DE202012103254U1 - FSW welding head - Google Patents
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- B23K20/1245—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding characterised by the apparatus
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-
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Abstract
Antriebs- und Haltevorrichtung (1) für ein- und zweiteilige Werkzeuge zum Reibrührschweißen, mit einer innerhalb eines Gehäuses (2) angeordneten, von einem Motor (5 + 6) antreibbaren Spindel (3), mit welcher ein erster Werkzeughalter (11) für ein erstes Werkzeugteil (20) sowie ein zweiter Werkzeughalter (17) auf Drehung verbunden sind und mit zumindest einem Linearantrieb (7) zur Erzeugung einer Anpresskraft auf das Werkstück, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (3) hohl ausgebildet ist und den Rotor des Motors (4 + 5) bildet, in dem Inneren der hohlen Spindel (3) eine Stange (8) längsbeweglich geführt ist, welche einerseits mit dem Linearantrieb (7) und andererseits mit dem zweiten Werkzeughalter (17) verbunden ist und die Spindel mit dem ersten Werkzeughalter (11) sowie mit dem zweiten Werkzeughalter (17) auf Drehung verbunden ist.Drive and holding device (1) for one and two-part tools for friction stir welding, with a spindle (3) arranged within a housing (2) and drivable by a motor (5 + 6), with which a first tool holder (11) for a first tool part (20) and a second tool holder (17) are connected for rotation and with at least one linear drive (7) for generating a contact pressure on the workpiece, characterized in that the spindle (3) is hollow and the rotor of the motor ( 4 + 5), in the interior of the hollow spindle (3) a rod (8) is guided in a longitudinally movable manner, which is connected on the one hand to the linear drive (7) and on the other hand to the second tool holder (17) and the spindle to the first tool holder (11) and with the second tool holder (17) is connected to rotate.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebs- und Haltevorrichtung für zweiteilige Werkzeuge zum Reibrührschweißen, mit einer von einem Motor antreibbaren Spindel mit welcher ein erster Werkzeughalter für ein erstes Werkzeugteil sowie ein zweiter Werkzeughalter auf Drehung verbunden sind und mit einem an dem zweiten Werkzeugteil angreifenden Linearantrieb zur Erzeugung einer Anpresskraft auf das Werkstück.The invention relates to a drive and holding device for two-part tools for friction stir welding, with a motor driven spindle with which a first tool holder for a first tool part and a second tool holder are connected to rotation and with an attacking on the second tool part linear drive for Generation of a contact pressure on the workpiece.
Vorrichtungen dieser Art sind bekannt geworden (siehe z. B.
Ganz allgemein sind solche Vorrichtungen für den Betrieb zwei- oder mehrteiliger Werkzeuge erforderlich, wie zum Beispiel des sogenannten „Adjustable Pin Tools” oder der Vorrichtung für das Punktschweißen nach dem THOM-Prinzip (
Bei einem solchen zweiteiligen Werkzeug ist durch ein hohles erstes Werkzeugteil, das am werkstückseitigen Ende eine Ringschulter besitzt, ein axial beweglicher Stift (Pin) geführt, der mit einem Ende in einem zugehörigen Werkzeughalter eingespannt werden kann, und mit seinem anderen Ende über die Schulter des ersten Werkzeugteils hinausragt Ein für die Rotation des Werkzeugs sorgender Motor ist an einem Ende der Spindel vorgesehen und innerhalb des Gehäuses ist ein hydraulischer Antrieb angeordnet, der als Linearantrieb für den zweiten Werkzeughalter dient. Der Einbau des hydraulischen Antriebs mit entsprechenden Kolben, Leitungen, Bohrungen etc. kompliziert den Aufbau der Vorrichtung, er muss mit großem Augenmerk auf Kühlung dimensioniert werden, da er sich in Nähe der Schweißstelle befindet und er gibt keinen Platz für eine automatische Spannvorrichtung bei Verwendung einteiliger Werkzeuge.In such a two-part tool, an axially movable pin (pin) is guided by a hollow first tool part, which has an annular shoulder at the workpiece end, which can be clamped with one end in an associated tool holder, and with its other end over the shoulder of the protrudes a motor provided for the rotation of the tool is provided at one end of the spindle and within the housing, a hydraulic drive is arranged, which serves as a linear drive for the second tool holder. The installation of the hydraulic drive with corresponding pistons, lines, bores etc. complicates the construction of the device, it must be dimensioned with great attention to cooling, since it is located near the weld and it gives no place for an automatic tensioning device when using one-piece tools.
Eine Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung einer Vorrichtung, bei welcher die genannten Nachteile beseitigt sind.An object of the invention is to provide a device in which the mentioned disadvantages are eliminated.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei welcher erfindungsgemäß die Spindel hohl ausgebildet ist und den Rotor des Motors bildet, wobei an ihrem Außenumfang die Rotorwicklung angeordnet ist, welcher eine an der Innenseite eines Gehäuses sitzende Statorwicklung zugeordnet ist, in dem Inneren der hohlen Spindel eine Stange längsbeweglich geführt ist, welche einerseits mit dem Linearantrieb und andererseits mit dem zweiten Werkzeughalter verbunden ist und die Spindel mit dem ersten Werkzeughalter sowie mit dem zweiten Werkzeughalter auf Drehung verbunden ist.This object is achieved with a device of the type mentioned, in which according to the invention the spindle is hollow and forms the rotor of the motor, wherein on its outer circumference, the rotor winding is arranged, which is associated with a seated on the inside of a housing stator winding, in which Inside the hollow spindle a rod is longitudinally movably guided, which is connected on the one hand to the linear drive and on the other hand to the second tool holder and the spindle is connected to the first tool holder and the second tool holder on rotation.
Dank der Erfindung wird eine kompakte Antriebs- und Haltevorrichtung für zweiteilige Werkzeuge geschaffen, die auch den großen Vorteil bietet, dass sie bei Verwendung eines einteiligen Werkzeugs dessen automatisches Spannen ermöglicht, da in diesem Fall der Linearantrieb zum Spannen und Lösen des Werkzeugs verwendet werden kann.Thanks to the invention, a compact drive and holding device for two-part tools is created, which also offers the great advantage that it allows using a one-piece tool whose automatic clamping, since in this case the linear drive can be used for clamping and releasing the tool.
Bei einer vorteilhaften und besonders platzsparenden Variante ist vorgesehen, dass an dem Außenumfang der Spindel eine Rotorwicklung des als Elektromotor ausgebildeten Motors angeordnet ist, welcher eine an der Innenseite eines Gehäuses sitzende Statorwicklung zugeordnet ist.In an advantageous and particularly space-saving variant it is provided that on the outer circumference of the spindle, a rotor winding of the motor designed as an electric motor is arranged, which is associated with a seated on the inside of a housing stator winding.
Im Sinne eines zweckmäßigen Antriebs des zweiten Werkzeugteils kann man vorsehen, dass die Spindel mit dem zweiten Werkzeughalter über ein hohles Zwischenstück verbunden ist, wobei der zweite Werkzeughalter im Inneren des Zwischenstücks mittels einer Verzahnung längsverschiebbar jedoch drehfest geführt ist.In terms of a suitable drive of the second tool part can provide that the spindle is connected to the second tool holder via a hollow intermediate piece, wherein the second tool holder in the interior of the intermediate piece by means of a toothing longitudinally displaceable but guided.
Um mit der Vorrichtung einteilige Werkzeuge rasch spannen zu können kann vorgesehen sein, die Stange mit dem zweiten Werkzeughalter über einen hohlen Bolzen verbunden ist, der mit einer ihn von außen umgebenden Spannzange zusammenwirken kann. Dabei ist es empfehlenswert, wenn die Spannzange einerseits an einem Ringflansch des Zwischenstücks und andererseits an einer Ringnut der Spindel abgestützt ist.In order to be able to clamp one-piece tools quickly with the device, it can be provided that the rod is connected to the second tool holder via a hollow bolt which can cooperate with a collet surrounding it from the outside. It is recommended that the collet is supported on the one hand on an annular flange of the intermediate piece and on the other hand on an annular groove of the spindle.
Die Erfindung samt weiteren Vorteilen ist im Folgenden an Hand beispielsweiser Ausführungsformen näher erläutert, die in der Zeichnung veranschaulicht sind. In dieser zeigenThe invention together with further advantages is explained in more detail below by way of example embodiments, which are illustrated in the drawing. In this show
Es wird nun auf
An dem in der Zeichnung oberen Ende der Vorrichtung
An dem in der Zeichnung unteren Ende der Spindel
Das erste Werkzeugteil
Der Zeichnung ist noch eine Spannzange
Im Inneren des hohlen Zwischenstücks R ist ein zweiter Werkzeughalter
Das zweite Werkzeugteil
An dieser Stelle sei kurz die Wirkungsweise des zweiteiligen Werkzeugs erläutert. Mit der „Adjustable Pin”-Technik kann man ein Reibrührschweißen an Bauteilen durchführen, deren Dicke sich ändert. Die Veränderung der Pinlänge erfolgt entsprechend der Werkstückdicke, wodurch eine Durchschweißung auch bei unterschiedlichen Blechdicken garantiert werden kann. Das zweiteilige Werkzeug, bestehend aus Stift (axial beweglich) und Schulter, rotiert und wird durch die zu fügenden Teile geführt. Dabei übt die Schulter (Außenteil des ersten Werkzeugteils) auf die Oberseite eine Anpresskraft aus und das Material wird durch die aus Anpresskraft und Rotation erzeugte Warme plastifiziert, durch die Rotation des Pins und der Schultern verrührt und es kann hinter dem Werkzeug wieder erstarren. Somit sind die Teile verschweißt.At this point, the operation of the two-part tool is briefly explained. With the "adjustable pin" technique, one can perform friction stir welding on components whose thickness changes. The change in the pin length is carried out according to the workpiece thickness, whereby a through-welding can be guaranteed even with different sheet thicknesses. The two-part tool, consisting of pin (axially movable) and shoulder, rotates and is guided by the parts to be joined. The shoulder (outer part of the first tool part) exerts a contact force on the upper side and the material is plasticized by the heat generated from contact pressure and rotation, stirred by the rotation of the pin and the shoulders and it can solidify behind the tool again. Thus, the parts are welded.
Die hohle Spindel
Die zum Bewegen der gesamten Vorrichtung
Nun auf
Ein Vergleich mit
Man erkennt somit, dass dem Antrieb
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Antriebs- und HaltevorrichtungDrive and holding device
- 22
- Gehäusecasing
- 33
- Spindelspindle
- 44
- Motorengine
- 55
- Rotorwicklungrotor winding
- 66
- Statorwicklungstator
- 77
- Linearantrieblinear actuator
- 88th
- Stangepole
- 99
- Zwischenstückconnecting piece
- 1010
- erster Werkzeughalterfirst tool holder
- 1111
- erstes Werkzeugteilfirst tool part
- 1212
- Schraubbolzenbolts
- 1313
- Wurmschraubeworm screw
- 1414
- Spannzangecollet
- 1515
- Ringflanschannular flange
- 1616
- Ringnutring groove
- 1717
- zweiter Werkzeughaltersecond tool holder
- 1818
- hohler Bolzenhollow bolt
- 1919
- Bolzenstummelpin stub
- 2020
- zweites Werkzeugteilsecond tool part
- 20a20a
-
abgesetztes Ende von
20 remote end of20 - 2121
- Kugellagerball-bearing
- 2222
- Kugellagerball-bearing
- 2323
- Reibrührschweißwerkzeugfriction stir welding tool
- 2424
- Werkzeughaltertoolholder
- 2525
- Wurmschraubeworm screw
- aa
- Achseaxis
- WW
- Werkstückworkpiece
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 00/02699 [0002] WO 00/02699 [0002]
- AT 506605 A1 [0003] AT 506605 A1 [0003]
- DE 102007009578 A1 [0025] DE 102007009578 A1 [0025]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20121206 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: STIRTEC GMBH, AT Free format text: FORMER OWNER: STIRTEC OG, GRAZ, AT |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: VIERING, JENTSCHURA & PARTNER PATENT- UND RECH, DE Representative=s name: VIERING, JENTSCHURA & PARTNER MBB PATENT- UND , DE |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years | ||
R071 | Expiry of right |