffe verbunden ist.
Sodann wird der Stößel 15 betätigt, um den Kopf 14, die
Blätter 13 und den Bauteilhalter 10 mit der Stange 9 und dem
Kupplungskopf 7 anzuheben. Ein erstes zu schweißendes
Bauteil, beispielsweise eine Turbinenschaufel, wird in einer
Halterung 11 montiert, die im Bauteilhalter 10 befestigt ist.
Ein zweites Bauteil, beispielsweise eine Turbinenradscheibe,
an welcher das erste Bauteil anzuschweißen ist, wird
unterhalb der Halterung positioniert, wobei das zweite Bauteil
eine in einer horizontalen Mittenebene des Abtriebsteils 2,
nämlich einer durch die Linie 20 angedeuteten Ebene, eine
ebene Fläche aufweist. Der Stößel 15 wird zum Absenken des
Kopfes 14, der Blätter 13 und des Bauteilhalters 10 betätigt,
bis eine ebene horizontale untere Fläche des ersten Bauteils
an der komplementär ebenen Fläche des zweiten Bauteils in der
Ebene 20 anstößt, wobei die mittleren Bereiche der aneinander
anstoßenden Flächen von der Achse 21 des Stößels 15
durchquert werden. Die Anordnung ist derart, daß, wenn dies
auftritt, der Bauteilhalter 10 sich auf einer etwas höheren
Höhenposition als der dargestellten Position findet,
beispielsweise einige Millimeter höher. Der Schlüsselträger 19
wird dann in seine Eingriffsposition abgesenkt und im Sinne
der Befestigung des Kupplungskopfes 7 an der Kupplungsmuffe 6
betätigt. Wenn die Kopfschrauben festgezogen sind, biegen die
Blätter 5 sich geringfügig aus. Der Schlüsselträger wird dann
in seine ausgekoppelte Position zurückgefahren.
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Der Antrieb 1 wird betätigt, um das Abtriebsteil 2 horizontal
hin- und herzubewegen, während der Stößel 15 betätigt wird,
um eine Schweißkraft auszuüben, die auf das erste Bauteil
übertragen wird. Die Hin- und Herbewegung des Abtriebsteils
wird über die Kupplungsmuffe und den Kupplungskopf 7 auf das
erste Bauteil übertragen. Aufgrund der Neigung der
Seitenwände der Muffe und des Kopfes ist der Kopf fest in der Muffe
verkeilt und irgendeine sonst möglicherweise vorhandene
Tendenz des Kopfes zum Rattern in der Muffe wird dadurch
vermieden. Während der Bauteilhalter 10 sich hin- und herbewegt,
biegen sich die Blätter 13 aus. Zur Vermeidung irgendeiner
Neigung zur Reibkorrosion zwischen den Blättern 13 und
entweder den Bauteilhalter 10 oder dem Kopf 14 sind die Blätter
vorzugsweise in einer Weise an diesen Bauteil befestigt, wie
sie in der Beschreibung des oben erwähnten britischen Patents
Nr. 2 199 783 unter Bezug auf dessen Fig. 8 beschrieben ist.
Der Reibungswiderstand gegen die Hin- und Herbewegung
zwischen den zusammenzuschweißenden Bauteilen kann recht
beträchtlich sein, so daß das Abtriebsteil eine Kraft von
vielen Tonnen auszuüben haben kann, beispielsweise zwischen
15 und 100 Tonnen. Die Ausbiegung der Blätter 13 bewirkt die
Übertragung horizontal hin- und hergehenden Kräfte auf den
Kopf 14, aber die Größe dieser Kräfte wird nicht durch den
Reibungswiderstand zwischen dem ersten und dem zweiten
Bauteil, sondern durch die Steifigkeit der Blätter und das
Ausmaß deren Ausbiegung bestimmt. Der Hin- und Herbewegung des
Kopfes 14 und der Führungsstange 17, an welcher er befestigt
ist, wird durch die Rollen 18 ein Widerstand entgegengesetzt,
die so belastet sind, daß sie mit ausreichender Kraft an der
Führungsstange anliegen, um irgendwelches Spiel oder Rattern
zu verhindern.
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Während das erste Bauteil sich relativ zum zweiten Bauteil
(das fest stehen bleibt) hin- und herbewegt, wird
Reibungswärme mit dem Ergebnis erzeugt, daß das Metall angrenzend an
die aneinander anstoßenden Flächen erweicht. Infolgedessen
wird etwas von dem erhitzten Metall aus dem Bereich zwischen
den beiden Bauteilen herausgedrückt. In einem geeigneten
Augenblick wird der Antrieb so betätigt, daß die Hin- und
Herbewegung des Antriebsteils 2 aufhört, so daß folglich das
erste Bauteil in seine mittige Position auf halbem Weg
zwischen den Grenzen seiner vorhergehenden Hin- und
Herbewegung
zurückkehrt. Die Schweißkraft wird weiter durch den
Stößel 15 ausgeübt, während die Bauteile miteinander
verschweißen. Die Anordnung ist vorzugsweise so, daß, wenn die
Schweißung abgeschlossen ist, der Bauteilhalter 10 sich im
wesentlichen in die dargestellte Position abwärts bewegt hat,
in der die Blätter 5 nicht mehr ausgelenkt sind. Folglich ist
die Endposition des ersten Bauteils nicht durch irgendeine
Ausbiegung der Blätter 5 beeinflußt.
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Der Arbeitszyklus wird dann wiederholt, mit dem Unterschied,
daß, wenn der Bauteilhalter 10 angehoben wird, das erste
Bauteil notwendigerweise stillstehen bleibt, da es mit dem
zweiten Bauteil verschweißt worden ist. Die Konstruktion der
Halterung 11 wird also wahrscheinlich so sein, daß sie
ebenfalls am ersten Bauteil verbleibt. Die vertikalen Seitenwände
der Halterung ermöglichen das Anheben des Bauteilhalters 10
von der Halterung. Wenn das Bauteil von der Halterung 11 weg
angehoben worden ist, wird die Halterung vom ersten Bauteil
abgezogen, und das zweite Bauteil wird so bewegt, daß ein
anderer Teil desselben in die Schweißstation gebracht wird
(das ist eine auf den Punkt 22, wo die Achse 21 die Ebene 20
durchquert, zentrierte Stelle) gebracht wird, oder um ein
anderes zweites Bauteil an die Stelle des ursprünglichen zu
setzen. Ein drittes Bauteil, das ähnlich dem ersten Bauteil
ist, wird in der Halterung 11 oder einer Ersatzhalterung
montiert, und diese Halterung wird im Bauteilhalterkopf
montiert. Der Stößel wird im Sinne der Absenkung des dritten
Bauteils auf das zweite Bauteil betätigt, und dann erfolgt
das Schweißen wie oben beschrieben.
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Die bis hierher beschriebene Vorrichtung weist vorzugsweise
zusätzliche Positioniermittel auf, die nicht dargestellt
sind. Diese Positioniermittel dienen zum Positionieren des
Bauteilhalters 10 gegen eine Bewegung in irgendeiner Richtung
parallel zur Ebene 20 und quer zur Richtung der Hin- und
Herbewegung. Die Positionierungsmittel weisen zweckmäßigerweise
zwei Paare flexibler Blätter (nicht dargestellt) auf, die
jeweils ähnlich den flexiblen Blättern (13) sind. Die inneren
Enden der Blätter sind fest mit dem Bauteilhalter 10
verbunden, und zwar so nahe wie möglich an der Ebene 20, obwohl
notwendigerweise oberhalb dieser Ebene. Die Blätter verlaufen
vom Bauteilhalter 10 horizontal auswärts, und die äußeren
Enden der Blätter sind fest mit beabstandeten, vertikalen
Wänden (nicht dargestellt) verbunden, deren seitliche Ränder
an der Führungsstange 17 befestigt sind. Die Methode der
Befestigung der zusätzlichen Blätter ist vorzugsweise in jeder
Hinsicht ähnlich derjenigen zur Befestigung der Blätter 13 am
Bauteilhalter 10 und am Kopf 14. Die Blätter der zusätzlichen
Positioniermittel sind so orientiert, daß sie in einer
Horizontalrichtung ausbiegen können, um die Her- und
Herbewegung des Bauteilhalters während des Schweißens zu
ermöglichen. Wenn die Hin- und Herbewegung des Bauteilhalters
stattfindet, biegen sich die Blätter der zusätzlichen
Positioniermittel aus. Infolgedessen ist die Gesamtlänge jedes Blattes,
zwischen den parallelen Ebenen ihrer Stirnflächen gemessen,
geringfügig verringert. Da die vom Bauteilhalter während der
Hin- und Herbewegung maximal durchlaufene Distanz von ihrer
Mittenposition aus wahrscheinlich nicht mehr als ein paar
Millimeter beträgt, ist die sich ergebende Verringerung der
Gesamtlänge der Blätter unwesentlich; sie kann beispielsweise
etwa 0,02 mm beträgen. Zur Aufnahme dieser Verringerung
können die Blätter sich sehr geringfügig strecken und/oder
die vertikalen Wände können sehr geringfügig näher
zusammengezogen werden. Es ist klar, daß während des Schweißens die
Ausbiegung dieser zusätzlichen Blätter das Ausüben hin- und
hergehender Kräfte auf die Führungsstange 17 ähnlich
denjenigen auf die Blätter 13 bewirken. Die Rollen 18 sind
jedoch ausreichend stark belastet, um ein Spiel oder Rattern
der Führungsstange zu verhindern. Es ist außerdem klar, daß,
wenn der Stößel 15 betätigt wird, um den Bauteilhalter
anzuheben oder abzusenken, die Führungsstange sich gemeinsam mit
dem Kopf anhebt oder absenkt, so daß die vertikalen Wände
sich ebenfalls auf und abbewegen; die zusätzlichen Blätter,
die sich zwischen dem Bauteilhalter und den Wänden
erstrecken, bewegen sich deshalb gemeinsam mit dem Kopf auf
und ab. Die zusätzlichen Blätter könnten alternativ an Rollen
ähnlich den Rollen 18 montiert sein, um mit dem Bauteilhalter
auf und ab verschiebbar zu sein.
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Die oben beschriebene Vorrichtung, ob sie nun zusätzliche
Positioniermittel der im vorangegangenen Absatz beschriebenen
Art aufweist oder nicht, kann außerdem Ausgleichsmittel
aufweisen. Wie in der Beschreibung des oben erwähnten britischen
Patents Nr. 2 199 783 beschrieben und dargestellt ist, weist
der Antrieb selbst seine eigenen Ausgleichsmittel auf.
Gewünschtenfalls könnten diese Ausgleichsmittel modifiziert
werden, um einige oder sämtliche Teile der oben beschriebenen
Vorrichtung auszugleichen, die hin- und hergehen, wenn das
Abtriebsteil 2 hin- und hergeht. Beispielsweise können die
Ausgleichsmittel des Antriebs auch zum Ausgleich des
Kupplungsorgans 4 und der Kupplungsmuffe 6 dienen. Alternativ
oder zusätzlich können ergänzende Ausgleichsmittel (nicht
dargestellt) vorgesehen sein, um einige oder alle der oben
beschriebenen hin- und hergehenden Teile auszugleichen, die
sonst nicht mit Ausgleichsmitteln versehen sind. Die
ergänzenden Ausgleichsmittel können beispielsweise zum Ausgleich
des Kupplungsorgans 4 und all der Teile dienen, die im
Betrieb dadurch hin- und herbewegt werden und in Fig. 1
dargestellt sind. Alternativ können die Ausgleichsmittel
beispielsweise lediglich zum Ausgleich des Kupplungskopfes 7 und
aller damit im Betrieb hin- und herbewegter Teile dienen.
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Die ergänzenden Ausgleichsmittel weisen vorzugsweise
Gegengewichte auf, die mit den hin- und hergehenden Teilen in
solcher Weise gekuppelt sind, daß, in welcher Richtung diese
Teile sich in einem bestimmten Augenblick auch immer bewegen,
die Gegengewichte sich in der entgegengesetzten Richtung
bewegen. Zu diesem Zweck weisen die Gegengewichte vorzugsweise
ein oder mehr mit dem Bauteilhalter 10 oder einem
angrenzenden Teil durch ein Verbindungsglied bzw. durch
Verbindungsglieder gekuppelt ist bzw. sind, das bzw. die um eine mittige
Stelle kippbar ist bzw. sind. Der Drehzapfen ist vorzugsweise
direkt oder indirekt an der Führungsstange 17 befestigt,
wobei die Anordnung so getroffen ist, daß im Betrieb, wenn
der Stößel 15 betätigt wird, die Gegengewichte sich je
nachdem aufwärts oder abwärts gemeinsam mit der
Führungsstange, dem Kopf 14 und dem Bauteilhalter 10 bewegen.
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Gegengewichte dieser grundsätzlichen Art sind nicht nur bei
dem Antrieb vorgesehen, der Gegenstand des oben erwähnten
britischen Patents Nr. 2 199 783 ist, sondern auch bei
anderen Reibschweißvorrichtungen, wie sie Gegenstand des
britischen Patents Nr. 1 414 454 von Allwood, Searle & Timney
Limited ist; dort sind Gegengewichte 46 mit Kuppelgliedern
oder Stangen 47 vorgesehen, die in ihren Mitten an
feststehenden Platten 48 kippbar gelagert sind. Diese
Gegengewichte sind außerdem mit flexiblen und elastischen
Elementen 49 versehen, die Rückstellkräfte auf die Gegengewichte
ausüben. Ähnliche elastische Elemente können gegebenenfalls
bei den Gegengewichten für den Einsatz bei der vorliegenden
Vorrichtung verwendet werden.
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Aus dem vorstehenden ergibt sich, daß, während Reibungswärme
erzeugt wird und das Schweißen bewirkt wird, das zweite
Bauteil feststehend bleibt. Bevor ein weiteres Schweißen in der
Schweißstation stattfinden kann, muß jedoch das zweite
Bauteil so verschoben werden, daß das bereits mit dem zweiten
Bauteil verschweißte erste Bauteil aus der Schweißstation
wegbewegt wird. Fig. 2 zeigt geeignete Stützmittel zum
Abstützen des zweiten Bauteils. In der Darstellung tragen die
Stützmittel ein zweites Bauteil 24, das einen Rotor
darstellt, an welchem Turbinenschaufeln 12 durch Reibschweißung
anzuschweißen sind. Der Rotor 24 besitzt eine Achse 23; seine
Außenfläche hat etwa konische Form, ist aber mit einer
Vielzahl von etwas erhabenen Teilen ausgebildet, die jeweils
so bearbeitet sind, daß sie eine ebene Fläche darstellen, an
welcher die zugehörige Schaufel angeschweißt werden kann.
Eine Gruppe solcher ebner Flächen ist in einem Kreis um den
Rotor angeordnet, wobei diese Flächen gleichförmige Abstände
voneinander um den Rotor herum haben. Es können mehrere
Gruppen solcher ebener Flächen vorgesehen sein, wobei jede
Gruppe an einer anderen Axialposition entlang des Rotors
angeordnet ist. Wie oben erläutert, sind die aneinander
anstoßenden Flächen des ersten und des zweiten Bauteils in der
Schweißstation horizontal. Um nacheinander jede der ebenen
Flächen auf dem Rotor 24 in die Horizontalebene 20 an der
Schweißstation zu bringen, ist es notwendig, den Rotor um
seine Achse 23 zu drehen, während diese Achse um einen
bestimmten Winkel zur Horizontalen geneigt ist. Bei der in
Fig. 2 dargestellten Vorrichtung ist der Rotor mit seiner um
einen geeigneten Winkel geneigten Achse montiert. Der Rotor
ist zwischen Lagen 25 und 26 abgestützt, die Teil eines C-
förmigen Trägers 27 bilden und um seine eigene Achse 23 in
diesen Lagern gedreht werden kann. Die Drehung des Rotors um
diese Achse erfolgt durch einen numerisch gesteuerten
Antrieb, und es sind Mittel zum Arretieren des Rotors in jeder
gewünschten Einstellposition vorgesehen.
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Im Betrieb der Vorrichtung werden die Turbinenschaufel 12
nacheinander an den Rotor angeschweißt, so daß ein Kranz von
gleichförmig beabstandeten Schaufeln am Rotor befestigt wird.
Während dieses sequentiellen Schweißvorgangs wird der Rotor,
nachdem jede Schaufel (ausgenommen die letzte) an ihrer
Stelle angeschweißt worden ist und der Bauteilhalter 10
angehoben worden ist, um seine Achse 23 um den notwendigen Winkel
gedreht, um die nächste ebene Fläche an dem Rotor in die
Schweißstation zu bringen.
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Während der reibenden Wärmeerzeugung werden hin- und
hergehende Kräfte beträchtlicher Größe von der Turbinenschaufel
auf den Rotor übertragen. Um die Verhinderung einer
entsprechenden Hin- und Herbewegung des Rotors zu unterstützen,
ist der Träger 27 mittels eines horizontalen Bauteils 28 am
Antrieb 1 festgespannt. Es ist auch klar, daß wegen der durch
den Stößel 15 abwärts ausgeübten Schweißkraft eine
entsprechende Reaktionskraft auf den feststehenden Teil 16 der
Vorrichtung ausgeübt wird. Um dieser Reaktionskraft
standzuhalten, ist das feststehende Teil 16 vorzugsweise durch eine
Querkomponente einer brückenartigen Konstruktion mit
beabstandeten vertikalen Pfosten 29 ausgebildet, von denen sich
an beiden Seiten der Schweißstation einer befindet. Die
unteren Enden der Pfosten sind an einem Sockel 30 befestigt,
auf welchem die Vorrichtung montiert ist.
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Die vom Stößel 15 ausgeübte Abwärtskraft wird durch das erste
Bauteil auf den Rotor 24 und von diesem über den Träger 27
auf den Sockel 30 übertragen. Es wäre möglich, den Träger
direkt am Sockel zu montieren, aber in einer bevorzugten
Anordnung, beispielsweise wie dargestellt, ist der Träger in
einer solchen Weise montiert, daß seine Position verändert
werden kann, um die Vorrichtung auch zum Reibschweißen
anderer Gruppen von Turbinenschaufeln am Rotor und die
Vorrichtung bei Rotoren unterschiedlicher Ausbildungen einsetzen
zu können.
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Der Träger 27 ist auf einem Stützkörper um eine horizontale
Achse 31 dreheinstellbar montiert, wobei die Achse 31
senkrecht zu einer Vertikalebene verläuft, welche die gemeinsame
Achse der Lager 25 und 26 enthält. Zu diesem Zweck ist der
Träger mit Zapfen versehen, die in horizontal fluchtende
Lager in zwei beabstandeten vertikalen Wänden 32 eingreifen,
die Teile des Stützkörpers bilden. Die Wände 32, die nach
oben verjüngt sind, wie dargestellt, sind an einer Platte 33
befestigt, die ebenfalls Teil des Stützkörpers bildet und
ihrerseits auf einem Tragkörper 34 montiert ist. Die
Tragplatte 33 ist um eine vertikale Achse 35 relativ zum
Tragkörper drehbar. Der Tragkörper 34 selbst kann ohne Drehung
horizontal relativ zum Sockel verschoben werden, wobei der
Mechanismus hierzu schematisch in Fig. 4 dargestellt ist. Der
Tragkörper 34 hat in der Draufsicht eine rechteckige Form und
ist in einer rechteckigen Öffnung 36 in einem Rahmen 37
angeordnet. Die Länge dieser Öffnung 36 ist gleich derjenigen des
Tragkörpers 34, aber die Breite der Öffnung ist größer als
diejenige des Tragkörpers. Der Tragkörper 34 kann in Richtung
der Breite des Rahmens durch einen Spindelmechanismus 38
verschoben werden. In ähnlicher Weise ist der Rahmen 36 in einer
rechteckigen Öffnung 39 im Sockel 30 angeordnet. Die Breite
der Öffnung 39 ist die gleiche wie diejenige des Rahmens 37,
aber die Länge der Öffnung ist größer als diejenige des
Rahmens. Der Rahmen kann mit dem Tragkörper in Längsrichtung
des Sockels mittels eines Spindelmechanismus 40 verschoben
werden. Eine Drehung des Trägers 27 um die horizontale
Achse 31 und die vertikale Achse 35 erfolgt durch geeignete,
numerisch gesteuerte Motoren. In ähnlicher Weise erfolgt die
Betätigung der Spindelmechanismen 38 und 40 ebenfalls durch
ähnliche numerisch gesteuerte Motoren. Da das kombinierte
Gewicht des Rotors 24, des Trägers 27, des Stützkörpers 32, 33
und des Tragkörpers 34 wahrscheinlich verhältnismäßig groß
ist, sind vorzugsweise Mittel (nicht dargestellt) vorhanden,
um Druckluft unter den Tragkörper 34 und den Rahmen 37
während der Betätigung der Spindelmechanismen 38 und 40
einzuleiten, um so die Reibkräfte zu verringern, die einer
horizontalen Verschiebung des Tragkörpers und dem
Rahmenwiederstand entgegensetzen. Wenn der Tragkörper in eine irgendeine
gewünschte Einstellposition verschoben worden ist, wird der
Zustrom von Druckluft abgestellt und der Tragkörper mittels
(nicht dargestellter) Spannmittel in seiner Position
festgespannt.
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Wie man sieht, könnten die Stützmittel zum Abstützen des
zweiten Bauteils unabhängig von der beschriebenen besonderen
Konstruktion zur Bewegung des ersten Bauteils eingesetzt
werden. Die Stützmittel könnten bei jeder geeigneten
Anordnung zum Erzeugen der Schweißbewegung und der
Wärmeerzeugungsbewegung des ersten Bauteils verwendet werden.
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In Fig. 5 ist in vereinfachter Form ein kleiner Teil eines
Rotors 41 mit einer konischen Außenfläche 42 dargestellt, die
mit einem erhabenen Teil 43 ausgebildet ist, der einen von
einer Gruppe solcher Teile darstellt, die mit gleichmäßigen
Abständen um den Rotor herum angeordnet sind. Die Außenfläche
des erhabenen Teils ist eben und hat die Form eines Rechtecks
oder eines Parallelogramms, dessen Länge beträchtlich größer
als seine Breite ist. Ein Teil einer Turbinenschaufel 44 ist
ebenfalls dargestellt, die einen wirksamen Hauptteil 45 mit
bogenförmigem Profilquerschnitt aufweist, der an seinem
unteren Ende sich auswärts zu einem Fußteil 46 erweitert, der
in der Draufsicht im wesentlichen die gleiche Form wie die
ebene Fläche des erhabenen Teils 43 hat. Unter dem Fußteil 46
ist die Schaufel mit einem Befestigungsteil 47 mit
geringfügig kleinerem Querschnitt als dem Fußteil 46 ausgebildet,
der ebenso wie der Fußteil die Form eines Rechtecks oder
Parallelogramms hat. Wenn die Schweißung beginnen soll, wird
eine ebene Unterfläche des Befestigungsteils 47 in Anlage mit
der Außenfläche des erhabenen Teils 43 gebracht, wobei diese
Flächen im wesentlichen gleiche Form und Abmessungen haben.
Zur Erzeugung von Reibungswärme wird die Schaufel in einer
zur Längsachse der aneinander anstoßenden Flächen parallelen
Richtung hin- und herbewegt. Während der
Reibungswärmeerzeugung wird eine Zone 48 am unteren Ende des Befestigungsteils
weich oder flüssig und wird seitwärts verdrängt, so daß die
Höhe des Befestigungsteils fortschreitend verringert wird.
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Bei manchen Gruppen von erhabenen Teilen liegt die Längsachse
jedes solchen Teils in einer Ebene, die auch die
Rotordrehachse enthält. Wenn dies der Fall ist, wird der Rotor in
einer ähnlichen Weise angeordnet, wie dies in den Fig. 2 und
3 gezeigt ist. Bei anderen Anordnungen ist jedoch die
Längsachse jedes solchen Teils so geneigt, daß sie einem kurzen
Stück einer gedachten Spirale oder Schraubenlinie angenähert
ist, die über die konische Fläche des Rotors verläuft. Wenn
dies der Fall ist, muß der Träger erst um die vertikale
Achse 35 gedreht werden, um die Längsachsen der aneinander
anstoßenden Flächen mit der Richtung der Hin- und Herbewegung
des Bauteilhalters 10 fluchtend auszurichten.
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Beim Schweißen von aus einer Titanlegierung hergestellten
Turbinenschaufel an einen Rotor für ein Flugzeugtriebwerk
kann die Vorrichtung so ausgebildet sein, daß der maximale
Bewegungsweg des Abtriebsteils 2 während der Hin- und
Herbewegung etwa 6 mm beträgt (d.h. der maximale Bewegungsweg aus
der Mittenposition beträgt etwa 3 mm); die Kraft, die durch
das Abtriebsteil ausgeübt wird, kann zwischen 15 und
100 Tonnen liegen; die maximale Kraft, die von dem Stößel 15
ausgeübt wird, liegt ebenfalls zwischen 15 und 100 Tonnen,
wobei diese Kraft vorzugsweise etwa gleich der Kraft ist, die
von dem Abtriebsteil ausgeübt werden kann; im Verlauf der
Schweißvorgänge kann sich die Turbinenschaufel um eine
Distanz von ein paar Millimetern abwärts bewegen,
beispielsweise etwa 6 mm. Diese Zahlen sind lediglich beispielshalber
angegeben und sollen in keiner Weise den Schutzbereich der
Erfindung beschränken.
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Zusätzlich zu ihrem Einsatz bei der erstmaligen Herstellung
von beschaufelten Motoren für Turbinen können die Vorrichtung
und das Verfahren auch zur Reparatur von beschaufelten
Rotoren eingesetzt werden, wobei gebrochene oder beschädigte
Schaufeln durch neue Schaufeln ersetzt werden, die durch
Reibschweißung an Ort und Stelle befestigt werden.
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Die Vorrichtung kann natürlich auch zum Schweißen anderer
Arten von Bauteilen eingesetzt werden. Anstelle des
Trägers 27 kann ein Träger der in Fig. 6 dargestellten Art
vorgesehen sein. Dieser Träger weist eine Grundplatte 49, an
welcher ein zweites Bauteil befestigt werden kann, und
beabstandete Seitenarme 50 auf, die mit fluchtenden Zapfen
versehen sind, die in die Lager in der Wand 32 eingreifen.
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Bei Verwendung des Trägers 27 oder des in Fig. 6 gezeigten
Trägers kann es wünschenswert sein, irgendeine Form von
Kraftübertragungsmitteln zwischen dem Träger und der
Stützplatte 33 vorzusehen, nachdem irgendwelche notwendigen
Einstellungen des Trägers vorgenommen worden sind, so daß im
Betrieb mindestens ein Teil der durch den Stößel 15 auf das
zweite Bauteil ausgeübten Kraft auf die Stützplatte 33 und
von dieser auf den Sockel 30 über die lastübertragenden
Mittel anstatt über die Zapfen und die Lager in den Wänden 32
übertragen wird. Die Lastübertragungsmittel können einen
Block oder einen Stapel von Blöcken geeigneter Dicke oder
einen Stempel mit einstellbarer Höhe aufweisen.
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Des weiteren kann, um die Höhe des zweiten Bauteils so
einstellbar
zu machen, daß die Fläche des zweiten Bauteils in
die Ebene 20 gebracht werden kann, die Platte 33 relativ zum
Tragkörper 34 angehoben oder abgesenkt werden. Zu diesem
Zweck kann eine Packung geeigneter Dichte vorgesehen sein. In
der Theorie könnte es wünschenswert sein, einen
motorgetriebenen, numerisch gesteuerten Spindelmechanismus zum
Einstellen der Höhe des Stützkörpers vorzusehen, aber da die vom
Stößel 15 ausgeübte Kraft während des Schweißens über diesen
Mechanismus zu übertragen wäre, könnte ein solcher
Mechanismus in einer Vorrichtung nicht praktikabel sein, wenn der
Stößel eine große Kraft ausübt.
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Es ist klar, daß eine Positionseinstellung des Trägers nur
ausgeführt werden kann, nachdem die Strebe 28 weggenommen
ist, und daß, wenn der Träger sich in einer neuen
Einstellposition befindet, eine neue Komponente 28 mit geeigneten
Abmessungen erforderlich ist, um den Träger wieder fest auf
dem Antrieb zu verankern.
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Die oben beschriebene Stützanordnung ermöglicht eine
universelle Einstellung, indem das zweite Bauteil unabhängig um
drei Achsen 23, 31 und 35 gedreht werden kann, die quer
zueinander sind, und außerdem unabhängig in jeder von drei
zueinander rechtwinkligen Richtungen verschoben werden kann,
d.h. in Horizontalrichtungen durch Betätigung des in Fig. 4
dargestellten Mechanismus und vertikal durch körperliche
Bewegung des Stützkörpers relativ zum Tragkörper 34. Diese
universelle Einstellung ist dazu ausnutzbar, die Vorrichtung zum
Reibschweißen von Bauteilen einer Vielfalt von Formen und
Größen einzusetzen. Trotzdem ist es klar, daß eine
Vorrichtung nach der Erfindung für Spezialzwecke auch so ausgebildet
sein kann, daß Einstellmöglichkeiten in einer oder mehreren
dieser drei Drehrichtungen und/oder der drei
Verschieberichtungen weggelassen werden können.
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Aus dem vorstehenden ist auch klar, daß der Erfindung aus
einer Erkenntnis hervorgeht, daß es wünschenswert es, daß der
Antrieb feststehen bleibt und daß das zweite Bauteil während
jedes Schweißvorgangs stationär bleibt und zwischen
aufeinanderfolgenden Schweißvorgängen so wenig wie möglich bewegt
werden muß. Das Vorsehen von zwischen dem Bauteilhalter und
dem Abtriebsteil des Antriebs wirksamen Lösemitteln gemäß der
vorliegenden Erfindung trägt viel zum Erreichen dieser Ziele
bei. Wenn jedoch das Kupplungsorgan in der Lage ist, die
Bewegung des Bauteilhalters aufzunehmen, die zum Lösen eines
geschweißten ersten Bauteils vom Bauteilhalter notwendig ist,
und um ein nachfolgendes erstes Bauteil in den Bauteilhalter
einzuführen, sind die Lösemittel möglicherweise nicht
notwendig.
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Es versteht sich von selbst, daß zahlreiche Abwandlungen
gemacht werden können, ohne vom Schutzbereich der
vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise könnte eine andere
Form des Antriebs anstelle des oben beschriebenen verwendet
werden. Des weiteren kann die Vorrichtung anders orientiert
werden, so daß die Richtung der Hin- und Herbewegung nicht
horizontal ist; sie kann beispielsweise vertikal sein, wobei
es in diesem Fall zweckmäßig sein kann, daß die
Schweißstation oberhalb des Antriebs angeordnet ist.
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Die in den Fig. 7 bis 9 dargestellte Vorrichtung stellt eine
zweite Reibschweißvorrichtung ähnlicher Grundkonstruktion wie
die erste, in den Fig. 1 bis 6 dargestellte Vorrichtung dar,
und gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugszeichen
versehen, denen aber Hochstriche zugefügt sind, um sie von den
Bezugszeichen der Fig. 1 bis 6 zu unterscheiden. Die
Vorrichtung weist Mittel 51 für die Wärmeerzeugungsbewegung,
Mittel 52 für die Schweißbewegung, einen Bauteilhalter 10',
der mit den Mitteln 51 und 52 für die Wärmeerzeugungsbewegung
und die Schweißbewegung gekuppelt und für das Halten eines
ersten Bauteils ausgebildet ist, das mit einem zweiten
Bauteil zu verschweißen ist, und einen zweiten Bauteilhalter 53
auf.
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Die Mittel 51 zur Wärmeerzeugungsbewegung weisen einen
Antrieb 1' auf, der eine horizontale Hin- und Herbewegung eines
Abtriebsteils 2' erzeugt, das über eine Mehrzahl flexibler
Metallblätter 5', die ein Kupplungsorgan darstellen, mit dem
Bauteilhalter 10' verbunden ist. Die Blätter 5' sind aus
einem einzigen Metallblock herausgearbeitet.
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Die Mittel 52 für die Schweißbewegung weisen einen
hydraulischen Stößel 15' auf, der zwischen einem feststehenden
Teil 16' des Rahmens und einem Kopf 14' wirkt. Flexible
Metallblätter 13' verbinden den Kopf 14' mit einem Teil des
Bauteilhalters 10'.
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Der Bauteilhalter 10' weist einen Körper 54 auf, der die
Wärmeerzeugungsbewegung auf das erste Bauteil (mit der
Zahl 55 bezeichnet) überträgt, wobei ein Teil 56 des Körpers
über das erste Bauteil ragt und zur Übertragung der
Schweißbewegung auf das erste Bauteil dient. Der Körper 54 weist
eine vertikale Fläche 57 auf, an welcher ein Futterblock 58
mittels einer Backe 59 des Bauteilhalters gespannt ist. Das
erste Bauteil 55 ist seinerseits starr in einer Halterung 60
montiert, die zwischen der Fläche 57 und der Backe 59 mittels
Schrauben 61 eingespannt ist.
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Der Teil 56 des Körpers 54 weist eine obere Fläche 62, an
welcher die Blätter 13' befestigt sind, und eine untere
Fläche 63 auf, die im Betrieb an der Halterung 60 anliegt.
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Der Halter 53 für das zweite Bauteil ist auf einem starren
Hauptrahmen 64 montiert und weist einen Träger 65 auf, der
verschiebbar auf einer horizontalen Platte 66 montiert ist,
die auf dem Hauptrahmen 64 befestigt ist. Die Platte 66 weist
eine Anordnung von parallelen Schlitzen 67 mit T-Querschnitt
in ihrer Oberseite auf, und der Schlitten 65 kann mittels
geeignet gestalteter Schrauben 68 lösbar an der Platte
angeschraubt werden. Eine vertikale Platte 69 mit Schlitzen 70
mit T-Querschnitt ist ebenfalls am Hauptrahmen 64 befestigt,
und der Schlitten 65 ist daran mittels Schrauben 77 lösbar
verschraubt. Der Schlitten 65 weist einen Hauptkörper 71 mit
L-förmigem Querschnitt (am besten in Fig. 7 sichtbar) mit
einer vertikalen Fläche 72, und eine an dem Körper mittels
Schrauben 74 befestigte Backe 73 auf, so daß ein zweites
Bauteil 75 lösbar darin eingespannt werden kann. Das zweite
Bauteil kann in einer Halterung ähnlich der Halterung 60
montiert werden.
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Ein Reaktionsrahmen 76 dient zum Übertragen der
Reaktionskraft zur Schweißkraft auf den Rahmen 64. Der Rahmen weist
das Teil 16' des Rahmens und vier vertikale Zugstangen 78
auf. Die oberen Enden der Zugstangen sind mit dem Teil 16'
verbunden, und die unteren Enden mit dem Hauptrahmen 64.
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Der Kopf 14' kann sich vertikal verschieben, ist aber gegen
eine Bewegung in horizontalen Richtungen festgelegt. Diese
Festlegung wird durch zwei feststehende vertikale U-
Schienen 80 erreicht, die am Rahmen 64 befestigt sind und
beiderseits des Kopfes zueinander hin offen sind. In die U-
Schienen ragen an dem Kopf befestigte Blöcke 81 hinein. Jeder
Block trägt drei Rollen 82, welche an den Innenflächen der U-
Schienen anliegen und sich um ihre Achsen drehen, wenn der
Kopf auf- und abbewegt wird.
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Der Teil 65 des Körpers 54 ist vertikal und horizontal in der
notwendigen Richtung verschiebbar, um die Wärmeerzeugung zu
bewirken; er ist jedoch gegen seitliche Bewegungen
festgelegt. Die Festlegung wird durch flexible Metallblätter 86
bewirkt, die horizontal verlaufen. Die inneren Enden der
Blätter sind an dem Teil 56 verankert, während ihre äußeren
Enden an Blöcken 85 ähnlich den Blöcken 81 verankert sind.
Jeder Block 85 trägt drei Rollen 87 ähnlich den Rollen 82,
die an den Innenflächen feststehender vertikaler U-
Schienen 88 ähnlich den U-Schienen 80 anliegen. Der Klarheit
halber sind diese Festlegungsmittel in Fig. 7 nicht
dargestellt (außer den Blättern 86, die geschnitten dargestellt
sind).
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Die Erzeugung von Reibungswärme zum Schweißen wird weitgehend
in der gleichen Weise ausgeführt, wie dies oben mit Bezug auf
die Fig. 1 bis 6 beschrieben worden ist. Die Fig. 7 bis 9
zeigen die Vorrichtung im Augenblick der Schweißung. Die
Blätter 5' befinden sich in horizontalen Ebenen und sind
nicht ausgelenkt, das Abtriebsteil 2' ist mit seiner Hin- und
Herbewegung gestoppt. Der Stößel 15' übt eine Schweißkraft
aus, um das erste Bauteil 55 gegen das zweite Bauteil 75 zu
drängen.
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Nachdem die Schweißung beendet ist, werden die Schrauben 61
gelöst, um den Griff der Backe 59 auf das erste Bauteil zu
lösen, und der Stößel 15' wird betätigt, um den Bauteilhalter
von den geschweißten Bauteilen weg anzuheben. Dabei biegen
die Blätter 5' aus, und der Kopf 14' und das Teil 56 werden
durch die oben beschriebenen Führungsschienen und Blöcke im
Sinne einer Vertikalverschiebung geführt. Wenn der Teil 56
genügend Abstand vom ersten Bauteil hat, werden die
Schrauben 68 und 77 gelöst und der Schlitten 65 wird horizontal aus
der Schweißposition weggefahren, und zwar nach links oder
rechts mit Bezug auf Fig. 8. Die Schrauben 74 werden dann
gelöst, und die geschweißten Bauteile werden entweder
herausgenommen und durch ein nachfolgendes Bauteil ersetzt, oder
für eine weitere Schweißung neu positioniert.
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Es ist klar, daß, weil die Backe 59 sich in solcher Weise
verschiebt, daß das erste Bauteil 55 für eine Verschiebung in
horizontaler Richtung freigegeben wird, in welcher der
Schlitten 65 gleitet, der Körper 54 nicht viel, wenn
überhaupt, angehoben werden muß, um das erste Bauteil aus dem
Bauteilhalter 10' herauszubewegen.
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Bei einer abgewandelten Konstruktion (nicht dargestellt) ist
der feststehende Teil 16' an einem nach oben verlaufenden
Ansatz des Hauptrahmens 64 befestigt. Der Hauptrahmen 64 und
das feststehende Teil 16' haben dann in der Seitenansicht
eine C-artige Grundform. Die Zugstangen 78 bzw. mindestens
eine von ihnen können dann weggelassen werden.