BESCHREIBUNG

PRESSSCHWEISSVORRICHTUNG MIT EINEM BERÜHRUNGSLOS MESSENDEN MESSMITTEL ZUR ERFASSUNG DER OBERFLÄCHENBESCHAFFENHEIT, DES RUNDLAUFS UND/ODER DES PLANLAUFS AN EINEM STIRNSEITIGEN

SCHWEISSBEREICH Die Erfindung betrifft eine Pressschweißvorrichtung, insbesondere eine Reibschweißvorrichtung, und ein

Pressschweißverfahren mit den Merkmalen im Oberbegriff des Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruchs. Aus der DE 299 22 424 Ul und der DE 299 22 396 Ul ist eine solche Reibschweißvorrichtung bekannt. Sie weist eine Plastizierungseinrichtung und einer Staucheinrichtung zur Herstellung einer Schweißverbindung zwischen gepaarten Werkstückteilen auf. Durch stirnseitigen Kontakt und drehendes Reiben unter Druck werden die Werkstückteile an ihren Schweißbereichen plastifiziert und anschließend in einem Stauchhub mit ggf. erhöhter Kraft verbunden. Die Reibschweißvorrichtung weist eine erste um eine

Rotationsachse rotierbare Spannvorrichtung mit einem

Drehantrieb für ein erstes Werkstückteil und eine zweite Spannvorrichtung für ein zweites Werkstückteil sowie eine Vorschubeinrichtung zur linearen Verstellung der zweiten Spannvorrichtung und zur gegenseitigen Annäherung der Spannvorrichtungen und der Werkstückteile auf.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine

verbesserte Pressschweißtechnik, insbesondere

Reibschweißtechnik, aufzuzeigen. Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruch.

Die erfindungsgemäße Pressschweiß-, insbesondere

Reibschweißtechnik ermöglicht die Erzielung qualitativ hochwertiger, reproduzierbarer und belastbarer

Schweißverbindung. Sie erlaubt es, eine gewisse

Mindestgüte der Oberflächenbeschaffenheit und/oder des Plan- und/oder Rundlaufs der Werkstückteile mit Bezug auf die Rotationsachse zu erreichen. Hierdurch kann vermieden werden, dass sich die Werkstückteile ggf. nicht

vollflächig berühren und es nur zu einem partiellen und/oder ungleichmäßigen Plastifizieren und damit zur Ausbildung einer minderwertigen Schweißstelle kommt.

Die erfindungsgemäße Pressschweißtechnik kommt mit einem geringen Bau- und Steueraufwand und einer vereinfachten Kinematik aus. Die z.B. ohnehin vorhandene Dreheinrichtung an einer oder an beiden benachbarten Spannvorrichtungen kann für die messtechnische Erfassung der

Oberflächenbeschaffenheit und/oder des Plan- und/oder Rundlaufs der zu schweißenden Stirnseite eines oder beider Werkstückteile eingesetzt werden. Eine bevorzugt

berührungslose sensorische Erfassung, insbesondere unter

Einsatz eines Messstrahls ist besonders genau, einfach und betriebssicher .

Die erfindungsgemäße Pressschweißtechnik gestattet eine automatisierte Prüfung der zu schweißenden Werkstückteile und hiervon beeinflusste automatische Prozessabfolgen. Mängelkorrekturen können innerhalb der

Pressschweißvorrichtung durch Lageänderung und/oder

Nachbearbeitung eines Werkstückteils behoben werden. Die Pressschweißvorrichtung kann in ihrem Schweißprozess automatisiert werden, was auch eine automatische Be- und Entladung der Werkstückteile bzw. geschweißten Werkstücke sowie ggf. ein Ausschleusen mangelhafter Werkstückteile einschließen kann. Geprüft werden kann ferner auch das fertige Schweißteil, z.B. hinsichtlich des Rundlaufs und/oder Planlaufs des oder der Teilende (n) .

Die beanspruchte Pressschweißtechnik betrifft bevorzugt das Reibschweißen mit Plastifizierung der kontaktierenden Werkstückteile und ihrer Stirnflächen unter Druck und umlaufend drehendes oder lineares oder oszillierendes Reiben. Alternativ ist eine Plastifizierung durch einen magnetisch bewegten elektrischen Lichtbogen möglich, der zunächst zwischen den Werkstückteilen gezündet wird und dann unter Magnetfeldeinfluss rotierend umläuft. In beiden Fällen kann sich an die Plastifizierung ein axialer

Stauchhub anschließen.

Im Folgenden wird unter dem Begriff „Rotationsachse" jeweils die für die Herstellung einer Press-, insbesondere Reibschweißverbindung vorgesehene Hauptachse verstanden, um die einerseits das erste Werkstückteil rotiert und in deren Richtung andererseits eine lineare Relativbewegung zwischen den Werkstückteilen stattfindet.

Mit einem, insbesondere einem ersten Messmittel kann eine Erfassung der Oberflächenbeschaffenheit und/oder des Plan- und/oder Rundlaufs an dem zweiten Werkstückteil mit Bezug auf die Rotationsachse erfolgen, während das zweite

Werkstückteil bereits für die Herstellung der

Reibschweißverbindung eingespannt ist, d.h. in der für die Schweißung vorgesehenen Einspannlage. Für die Durchführung einer Messung kann das erste Messmittel, insbesondere durch eine Rotation der ersten Spannvorrichtung, um die Rotationsachse gedreht werden und dabei den Schweißbereich des zweiten Werkstückteils vermessen. Das erste Messmittel ist bevorzugt dauerhaft an der Press- bzw.

Reibschweißvorrichtung, insbesondere an der ersten

Spannvorrichtung, angeordnet, so dass es nicht für die Durchführung einer Schweißung entfernt werden muss.

Hierdurch kann vorteilhafterweise eine Erfasssung der Oberflächenbeschaffenheit und/oder des Grund- und/oder Planlaufs ohne Takt Zeitverlust erfolgen.

Das erste Messmittel weist bevorzugt eine separate

Energieversorgung auf, die mit dem ersten Messmittel verbunden und ebenfalls um die Rotationsachse drehbar gelagert, insbesondere an der ersten Spannvorrichtung befestigt ist. Durch die Energieversorgung kann das Messmittel während eines Messvorgangs betrieben werden, ohne dass es einer Kabelführung für die Energiezufuhr zwischen dem stationären Maschinengestell und dem

rotierbar gelagerten Messmittel bedarf.

Das erste bewegte Messmittel kann ferner über ein

drahtloses Datenübertragungsmittel mit einer Steuerung der Reibschweißvorrichtung verbunden sein. Somit kann auch auf eine Kabelführung für die Übertragung von Sensordaten zwischen dem Messmittel und einer Steuerung der

Reibschweißvorrichtung verzichtet werden.

Die Press- bzw. Reibschweißvorrichtung weist bevorzugt ein weiteres, insbesondere zweites Messmittel zur Erfassung der Oberflächenbeschaffenheit und/oder des Plan- und/oder Rundlaufs an einem Schweißbereich des ersten

Werkstückteils auf, welches in der ersten Spannvorrichtung gehalten ist. Das zweite Messmittel ist bevorzugt in

Richtung der Rotationsachse der ersten Spannvorrichtung linear verschieblich gelagert. Es kann insbesondere an der zweiten Spannvorrichtung befestigt sein.

Bei einer Press- bzw. Reibschweißvorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Messmittel der oben genannten Art kann vorteilhafter Weise ohne Takt Zeitverlust eine

Vermessung beider Werkstückteile in einem automatisierten und parallelisierten Prozess erfolgen. Es kann

insbesondere eine gleichzeitige Vermessung der beiden Werkstückteile erfolgen, wobei die erste Spannvorrichtung in kontrollierter Weise gedreht wird und für beide

Messvorgänge die jeweils erforderliche Relativbewegung zwischen Werkstückteil und Messmittel bewirkt.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausbildungen der Reibschweißvorrichtung angegeben. In einer Ausgestaltung weist die Pressschweißvorrichtung mehrere Paare von Spannvorrichtungen auf.

Vorteilhaft ist auch eine dauerhafte Anordnung eines Messmittels an der Pressschweißvorrichtung, insbesondere

Reibschweißvorrichtung .

Die Pressschweißvorrichtung kann eine

Positioniervorrichtung zur Korrektur einer Lage von einem oder mehreren Werkstückteil (en) mit Bezug zur

Rotationsachse aufweist. Eine solche

Positioniervorrichtung ist vorzugsweise an der zweiten, axial verschieblichen Spannvorrichtung angeordnet und für das zweite Werkstückteil vorgesehen. Die

Pressschweißvorrichtung kann alternativ oder zusätzlich eine Nachbearbeitungsvorrichtung für ein Werkstückteil aufweisen. Ferner können die Positioniervorrichtung und/oder die Nachbearbeitungsvorrichtung automatisiert und mit einer Steuerung der Pressschweißvorrichtung verbunden ist/sind.

Die Pressschweißvorrichtung ist bevorzugt dazu vorgesehen und ausgebildet, eine Erfassung einer

Oberflächenbeschaffenheit und/oder eines Rundlaufs und/oder eines Planlaufs an einem st irnseit igen

Schweißbereich in der für die Herstellung der

Pressschweißung vorgesehenen Einspannlage des oder der Werkstückteile durchzuführen. in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die Pressschweißvorrichtung dazu vorgesehen und ausgebildet ist, eine automatisierte Erfassung einer

Oberflächenbeschaffenheit und/oder eines Rundlaufs und/oder eines Planlaufs auszuführen. Vorzugsweise ist die Pressschweißvorrichtung auch dazu vorgesehen und ausgebildet, eine Erfassung einer

Oberflächenbeschaffenheit und/oder eines Rundlaufs

und/oder eines Planlaufs direkt vor Beginn einer

Pressschweißung auszuführen.

Die Pressschweißvorrichtung kann dazu vorgesehen und ausgebildet sein, eine Pressschweißung nur bei

Feststellung einer erforderlichen Güte der

Oberflächenbeschaffenheit und/oder des Rundlaufs und/oder des Planlaufs auszuführen.

In einer automatisierten Variante ist die

Pressschweißvorrichtung dazu vorgesehen und ausgebildet, anhand der Messergebnisse eines Messmittels eine Korrektur der Lage eine Werkstückteils und/oder eine Nachbearbeitung eines Werkstückteils automatisch auszuführen

Für eine Nachkontrolle kann die Pressschweißvorrichtung und deren Messmittel dazu vorgesehen und ausgebildet sein, das pressgeschweißte Werkstück an ein oder beiden

Stirnenden auf Rundlauf und/oder Planlauf zu überprüfen.

Ein weiterer eigenständiger Erfindungsgedanke besteht darin, eine Pressschweißvorrichtung mit einer

Plastifi z ierungseinrichtung und einer Staucheinrichtung sowie Spannvorrichtungen für die Werkstückteile

vorzusehen, wobei die Pressschweißvorrichtung ein

Messmittel aufweist, das um eine Hauptachse, insbesondere eine zentrale Stauchachse, im Bereich eines ersten

Werkstückteils drehbar gelagert ist und zur Erfassung der Oberflächenbeschaffenheit und/oder des Rundlaufs und/oder des Planlaufs an einem st irnseit igen Schweißbereich des gegenüber liegenden zweiten Werkstückteils ausgebildet ist. Dies betrifft auch das zugehörige verfahren. Die Plastifizierungseinrichtung und die Staucheinrichtung können dabei beliebig ausgebildet sein. Eine oder mehrere der genannten Spannvorrichtungen kann/können um die

Hauptachse rotieren. Das Messmittel kann an einer

rotierenden Spannvorrichtung angeordnet sein. Es kann alternativ an einer eigenen Rotationsvorrichtung

angeordnet sein. Dies kann insbesondere der Fall sein, wenn die Spannvorrichtungen drehfest angeordnet sind.

Das Plastifizieren kann durch Reiben der Werkstückteile unter bevorzugt gegenseitigem Kontakt und Druck,

insbesondere axialem Druck oder durch einen umlaufenden und magnetisch bewegten Lichtbogen erfolgen. Im

zweitgenannten Fall ist eine gegenseitige Verdrehung der Werkstückteile um die Haupt- oder Stauchachse nicht erforderlich. Hierbei kann das Messmittel eigenständig rotieren .

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:

Figur 1: eine Schemadarstellung einer

Reibschweißvorrichtung in Seitenansicht,

Figuren 2 u. 3: perspektivische Ansichten auf eine erste und eine zweite Spannvorrichtung mit darin gehaltenen Werkstückteilen und ein erstes Messmittel und

Figur 4: eine perspektivische Ansicht einer

Reibschweißvorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Messmittel.

Die Erfindung betrifft eine Pressschweissvorrichtung, bevorzugt eine Reibschweißvorrichtung (1), und ein

Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung zwischen einem ersten Werkstückteil (2) und einem zweiten

Werkstückteil (4) . Eine solche Reibschweißvorrichtung (1) für zwei Werkstückteile (2,4) ist in Figur 1 schematisch dargestellt. In einer nicht dargestellten Alternative kann die Pressschweissvorrichtung (1) mit einem magnetisch bewegten elektrischen Lichtbogen arbeiten.

Das erste Werkstückteil (2) und das zweite Werkstückteil (4) können aus beliebigen Materialien, insbesondere aus eisenhaltigen oder nicht-eisenhaltigen Metallen oder auch aus nichtmetallischen Werkstoffen bestehen. Die

Reibschweißvorrichtung (1) und die damit zu schweißenden Werkstückteile (2,4) können z.B. gemäß der DE 299 22 424 Ul, der DE 299 22 396 Ul oder der DE 195 23 240 Cl ausgebildet sein. Das erste Werkstückteil (2) ist in einer um die

Rotationsachse (19) drehbaren und von einem Drehantrieb (20) beaufschlagten Spannvorrichtung (6) gehalten. Der Drehantrieb (20) kann einen steuerbaren Motor und ggf. eine oder mehrere feste oder zuschaltbare Schwungmassen aufweisen. Das zweite Werkstückteil (4) ist in einer zweiten Spannvorrichtung (7) gehalten.

Die zweite Spannvorrichtung (7) ist bevorzugt in Richtung der Rotationsachse (19) linear verschieblich gelagert. Die Spannvorrichtung (7) ist in der gezeigten Ausführungsform drehfest. Sie kann alternativ drehbar sein und ebenfalls einen steuerbaren Drehtrieb aufweisen. Die Rotationsachse (19) und die Verschiebeachse sind z.B. horizontal ausgerichtet und erstrecken sich längs der Maschinenachse (Z) .

Die Spannvorrichtungen (6,7) haben einen Stellantrieb und können automatisch geöffnet und geschlossen werden. Sie nehmen jeweils ein einzelnes Werkstückteil (2,4) zentral auf. Die sog. erste und drehend angetriebene

Spannvorrichtung (6) kann z.B. als Spannfutter mit einem Grundkörper (22) und mehreren, z.B. drei radial zur

Zentralachse (19) zustellbaren Spannbacken (nicht

dargestellt) ausgebildet sein. Die zweite Spannvorrichtung (7) kann z.B. als sog. Zentrumspanner mit einem Gestell zwei zustellbaren Spannbacken ausgeführt sein. Die Werkstückteile (2,4) können eine beliebige Form haben und besitzen jeweils einen stirnseitigen, rohrförmigen oder vollflächigen Schweißbereich (3,5), an dem die

Plastifizierung und die Schweißverbindung erfolgen. Der Schweißbereich (3,5) des ersten und/oder zweiten

Werkstückteils (2,4) hat bevorzugt rotationssymmetrische Kontur, insbesondere in Form einer Kreisringfläche oder einer Vollkreisfläche. Ein stirnseitiger Schweißbereich (3,5) ist bevorzugt symmetrisch, insbesondere

konzentrisch, und senkrecht zur Rotationsachse (19) ausgerichtet. Eine Zentrallinie eines Schweißbereichs (3,5) (vorgesehenes Zentrum einer Schweißverbindung) ist bevorzugt kreisringförmig ausgebildet und derart

ausgerichtet, dass der Mittelpunkt der Zentrallinie mit der Rotationsachse (19) zusammenfällt. Die Werkstückteile (2,4) sind in den Ausführungsbeispielen mit den

Zentralachsen ihrer Stirnflächen bzw. Schweißbereiche (3,5) für den Schweißprozess gleichachsig und fluchtend ausgerichtet .

Alternativ ist eine nicht-rotationssymmetrische, z.B.

elliptische oder prismatische Form der Stirnfläche bzw. des Schweißbereichs (3,5) möglich, insbesondere beim

Schweißen mit einem magnetisch bewegten Lichtbogen. Die Stirnfläche bzw. der Schweißbereich (3,5) können konisch ausgebildet und schräg zur Rotationsachse (19)

ausgerichtet sein.

Die Reibschweißvorrichtung (1) weist ein Maschinengestell (16) auf, an dem die erste Spannvorrichtung (6) und die zweite Spannvorrichtung (7) angeordnet und gelagert sind. Die Spannvorrichtung (en) (6,7) können ggf. mittels einer Wechseleinrichtung austauschbar angeordnet sein. Das Maschinengestell (16) kann z.B. ein liegendes

Maschinenbett und einen aufrechten Maschinenständer aufweisen. An dem Maschinengestell (16) können der

Drehantrieb (20), die Antriebe für die Spannvorrichtungen (6,7) sowie eine Steuerung (17) der Reibschweißvorrichtung (1) angeordnet sein.

An der Reibschweißvorrichtung (1) gemäß Figur 1 ist ein sog. erstes Messmittel (8) im Bereich der ersten

Spannvorrichtung (6) angeordnet. Es kann insbesondere an der Spannvorrichtung (6), bevorzugt an deren Grundkörper (22) front- oder umfangseitig sowie fest oder verstellbar montiert sein. Es kann ggf. in die Spannvorrichtung (6) integriert sein. Das erste Messmittel (8) ist bevorzugt zur berührungslosen Erfassung eines stirnseitigen

Schweißbereichs (5) des zweiten Werkstückteils (4)

ausgebildet.

Das erste Messmittel (8) weist mindestens einen Sensor (23) und eine Auswertung für dessen Signale auf. Der

Sensor (23) erfasst die Oberflächenbeschaffenheit und/oder den Planlauf und/oder den Rundlauf des Schweißbereichs (5) des zweiten Werkstückteils (4) . Dies kann z.B. durch eine Abstandsmessung zwischen dem Sensor (23) und der

Stirnseite des zweiten Werkstückteils (4) erfolgen. Der Sensor (23) kann auch einen Messstrahl (9), insbesondere einen Laserstrahl, auf die Stirnseite bzw. den

Schweißbereich (5) des zweiten Werkstückteils (4) richten. Die Strahlausrichtung kann schräg zur Drehachse (19) sein. Der Sensor (23) kann hierbei z.B. als Lichttaster

ausgebildet sein. Die Abstandsmessung kann durch Messung der von der Schweißstelle (5) reflektierten Lichtanteile erfolgen, z.B. anhand einer Laufzeit- oder

Intensitätsmessung. Eine Abstandmessung kann auch auf andere Weise, z.B. kapazitiv oder induktiv oder optisch, erfolgen .

Die besagte sensorische Erfassung der

Oberflächenbeschaffenheit und/oder des Planlaufs und/oder des Rundlaufs der Stirnfläche kann ferner statt durch Abstandsmessung auf andere Weise, z.B. durch optische Kontrastmessung oder dgl . erfolgen. Der ggf. auch hierfür eingesetzte Strahl (9) kann ein Lichtstrahl sein und der Beleuchtung der Erfassungsstelle am Werkstückteil (2) dienen . Das Messmittel (8) kann mehrere gleich oder

unterschiedlich ausgebildete Sensoren (23) aufweisen, die verteilt rund um die Drehachse (19) angeordnet sind. Der oder die Sensor (en) (23) können starr oder verstellbar an der Spannvorrichtung (6) angeordnet sein. Ferner ist eine in sich verstellbare Sensorausbildung möglich. Der Sensor (23) kann z.B. einen beweglichen, insbesondere

oszillierend schwenkbaren Strahl (9), insbesondere

Messstrahl, emittieren.

Das erste Messmittel (8) verfügt bevorzugt über eine separate Energieversorgung (12), die autark und mitbewegt sein kann. Die Energieversorgung (12) kann beliebig ausgebildet sein. Sie kann insbesondere eine Batterie oder ein Akkumulator aufweisen. Alternativ kann die

Energieversorgung (12) ein Energieübertragungsmittel sein, über das kontaktierend, z.B. Schleifring, oder

berührungslos eine Versorgungsenergie vom Maschinengestell (16) zu dem rotierbaren Messmittel (8) übertragen wird. Die berührungslose Energieübertragung kann beispielsweise kapazitiv oder induktiv erfolgen. Die separate

Energieversorgung (12) ist um die Rotationsachse (19) drehbar gelagert. Sie kann insbesondere an der ersten Spannvorrichtung (6) angeordnet sein.

Das erste Messmittel (8) weist bevorzugt ein Mittel (10) zur drahtlosen Datenübertragung zwischen dem Messmittel (8) und der Steuerung (17) auf. Das drahtlose

Datenübertragungsmittel (10) kann beispielsweise als

Funkmodul ausgebildet sein und mit einem

korrespondierenden Datenübertragungsmittel (11) am

Maschinengestell (16) zusammenwirken.

Alternativ kann eine beliebige andere Form der drahtlosen Datenübertragung vorliegen, beispielsweise durch

kapazitive oder induktive Kopplung oder durch

Informationsübertragung per Lichtimpuls. Auch eine

leitungsgebundene Datenübertragung mit Drehübertrager ist möglich . Es ist bevorzugt vorgesehen, dass das erste Messmittel (8) sowie die Energieversorgung (12) und das rotierbar

gelagerte Datenübertragungsmittel (10) dauerhaft an der ersten Spannvorrichtung (6) verbleiben. Ferner kann die Messung der Oberflächenbeschaffenheit und/oder des Rund- und/oder Planlaufs weitgehend frei von Umgebungs- und Störeinflüssen erfolgen. Somit kann durch das erste

Messmittel (8) eine besonders exakte und schnelle

Vermessung ausgeführt werden.

Die Reibschweißvorrichtung (1) gemäß Figur 1 weist

bevorzugt ein zweites Messmittel (13) auf. Dieses kann ebenfalls zur berührungslosen Vermessung ausgebildet und bevorzugt dauerhaft an der Reibschweißvorrichtung (1) angeordnet sein. Das zweite Messmittel (13) kann beliebig, vorzugsweise gleich wie das erste Messmittel (8),

ausgebildet sein und einen oder mehrere Sensoren (23), insbesondere einen Lichttaster, aufweisen. Es kann

ebenfalls einen Messstrahl (14), insbesondere Laserstrahl, auf die Stirnfläche und den Schweißbereich (3) des ersten Werkstückteils (2) emittieren. Das zweite Messmittel (13) kann auch verstellbar ausgebildet und/oder angeordnet sein . Die zweite Spannvorrichtung (7) ist bevorzugt in Richtung der Rotationsachse (19) verschieblich gelagert. Sie bildet somit bevorzugt den Druckerzeuger für die

Plastifizierungs- und Staucheinrichtung. Alternativ kann die zweite Spannvorrichtung (7) fest angeordnet sein, während eine Verschiebbarkeit der ersten Spannvorrichtung (6) oder beider Spannvorrichtungen vorgesehen ist.

Für diese verschiebliche Relativbewegung der

Spannvorrichtung (en) (6,7) ist eine steuerbare

Vorschubeinrichtung (21) vorgesehen. Dies kann z.B. als

Hydraulikeinheit, insbesondere als hydraulischer Zylinder, ausgebildet sein und kann sich z.B. am Maschinengestell abstützen .

Die Reibschweißvorrichtung (1) weist bevorzugt eine an der zweiten Spannvorrichtung (7) angeordnete

Positioniervorrichtung (15) zur Korrektur einer Lage des zweiten Werkstückteils (4) mit Bezug zur Rotationsachse (19) auf. Die Positioniervorrichtung (15) kann eine

Korrektur in Richtung einer ersten Maschinen-Radialachse (X) und/oder in Richtung einer zweiten Maschinen- Radialachse (Y) hervorrufen. Die erste Radialachse (X) entspricht z.B. der Hochachse der Reibschweißvorrichtung (1), während die zweite Radialachse (Y) bevorzugt der Horizontalachse der Reibschweißvorrichtung (1) entspricht. Figur 2 zeigt einen Ausschnitt der Reibschweißvorrichtung (1) in perspektivischer Darstellung. Auf der linken Seite befindet sich die erste rotierbar gelagerte

Spannvorrichtung (6) . In dieser ist (nicht sichtbar) ein erstes Werkstückteil (2) gehalten. Ferner ist in der ersten Spannvorrichtung (6) das erste Messmittel (8) integriert, welches einen schrägen und ggf. in der Neigung einstellbaren Messstrahl (9) aussendet.

Der Messstrahl (9) ist auf die Stirnfläche und den

Schweißbereich (5) des zweiten Werkstückteils (4)

gerichtet. Der Sensor (23) und ggf. der Messstrahl (9) tasten die Stirnfläche berührungslos ab.

Hierbei kann festgestellt werden, ob die Stirnfläche eben ist oder nicht und welche Materialeigenschaften sie ggf. hat (Einschlüsse, Poren, Risse etc.). Alternativ oder zusätzlich kann erfasst werden, in welchem Winkel die Stirnfläche zur Drehachse (19) bzw. Verschiebeachse ausgerichtet ist. Die Vorgabe ist z.B. ein rechter Winkel. Ferner kann ein evtl. Seitenversatz bzw. eine

Exzentrizität gegenüber der Drehachse (19) bzw.

Verschiebeachse detektiert werden. Alle diese detektierten Faktoren können Einfluss auf den Schweißprozess und die Prozessqualität haben. Für die zulässige Güte der

Oberflächenbeschaffenheit und/oder des Plan- und/oder Rundlaufs können Grenzwerte vorgegeben sein. Die Soll- und Ist-Werte können mit Werkstückbezug gespeichert und zur

Qualitätssicherung protokolliert sowie in geeigneter Weise ausgegeben werden. Die Steuerung (17) kann hierfür eine geeignete Auswertung nebst Speichern und Schnittstellen aufweisen .

Eine Erfassung der Oberflächenbeschaffenheit und/oder des Plan- und/oder Rundlaufs an dem zweiten Werkstückteil (4) erfolgt bevorzugt durch eine drehende Bewegung des ersten Messmittels (8) um die Rotationsachse (19), während das zweite Werkstückteil (4) in Ruhe ist. Hierdurch wird die Stirnfläche über die gesamte Umfangslänge abgetastet.

Ferner kann ggf. die volle Breite der Stirnfläche durch einen dicken oder einen radial oszillierenden Messstrahl (9) abgetastet werden. Es ist insbesondere bevorzugt vorgesehen, dass das erste Messmittel (8) derart

ausgerichtet ist, dass es den Schweißbereich (5) vermisst, während das zweite Werkstückteil (4) in der für die

Herstellung der Reibschweißverbindung vorgesehenen

Ausgangslage (Vor Ausführung des Vorschubs zum Anpressen der beiden Werkstückteile) eingespannt ist.

Wird bei der Erfassung der Oberflächenbeschaffenheit und/oder des Plan- und/oder Rundlaufs an dem zweiten

Werkstückteil (4) festgestellt, dass dessen Güte eine vorgegebene Güte unterschreitet, kann durch eine

Positioniervorrichtung (15) eine Achskorrektur erfolgen. Die Achskorrektur kann insbesondere automatisch in

Abhängigkeit der Messergebnisse erfolgen, die durch das erste Messmittel (8) erfasst wurden. Die

Positioniervorrichtung (15) und die Korrektur können einachsig oder mehrachsig sein. Bei Material- oder

Oberflächenfehlern der Stirnfläche bzw. des Schweißbereichs (3,5) kann auch eine Nachbearbeitung stattfinden .

Figur 3 zeigt die Reibschweißvorrichtung (1) aus Figur 1 mit Blick auf die erste Spannvorrichtung (6) und das darin eingespannte erste Werkstückteil (2) . Das erste Messmittel (8) kann bevorzugt derart in die erste Spannvorrichtung (6) integriert sein, dass der von dem Messmittel (8) ausgesendete Messstrahl (9) auf das zweite Werkstückteil (4) ausgesendet wird, ohne dass der Messstrahl (9) durch das eingespannte erste Werkstückteil (2) behindert wird. Das erste Messmittel (8) kann insbesondere in Richtung einer Radialachse (X,Y) außerhalb des ersten

Werkstückteils (2) angeordnet sein. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass eine Energieversorgung (12) und/oder ein an der Spannvorrichtung (6) angeordnetes Senderteil (10) des Datenübertragungsmittels derart positioniert und befestigt sind, dass diese mit Bezug zu der Rotationsachse (Z) einen Momentenausgleich gegenüber dem ersten

Messmittel (8) bewirken.

Das erste Messmittel (8) ist bevorzugt an oder in einer zu dem zweiten Werkstückteil (4) weisenden Stirnseite der ersten Spannvorrichtung (6) angeordnet. Alternativ kann das erste Messmittel (8) an einer radialen Außenseite der ersten Spannvorrichtung (6) angeordnet sein. Das erste Messmittel (8) ist in Richtung der Rotationsachse (Z) bevorzugt hinter der Stirnseite (Schweißbereich (3) ) des ersten Werkstückteils (2) und insbesondere hinter der Stirnseite der ersten Spannvorrichtung (6) zurückversetzt angeordnet. D.h. wenn das erste und das zweite

Werkstückteil (2,4) in der für die Herstellung der

Schweißverbindung vorgesehenen Ausgangslage (vor

Ausführung des Vorschubs) eingespannt sind, ist der

Abstand zwischen dem ersten Messmittel (8) und dem

Schweißbereich (5) des zweiten Werkstückteils (4) in

Richtung der Rotationsachse (19) größer, als der Abstand zwischen den Werkstückteilen (2,4). Hierdurch kann das erste Messmittel (8) auch während einer Durchführung der Reibschweißung an der angegebenen Position verbleiben. Eine Kollision zwischen dem ersten Messmittel (8) und dem zweiten Werkstückteil (2) ist ausgeschlossen.

Figur 4 zeigt eine Reibschweißvorrichtung (1), bei der ein erstes Messmittel (8) sowie ein zweites Messmittel (13) vorgesehen sind. Das erste Messmittel (8) sowie dessen Anordnung können den vorgenannten Beschreibungen zu

Figuren 1 bis 3 entsprechen. Alternativ kann das erste Messmittel (8) anders ausgebildet und/oder angeordnet sein . Das zweite Messmittel (13) ist bevorzugt im Bereich der zweiten Spannvorrichtung (7) angeordnet. Alternativ kann das zweite Messmittel (13) auf der Seite des zweiten

Werkstückteils (4) an einem Teil des Maschinengestells (16) oder an einer Positioniervorrichtung (15) angeordnet sein. Das zweite Messmittel (13) ist bevorzugt derart angeordnet, dass es einen Messstrahl (14) auf den

stirnseitigen Schweißbereich (3) des ersten Werkstückteils (2) emittieren kann, wobei dieser Messstrahl (14) nicht durch das zweite Werkstückteil (4) behindert wird. Das zweite Messmittel (13) kann bevorzugt in einer

Radialrichtung (X,Y) außerhalb, insbesondere oberhalb des zweiten Werkstückteils (4) angeordnet sein.

Das zweite Messmittel (13) ist bevorzugt in Richtung der Rotationsachse (19) hinter der Stirnseite (Schweißbereich (5)) des zweiten Werkstückteils (4) und insbesondere hinter der Stirnseite der zweiten Spannvorrichtung (7) zurückversetzt angeordnet. Somit kann auch das zweite Messmittel (13) während der Durchführung einer

Reibschweißung an der besagten Position verbleiben und eine Kollision mit dem ersten Werkstückteil (2) ist ausgeschlossen . Eine Erfassung des Schweißbereichs (3) des ersten

Werkstückteils (2) erfolgt bevorzugt derart, dass das erste Werkstückteil (2) mittels der ersten

Spannvorrichtung (6) rotiert wird, während das zweite

Messmittel (13) in Ruhe ist. Die Erfassung kann bevorzugt in der für die Herstellung der Reibschweißung vorgesehenen Einspannlage durchgeführt werden. Sie erfolgt bevorzugt automatisiert, insbesondere direkt vor Beginn einer

Reibschweißung.

Die folgenden Ausführungen können je nach Ausbildung einer Reibschweißvorrichtung (1) für das erste Messmittel (8)

(d.h. für eine Erfassung der Oberflächenbeschaffenheit und/oder des Rund- und/oder Planlaufs am zweiten

Werkstückteil (4)) oder für das zweite Messmittel (13)

(d.h. für eine Erfassung der Oberflächenbeschaffenheit und/oder des Rund- und/oder Planlaufs am ersten

Werkstückteil (2)) oder für beide gemeinsam gelten.

Die Reibschweißvorrichtung (1) kann bevorzugt dazu

ausgebildet sein, in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Erfassung der Oberflächenbeschaffenheit und/oder des Plan- und/oder Rundlaufs zu entscheiden, ob eine Reibschweißung ausgeführt werden soll oder nicht. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass eine Reibschweißung nur bei

Feststellung einer erforderlichen Güte der

Oberflächenbeschaffenheit und oder des Plan- und/oder Rundlaufs ausgeführt wird. Hierdurch kann eine iO/niO- Kontrolle (in Ordnung / nicht in Ordnung) ausgeführt werden, wodurch Fehlschweißungen vermieden werden. Es kann somit verhindert werden, dass eine Reibschweißung

ausgeführt wird, wenn eine minderwertige Ausbildung der Schweißstelle zu befürchten ist. Es kann ferner vorgesehen sein, dass durch eine Korrektur der Lage des zweiten Werkstückteils (4) mit Bezug zur Rotationsachse (19) die erforderliche Güte des Rund- und/oder Planlaufs eingestellt bzw. nachgestellt werden kann. Hierzu kann vorgesehen sein, dass alternierend oder kontinuierlich durch eine Betätigung der

Positioniervorrichtung (15) die Lage des zweiten

Werkstückteils (4) angepasst wird, während dessen

Schweißbereich (5) durch das erste Messmittel (8)

vermessen wird. Das Nachstellen kann insbesondere durch eine Regelung erfolgen, der die aktuell durch das erste Messmittel (8) erfassten Werte als Ist-Größe zugeführt werden . Bei einer Reibschweißvorrichtung (1), die ein erstes

Messmittel (8) und ein zweites Messmittel (13) aufweist, kann bevorzugt parallel eine Messung der

Oberflächenbeschaffenheit und/oder des Plan- und/oder Rundlaufs an dem ersten Werkstückteil (2) und dem zweiten Werkstückteil (4) erfolgen. Eine Drehung der ersten

Spannvorrichtung (6) kann dabei gleichzeitig die für die Vermessung des zweiten Werkstückteils (4) erforderliche Rotation des ersten Messmittels (8) und die für die

Vermessung des ersten Werkstückteils (2) erforderliche Rotation des Werkstückteils (2) bewirken. Das zweite

Werkstückteil (4) und das zweite Messmittel (13) können während der Messung in Ruhe bleiben. Ggfs. kann während oder nach der Messung eine Korrektur der Lage des zweiten Werkstückteils (4) ausgeführt werden.

Das erste Messmittel (8) und/oder das zweite Messmittel (13) können bevorzugt eine Schutzvorrichtung aufweisen. Eine Schutzvorrichtung ist bevorzugt dazu ausgebildet, ein Messmittel (8,13) vor schädigenden Umwelteinflüssen wie Temperatureinwirkungen, Strahlungseinwirkungen und/oder

Fremdkörpereinwirkungen (Schweißspritzer) zu schützen, die beispielsweise während der Herstellung einer Schweißverbindung entstehen können. Eine Schutzvorrichtung kann insbesondere einen Emitter- und/oder einen

Detektorbereich eines Messmittels (8,13) verdecken und gegenüber Schweißspritzern oder fliegenden Spänen

abschirmen. Alternativ kann eine Schutzvorrichtung in beliebiger anderer Weise ausgebildet sein.

Alle zu dem ersten Messmittel (8) genannten

Ausbildungsmerkmale und deren Vorteile können auf das zweite Messmittel (13) übertragen werden und umgekehrt.

Bei der Reibschweißvorrichtung (1) sind außer den

Messmitteln (8,13) auch der Drehantrieb (20) und die

Vorschubeinrichtung (21) mit der Steuerung (17) verbunden. Der Drehantrieb (20) kann z.B. die erste Spannvorichtung (2) für den Messvorgang mit einer verminderten

Geschwindigkeit drehen.

Die Reibschweißvorrichtung (1) kann voll automatisch arbeiten. Hierfür können z.B. die in Figur 1 angedeutete Ladeeinrichtung (18) und ggf. eine

Nachbearbeitungsvorrichtung (24) vorgesehen sein, die ebenfalls mit der Steuerung (17) verbunden sind. Mit der Ladeeinrichtung (18) können voll automatisch zu

schweißende Werkstückteile (2,4) zugeführt und in die Spannvorrichtungen (6,7) eingelegt werden. Desgleichen kann auch das fertig geschweißte Werkstück entnommen und abtransportiert werden. Mit der Ladeeinrichtung (18) können außerdem mangelhafte Werkstückteile (2,4) wieder aus der jeweiligen Spannvorrichtung (6,7) entnommen und ausgetauscht werden.

Bei kleineren Mängeln, z.B. Unebenheiten der Stirnfläche bzw. des Schweißbereichs (3,5) kann eine Nachbesserung erfolgen. Dies kann mittels der

Nachbearbeitungsvorrichtung (24) geschehen, die ein geeignetes Werkzeug, z.B. einen Drehmeißel, einen Fräser oder ein sonstiges spanabhebendes Werkzeug, aufweist.

Hierüber kann eine Stirnfläche geglättet und ggf. auch in ihrer Winkellage gegenüber der Rotationsachse (19)

korrigiert werden.

Die vorbeschriebene Pressschweiß- und Erfassungstechnik kann nicht nur zur Erfassung und Prüfung der einzelnen Werkstückteile (2,4) vor dem Pressschweißen eingesetzt werden. Sie eignet sich auch für eine Prüfung und

Erfassung nach dem Schweißprozess am fertig geschweißten Werkstück. Dabei können ein oder beide Stirnenden erfasst werden. Hierfür können die vorbeschriebenen ein oder mehreren Messmittel (8,13) oder auch andere und ggf.

zusätzliche Messmittel eingesetzt werden. Beispielsweise kann nach dem Pressschweißprozess die Spannvorrichtung (6) geöffnet werden, wobei die andere, gegenüberliegende

Spannvorrichtung (7) mit dem geschweißten Werkstück soweit zurückgefahren und distanziert werden kann, bis das

Messmittel (8) an der rotierenden Spannvorrichtung (6) die zugewandte Stirnseite des fertigen Werkstücks in der vorbeschriebenen Weise erfassen und prüfen kann.

In einer anderen Variante kann die andere bzw. zweite Spannvorrichtung (7) geöffnet und zurückgefahren werden, wobei das zweite Messmittel (13) anschließend die

Stirnseite des an der Spannvorrichtung (6) verbliebenen geschweißten Werkstücks bei dessen erneuter Rotation um die Drehachse (19) erfasst und dabei insbesondere den Plan- und/oder Rundlauf überprüft. In einer anderen

Ausführungsform können separate und weitere Messmittel hierfür vorgesehen sein. Für die Überprüfung des fertigen Schweißteils kann es ebenfalls vorteilhaft sein, wenn auch die zweite Spannvorrichtung (7) einen steuerbaren

Drehantrieb aufweist. Abwandlungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Reibschweißvorrichtung sind in verschiedener Weise

möglich. Insbesondere können die Merkmale der gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele in beliebiger Weise miteinander kombiniert, gegeneinander ersetzt, ergänzt oder weggelassen werden.

Bei einer abgewandelten Press- oder Reibschweißvorrichtung (1) kann nur eines der beiden gezeigten Messmittel (8,13) vorhanden sein. Alternativ kann die Zahl der Messmittel (8,9) größer sein. Das sog. erste Messmittel (8) kann in Variation der Ausführungsbeispiele am Maschinengestell (16) angeordnet sein und eine eigene Drehachse

konzentrisch zur Rotationsachse (19) aufweisen. Der Sensor (23) kann dabei z.B. als umlaufender Lasersensor

ausgebildet sein. In weiterer Variation ist es möglich, ein anderes alternatives oder zusätzliches Messmittel über oder neben den Werkstückteilen (2,4) anzuordnen, wobei dieses Messmittel eine quer zur Rotationsachse (19) ausgerichtete Erfassungsrichtung hat.

Ferner sind maschinentechnische Abwandlungen der

Pressschweißvorrichtung (1) möglich. Diese kann in der vorerwähnten Weise als Schweißeinrichtung mit einem magnetisch bewegten und umlaufenden elektrischen

Lichtbogen ausgebildet sein, z.B. gemäß der DE 37 13 418 AI. Statt der in Figur 1 gezeigten einfachen

Reibschweißvorrichtung (1) mit zwei Spannvorrichtungen (6,7) kann eine sog. Doppelkopf-Reibschweißvorrichtung zum Einsatz kommen, die eine zentrale Spannvorrichtung für ein mittleres Werkstückteil und zwei hierzu beidseits

angeordnete drehbare und linear verschiebliche

Spannvorrichtungen für außenseitig anzuschweißende zweite und dritte Werkstückteile aufweist. Eine solche

Doppelkopf-Reibschweißvorrichtung kann z.B. gemäß der

WO 2006/002820 A2 ausgebildet sein. Im weiteren kann statt der in den Ausführungsbeispielen gezeigten fluchtenden und gleichachsigen Ausrichtung der zu verschweißenden

Werkstückteile (2,4) eine gegenseitige Schräglage

vorgesehen sein, wodurch z.B. an einem zentralen

Achskörper beidseits Achsstummel mit schräger Ausrichtung zur Bildung eines Sturz- oder Spurwinkels in Schräglage angeschweißt werden. Eine solche Pressschweißeinrichtung kann z.B. entsprechend der EP 2 163 338 AI ausgeführt sein .

BEZUGS ZEICHENLISTE

1 Press schweißVorrichtung, Reibschweißvorrichtung 2 Werkstückteil

3 Schweißbereich

4 Werkstückteil

5 Schweißbereich

6 Spannvorrichtung rotierend

7 Spannvorrichtung verschieblich

8 Messmittel rotierend

9 Messstrahl

10 Datenübertragungsmittel, Sender

11 Datenübertragungsmittel , Empfänger

12 Energieversorgung

13 Messmittel verschieblich

14 Messstrahl

15 Positioniervorrichtung zur Achskorrektur

16 Maschinengestell

17 Steuerung

18 Ladeeinrichtung

19 Rotationsachse, Verschiebeachse

20 Drehantrieb

21 Vorschubeinrichtung

22 Grundkörper

23 Sensor

24 NachbearbeitungsVorrichtung

X Erste Radialachse - Maschinen-Hochachse

Y Zweite Radialachse - Maschinen-Horizontalachse Z Rotationsachse - Maschinen-Hauptachse