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Widerstands-Abbrennschweißmaschine mit symmetrischer Unterteilung
des Stauchgestänges und des Rahmens Die bekannten Widerstands-Abbrennschweißmaschinen
entsprechen im allgemeinen dem Aufbau von spanabhebenden Werkzeugmaschinen insofern,
als der bewegliche Teil als Schlitten gebaut ist, der zum Abbrennen und Stauchen
in einer Flach- oder Rundführung verschoben werden kann. Da die beim Stauchen auftretenden
Reaktionskräfte in das Maschinengehäuse geleitet werden, sind Verbiegungen des Gehäuses
und daraus resultierende Winkelabweichungen der Werkstücke nicht zu vermeiden. Durch
kräftige Dimensionierung der betreffenden Maschinenteile versucht man, diese Verbiegungen
bzw. Winkelabweichungen in erträglichen Grenzen zu halten.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, Widerstands-Abbrennschweißmaschinen
in Form einer viersäuligen hydraulischen Presse zu bauen, die in vertikaler Richtung
arbeitet. Man kann mit dieser Bauart zwar Winkelabweichungen vermeiden, wenn die
Werkstücke genau zentrisch zu den vier Säulen in der Achse des Preßzylinders gespannt
werden. Diese Bauart hat jedoch andere schwerwiegende Nachteile. Sie ist für die
normalerweise zum Schweißen anfallenden langen Werkstücke nicht geeignet und daher
auch nur zum Schweißen von Hohlkörpern, die sich im wesentlichen aus schalenartigen
Hälften zusammensetzen, z. B. Flugzeugpropellernaben, Ventilgehäusen od. dgl., vorgeschlagen
worden. Außerdem ist das Einspannen der Schweißteile bei einer vertikal arbeitenden
Maschine, insbesondere am oberen Pressentisch, nicht ganz einfach durchzuführen.
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Es ist weiterhin bereits bekannt, waagerecht liegende Schweißmaschinen
mit Stauchkraftaufteilung auf zwei, symmetrisch zur Werkstüekachse liegende Zugspindeln
zu versehen, welche gleichzeitig auch den symmetrisch liegenden aufgeteilten Rahmen
bilden: bei diesen Maschinen können auch zwei getrennte Antriebe für den Abbrenn-
und Stauchvorgang angeordnet sein, wobei die Abbrennbewegung über Gewindeantrieb
der Zugspindeln, die Stauchbewegung aber über hydraulisch betätigte Zugkolben derselben
Zugspindeln erfolgt. Die zum Aufnehmen der Reaktionskräfte des Stauch- oder Einspanndruckes
dienenden Maschinenteile sind als geschlossener Rahmen ausgebildet. Dies führt zu
einer Unzuträglichkeit bei der Bedienung. Die Werkstücke müssen in axialer Richtung
eingeführt und nach der Schweißung wieder axial herausgenommen werden. Bei langen
geraden Werkstücken gleichbleibender Querschnitte muß ein entsprechender freier
Platz in Achsrichtung vorgesehen werden. Bei Verwendung von geschlossenen Werkstückformen,
z. B. von Ringen, Rahmen, Steven od..dgl., oder von Werkstücken mit größeren Querschnittsveränderungen,
z. B. solchen mit Flanschen, ist die geschlossene Zweiständerbauweise ungeeignet.
Man kann auch bei der bekannten Bauart nicht auf eine Einständerbauart übergehen,
ohne das betreffende System der Stauchkraftaufteilung aufgeben zu müssen.
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Die Erfindung bezweckt die Verbesserung und weitere Ausgestaltung
der Abbrennschweißmaschine als Einständerbauart, bei der die Stauchkraft in mindestens
zwei parallel zu der Wirkachse der Stauchkraft gerichtete und gleich große Teilkräfte
unterteilt ist, deren erzeugende Vorrichtung mit der Werkstückachse paarweise in
einer Ebene und zu der Achse symmetrisch angeordnet sind, und bei der zur Aufnahme
der Reaktionskräfte der Stauchkräfte ein im wesentlichen nur auf Zug beanspruchter
Rahmen vorgesehen ist, der zur Werkstückachse räumlich symmetrisch liegt und bei
welcher der die Spannbacken tragende, bewegliche Schlitten durch von dem Rahmen
unabhängige Führungen geführt ist. Die Erfindung besteht darin, daß der von der
Bewegung des Maschinenschlittens unabhängige, nur Reaktionskräfte aufnehmende Rahmen
im feststehenden. Maschinengestell mindestens an einer Seite zur Aufnahme ;der Zugdehnung
längsverschieblich gelagert ist und aus vier zur Werkstückachse parallelen Zugholmen
gebildet ist, deren Achsenschnitte die Eckpunkte eines Rechteckes bilden, und daß
der Werkstückachsenschnitt im Diagonalschnittpunkt dieses Rechteckes liegt und daß
die Angriffspunkte der zwei parallelen Stauchteilkräfte in der Mitte zwischen je
zwei nebeneinanderliegenden Zugholmen liegen.
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Durch die erfindungsgemäße Bauart werden nicht nur Verlagerungen des
Werkstückes durch Verbiegungen vermieden, sondern die Maschine kann zugleich von
vorne, .d. h. in Richtung quer zur Werkstückachse, beschickt werden, dazu dient
der räumliche Zugrahmen, der ausschließlich im feststehenden Maschinengestell
gelagert
ist. Er ist, abgesehen von der geringen Verlängerung, durch die Zugbeanspruchungen
unbeweglich im Maschinenbett angeordnet und nimmt als Zugorgan die Reaktionskräfte
auf. Auf diese Weise ist die größtmögliche Gewähr gegeben, daß die Werkstückteile
ohne Winkelabweichungen zueinander unter Stauchdruck vereinigt werden.
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Der die Reaktionskräfte aufnehmende Rahmen ist gemäß einer vorteilhaften
Weiterbildung der Erfindung unabhängig von dem Maschinenschlitten gelagert, für
den zwei Führungen vorgesehen sein können, deren Achsen mit den beiden Stauchteilkräften
in einer Ebene liegen. Mindestens eine der Führungen des beweglichen Maschinenschlittens
wird in Richtung der Einspannkraft zweckmäßig nachgiebig gelagert.
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Weiterhin können die Führungs- und Zugholme mit Längsbohrungen für
eine Wasserkühlung versehen sein. Für die Lagerung der Zugholme im Maschinengestell
kann vorzugsweise eine an sich bekannte Trokkenschmierung, z. B. mit Molybdänisulfiid
angeordnet werden. Hierbei kann die Lagerung der Zugholme im Maschinengestell in
Lagerbuchsen erfolgen, die durch einen Antrieb in langsame Drehung versetzt werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht.
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Fig. 1 und 2 zeigen eine elektrische Widerstands-Abbrennschweißmaschine
in Vorderansicht und Draufsicht; Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie III-III
der Fig. 1; Fig. 4 zeigt einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1.
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Die beiden zu verschweißenden Werkstückteile 1 und 2 sind in die Spannbacken
3 a, 3 b einspannbar, über die zugleich auch der Schweißstrom zugeführt werden kann.
Statt dessen kann man auch getrennte (nicht dargestellte) Stromzuführungsbacken
vorsehen, die innerhalb der Spannbacken liegen können. Für die Zuführung des Stromes
dienen die Leitungen 19, die an dem Transformator 20 angeschlossen sind, der sich
aweckmäßig in einem besonderen Gehäuse 21 geschützt hinter der Maschine befindet.
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Die Bewegung der Spannbacken 3 a, 3 b in vertikaler Richtung,
d. h. die Erzeugung der Einspannkraft, erfolgt mittels der Druckzylin.der4a, 4b,
wobei die Spannbacken 3 a, 3 b mittels der Säulen 5 a bzw. 5 b in bügelartigen Schlitten
6 ä und 6 b geführt sind. Der auf der einen Seite befindliche feste Schlitten 6a
kann an dem einen Ständer 7 der Maschine befestigt sein. Der andere Schlitten 6
b ist beweglich angeordnet und Führt sich mit seinem unteren Teil in einem Führungsholm
8, während der obere Teil einen Führungsstein 9 mit vertikaler Bewegungsmöglichkeit
enthält, der sich seinerseits auf dem oberen Führungsholm 10 führt. Die beiden Führungsholme
8 und 10 dienen gleichr-eitig als Distanzhalter und Versteifung zwischen dem °_inen
Maschinenständer 7 und einem weiteren Maschinenständer 11. Außer den beiden Holmen
8 und 10 können noch weitere Holme an geeigneten Stellen vor-;esehen werden. Die
Teile der Holme 8 und 10 zwischen den beiden Schlitten 6 a und 6 b werden zweckmäßig
durch Führungsbuchsen 22 abgedeckt, die in Ausnehmungen 23 des fest angeordneten
Schlittens 6a hineinragen, so daß die Führungsholme vor Schweißspritzern geschützt
sind.
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Zur Bewegung des verschiebbaren Schlittens 6 b dienen die das Abbrennen
steuernden Kurventeile 12 und .die Stauchstempel 13a, 13 b, deren Achsen mit der
Werkstückachse und den Achsen der beiden Führungsholme 8 und 10 in einer Ebene liegen.
Für den Rückzug des beweglichen Schlittens 6 b ist ein Rückzugzylinder 14a, 14b
vorgesehen. Die Stauchstempel 13a, 13 b greifen in Stauchzylinder 15 a, 15
b, die in dem Ständer 11 angeordnet sind. Die Zylinder 15a,
15b
stützen sich auf Traversen 16a, 16b ab. Diese Traversen
verbinden j e zwei Zugholme 17a, 17b, deren Achsen mit der Achse ihres zugehörigen
Stauchstempels 13 a bzw. 13 b in einer Ebene liegen (Fig. 4). Die S tauchzylinder
15 a, 15 b und die Zugholme 17a, 17 b sind in dem Ständer 11 längsverschieblich
gelagert. Zur Führung können Buchsen 18 a, 18 b für die S tauchzylinder15a,
15b angeordnet werden. Durch die Schlitten 6 a und 6 b gehen die Zugholme
17a, 17 b in so groß gehaltenen Ausnehmungen 24 hindurch, daß keine Berührung
zwischen den Schlitten 6a, 6b und den Holmen 17a, 17 b eintreten, also auch
keine Kraftübertragung stattfinden kann.
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Die Wirkungsweise der Abbrennschweißmaschine gemäß der Erfindung ist
wie folgt: Die Werkstückel und 2 werden in die Spannbacken 3 a, 3 b eingespannt.
Damit die dabei unvermeidliche kleine Verformung des Spannschlittens nicht zu einem
Verklemmen der Führung führt, ist auf der einen Seite (im Beispiel oben gezeichnet)
der in Spannrichtung längsverschiebliche Stein 9 angeordnet, der gleichzeitig auch
Verklemmungen durch die nach längerem Arbeiten unvermeidlichen Wärmespannungen verhindert.
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Danach wird der Strom eingeschaltet. Mit Hilfe der Kurven 12 geschieht
das Heranführen des Werkstückes 2 an das Werkstück 1, wie es bei diesem Schweißprozeß
üblich ist, bis zur Berührung, worauf der Antrieb in bekannter Weise stillgesetzt
wird, während der durchfließende Strom die Werkstücke vorwärmt. Nach einer Weile
werden die Werkstücke wieder .dadurch getrennt, daß die Kurven 12 ein Stück zurücklaufen,
wobei die Kraft für das Auseinanderziehen von den Rückzugzylindern 14a, 14b aufgebracht
wird. Nach eventueller mehrfacher Wiederholung des Vorwärmvorganges setzt in bekannter
Weise das Abbrennen ein, bei dem die Kurven 12 den beweglichen Spannbügel stetig
verschieben. Zum folgenden Stauchen werden die Stauchzylinder15a, 15b
in Aktion
gesetzt, die ihrerseits die Stauchstempel 13 a, 13 b mit großer Kraft
und Geschwindigkeit vorstoßen und dadurch die Stauchung der Werkstücke bewirken,
worauf der Strom ausgeschaltet wird. Die Sta-uchstempel sind nicht mit dem Spannschlitten
fest verschraubt, um auch an dieser Stelle keine Verklemmungen aufkommen zu lassen.
Beim Stauchen werden die ganzen Reaktionskräfte auf die Traversen 16a, 16 b übertragen,
die ihrerseits die Zugholme 17a, 17 b spannen. Unter dem Einfluß dieser Spannungen
längen sich die Zugholme. Diese Längung und damit eine entsprechende Spannung wird
aber von dem Maschinengestell 7, 11 dadurch ferngehalten, daß die Zugholme ebenso
wie die Stauchzylinder, die sich auf die Traversen 16a, 16b abstützen, im
Ständer 11 längsverschieblich gelagert sind. Die Längsverschiebungen der Zugholme
beim Arbeiten sind nicht groß und gestatten infolgedessen keine der sonst bei beweglichen
Teilen üblichen Schmierungen. Es ist deshalb zweckmäßig, entweder eine Trocken-Dauerschmierung
mit einem der bekannten, dafür geeigneten Schmiermittel, z. B. Molybdändisulfid,
anzuwenden oder aber bei üblicher Öl- oder Fettschmierung die Zugholme 17a, 17b
und die Stauchzylinder 15a, 15b in Buchsen zu lagern, die durch einen
besonderen Antrieb in ständige Drehung versetzt werden.
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Bei der Maschine nach der vorliegenden Erfindung sind die einzigen
Teile, die durch die Stauchkraft auf
Biegung beansprucht werden,
die Spannbacken mit ihren Führungen. Da diese Biegung aber zweiseitig mit dem Werkstück
als Symmetrieachse erfolgt, kann sie auf das achsrichtige Fluchten (der Werkstücke
keinen Einfluß haben.
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Das achsrichtige Arbeiten der Maschine kann an sich noch durch einen
anderen Einfluß gefährdet werden, der sich dadurch ergeben kann, daß sich die Führungsholme
8 und 10 beim Arbeitsvorgang ungleichmäßig erwärmen. Dies kann gegebenenfalls zu
einem Schiefstellen der Maschinenständer zueinander führen, was die Genauigkeit
der Wirkungsweise der Maschine beeinträchtigt. Um eine solche Störung von vornherein
auszuschließen, werden vorzugsweise sämtliche Längsholme, d. h. die Führungs- und
Distanzholme 8 und 10, ferner etwaige weitere Distanzholme und auch die die Beanspruchung
aufnehmenden, den Rahmen bildenden Zugholme 17a, 17 b, mit Hilfe eines durchgeleiteten
Flüssigkeitsstromes auf gleichbleibender Temperatur gehalten.
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Statt der zwei Stauchstempe113a, 13b kann auch ein Vielfaches dieser
beiden Stauchstempel verwendet werden, wobei jedoch auf die symmetrische Anordnung
hinsichtlich der Werkstückachse zu achten ist. Dasselbe gilt auch für .die Führungsholme
8 und 10.