Машина для сварки трением Советский патент 1984 года по МПК B23K20/12 

2

It п

СО

00

HNS

11

Изобретение относится к сварке трением.

Известны машины для сварки трением, усилие зажатия вращаемой заготовки у которых обеспечивается встроенным в шпиндель гидроцилиндром lj .

Недостатком таких машин является потребность в источнике гидравлической энергии и устройства для подвода рабочей жидкости к вращающемуся гидроцилиндру. Для машин сварки трением с приводом осевого усилия наличие специальной гидростанции для зажима усложняет конструкцию машины. Кроме того, устройство для подвода рабочей жидкости к вращающемуся гидроцилиндру исключает возможность размещения приводного двигателя соосно со шпинделем и постоянного с ним соединения без приводной муфты, т.е. получения мак1 симально простой кинематической .схемы привода вращения при достаточно малом моменте инерции. Последнее обеспечивает возможность использования приводного двигателя для разгона шпинделя при каждом цикле , сварки, исключив потери энергии холостого хода двигателя и затрату ее в приводной муфте. Наличие приводной муфты также усложняет конструкцию машины, требует специальной системы смазки, охлаждения и т.д.

Известна машина для сварки трением, содержащая шпиндельную бабку, привод вращения шпинделя, зажим для вращаемой при сварке заготовки с приводом зажатия, выполненным в виде установленного внутри шпинделя штока, снабженного связанной со шпинде- лем пружиной, и силового цилиндра, установленного на корпусе шпиндельной бабки с возможностью взаимодействия со штоком, зажим для невращае,мой заготовки. В известной машине приводной двигатель установлен соосно со шпинделем, т.е. компоновка при вода вращения выполнена по максимально простой схеме и имеет высокую надежность 2.

Недостатком известной машины является то, что существующие пружины, которые могут быть встроены в габариты шпинделя, не всегда обеспечивают усилие зажатия достаточное для удержания заготовок и рабочий ход штока привода зажима. Поэтому они снабжаются лишь зажимом цангового типа, в котором усилие зажатия до98122

полняется усилием сварки, а рабочий ход штока привода зажи1-1а невелик и составляет 5-6 мм. Это ограничивает возможность машины и не позволяет использовать на них зажимы для деталей с развитой конфигурацией, когда требуется ход штока привода зажима 50 мм и более, например, для вилок карданных валов, головок реакQ ТИННЫХ штанг и т.д. Установка же достаточно мощных пружин малой же сткости приводит к увеличению длины шпинделя, необходимости установки дополнительных подшипниковых опор и также усложняет конструкцию машины, так как в целях сохранения прием лемых ее габаритов двигатель привода вращения необходимо устанавливать параллельно шпинделю, вводя ремен,,. ную или зубчатую передачу.

Цель изобретения - повьш1ение надежности при одновременном расширении технологических возможностей машины.

с Поставленная цель достигается тем, что машина для сварки трением, содержащая шпиндельную бабку, привод вращения шпинделя, зажик: для вращаемой при сварке заготовки с приводом зажатия, выполненным в виде установленного внутри шпинделя штока, снабженного связанной со шпинделем прулшной, и силового цилиндра, установленного на корпусе шпиндельной бабки с возможностью взаимодействия со

5 штоком, зажим для невращаемой заготов ки, снабжена втулкой, установленной соосно со шпинделем с возможностью осевого перемещения относительно него, и шарнирно связанными между

О собой тягами, свободные концы которых связаны со шпинделем, втулкой и пружиной штока.

В такой машине основная величина рабочего хода шгока механизма при5 вода зажима вращаемой заготовки реализуется за счет изменения взаимоположения тяг без деформации пружины.

0 Сжатие пр окины осуществляется лишь на заключительном этапе закрытия зажима, когда его рабочие поверхности обхватят деталь и перемещение штока становится невозможным. При

5 этом создается напряженное состояние в системе привода зажима, чем и обеспечивается необходимое усилие зажатия заготовки.

31

На фиг. 1 показана предлагаемая машина с закрепленной в зажиме вращае мой при сварке заготовкой; на фиг. 2 и 3 увеличены изображения механизмов машины в различных положениях Зажим 1 с закрепленной заготовкой 2 установлен на шпинделе 3 и имеет приводной шток 4. Шток А снабжен тарельчатой пружиной 5 повьшенной жесткости и опорной шайбой 6. Шайба 6 соединена шарнирно с тягой 7, другой конец которой шарнирно соединен с тягой 8 и тягой 9. Тяга 8 соединена шарнирно со шпинделем 3, а тяга 9 соединена со втулкой 10. Втулка 10 установлена подвижно на шпинделе соосно с ним и имеет возможность взаимодействия с рычагом 11 соединенным с цилиндром 12. Цилиндр 12 размещен на корпусе 13 шпиндельной бабки. Шпиндель 3 соединен муфтой 14 с валом приводного двигателя 15. Зажатие невращаемой при сварке заготовки 16 осуществляется зажимом 17.

Машина работает следующим образом Для сварки вращаемую заготовку 2 размещают в зажиме 1 и включают привод зажима - цилиндр 12. Шток цилиндра 12 перемещает через рычаг 11 втулку 10 в крайнее левое положение (фиг. 2). При перемещении втулки 10 тяга 9, взаимодействуя с тягами 7 и 8, стремится расположить их на одной прямой. Тяги 7 и 8, располагаясь на одной прямой, сначала перемещают шайбу 6, пружину 5 и шток 4 на величину, равную 40 - 50 мм, закрывая зажим 1 до того момента, пока его рабочие поверхности плотно не обхватят заготовку 2. После этого дальнейшее перемещение штока 4 становится невозможным и начинается сжатие пружины 6 сверх предварительной ее деформации, осуществляемой при сборке. Длины тяг 7-9 выбраны так, что поскольку при рабочей деформации пружины 5 угол между тягами 7 и 8 близок к 180 , то даже при очень большой жесткости пружины 5 и усилии ее сжатия, достаточном для закреп98124

ления заготовки любой формы, усилиеперемещения втулки 10 не велико и легко обеспечивается пневмоцилиндром небольшого диаметра.

При расположении тяг 7 и 8 под углом 180 , обеспечивается максимальное сжатие пружины 5. С целью исключения напряженного контакта рычага 11 с втулкой 10 при

Q вращении шпинделя, ход втулки 10 задан несколько большим необходимого для расположения тяг 7 и 8 под углом 180° и при расположении втулки 10 -в крайнем левом положении угол

, между тягами 7 и 8 уменьшается до 170 - 175 , а пружина 5 остается дополнительно сжатой на величину f В результате этого между боковьми поверхностями канавки на втулке 10

и рычагом 11 образуются зазоры 6 и jп , которые исключают износ поверхностей при вращении втулки 10. Это также исключает самопроизвольное раскрытие зажима при вращающемся

5 шпинделе, поскольку инерционные

силы и силы пружины стремятся переместить втулку 10 влево, что ограничено корпусом муфты 14.

После осуществления сварки известным способом цилиндр 12 через рычаг 11 перемещает втулку 10 вправо (фиг.З). При переметении втулки 10 угол между тягами 7 и 8 уменьшается до величины (Х пружина 5 освобождается до величины предва5 рительной деформации, а шток 4 перемещается вправо на величину 5 , обеспечивая открытие зажима 1 .

Предлагаемая конструкция обеспечивает увеличенные усилия зажатия и величину хода штока привода зажима до значений, достаточных для исполь зования зажимов различной конфигурации, что существенно расширяет и технологическое возможности машины.

При этом выполнение машины с установленным соосно шпинделю двигателем привода при одновременном повьш1ении надежности зажатия значительно повышает надежность всей машины, упрощает ее производство и эксплуатацию.

МАШИНА ДЛЯ СВАРКИ ТРЕНИЕМ, содержащая шпиндельную бабку, привод вращения шпинделя, зажим для вращаемой при сварке заготовки с приводом зажатия, выполненным в виде установленного внутри шпинделя штока, снабженного связанной со шпинделем пружиной, и силового цилиндра, установленного на корпусе шпиндельной бабки с возможностью взаимодействия со штоком, зажим для невращаемой заготовки, отличающаяся тем, что, с целью повьш1ения ее надежности при одновременном расширении технологических возможностей, машина снабжена втулкой, установленной соосно со шпинделем с возможностью осевого перемещения относительно § него, и шарнирно связанными между собой тягами, свободные концы кото(Л рых связаны со шпинделем, втулкой и пружиной штока.