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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer stoffschlüssigen Verbindung von Werkstücken mittels Rührreibschweißen.
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Das Rührreibschweißverfahren hat sich in der jüngeren Vergangenheit in vielen Bereichen etabliert. Dabei wirken sehr hohe Schweißkräfte in vertikaler als auch horizontaler Richtung auf die zu fügenden Werkstücke und damit auf die Schweißeinrichtung inklusive Spanneinrichtung. Die Erzeugung von nichtschmelzscheißbaren Mischverbünde geht trotz der vergleichsweise geringen Prozesstemperaturen mit der Bildung spröder intermetallischer Phasen einher. Diese wirken sich nachteilig auf die mechanischen Eigenschaften der stoffschlüssigen Verbindung aus, was insbesondere die statischen und zyklischen Verbundfestigkeiten betrifft.
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Es ist bekannt diesen Nachteilen durch Einkopplung von Schwingungen oft im Ultraschalbereich entgegen zu treten. Mit diesen Ultraschallwellen kann auch eine Beeinflussung der Fügezone bzw. der zu fügenden Oberflächen der Werkstücke und dabei insbesondere Oxidschichten und andere Ablagerungen beseitigt werden.
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Es hat sich aber gezeigt, dass wegen des relativ kleinen Energieeintrages in die Fügezone und der eigentlich nicht ausgebildeten Schmelze des Werkstückwerkstoffs in Summe große Energiemengen erforderlich sind, um diese vorteilhaften Effekte zu erreichen. Unter Umständen kann mit eingekoppelten Ultraschallwellen sogar gar kein vorteilhafter Effekt erreicht werden.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Effektivität beim Rührreibschweißverfahren mit eingekoppelten Schwingungen zu erhöhen bzw. zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer stoffschlüssigen Verbindung von Werkstücken mittels Rührreibschweißen werden zwei Werkstücke mit ihren miteinander zu fügenden Flächen so zueinander positioniert, dass sie in berührenden Kontakt stehen. Ein rotierendes stiftförmiges Werkzeug führt zwischen den zu fügenden Flächen der Werkstücke eine Vorschubbewegung durch. Mit der dabei eingebrachten Energie und auf die Werkstücke ausgeübte Druckkräfte wird die stoffschlüssige Verbindung ausgebildet, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist.
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Während der Rotation und der Durchführung der Vorschubbewegung werden mit mindestens einer Einrichtung Schwingungen in die Halterung des stiftförmigen Werkzeugs, die Werkstücke und/oder eine Spannvorrichtung für die Werkstücke, die Halterung einer nicht mit dem stiftförmigen Werkzeug verbundenen Schulter und/oder einem an der der Halterung des stiftförmigen Werkzeugs gegenüberliegenden Seite der Werkstücke angeordneten Gegenhalter in die Werkstücke mit einer Frequenz, die einer Eigenresonanzfrequenz der zur Einkoppelung genutzten Einrichtung entspricht, eingekoppelt.
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Allein oder zusätzlich dazu können mit einer Einrichtung, die zur Durchführung eines Wärmepulsverfahrens ausgebildet ist, Schwingungen mit einer Frequenz, die der Eigenresonanzfrequenz der Halterung des stiftförmigen Werkzeugs mit dem stiftförmigen Werkzeug entspricht, in die Werkstücke, die Halterung des stiftförmigen Werkzeugs, einer Schulter des stiftförmigen Werkzeugs und oder den Gegenhalter eingekoppelt werden. In diesem Fall sollten die Schwingungen mit einem Sensor an den Werkstücken detektiert werden können.
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Besonders vorteilhaft ist an mindestens einem Werkstück, einer Spannvorrichtung für die Werkstücke und/oder der Halterung des stiftförmigen Werkzeugs ein Schwingungssensor angeordnet, mit dem die Amplitude der in den Fügebereich der Werkstücke eingekoppelten Schwingungen erfasst wird. Der mindestens eine Schwingungssensor ist mit einer elektronischen Regeleinrichtung verbunden, mit der die Frequenz, mit der Schwingungen mit der mindestens einen Einrichtung eingekoppelt werden, auf die Eigenresonanzfrequenz der Halterung des stiftförmigen Werkzeugs mit dem stiftförmigen Werkzeug geregelt wird.
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Die mindestens eine Einrichtung mit der Schwingungen eingekoppelt werden und/oder der mindestens eine Schwingungssensor sollten mit der Vorschubbewegung des stiftförmigen Werkzeugs mit bewegt werden. Dadurch können auf die eingekoppelten Schwingungen wirkende Dämpfungseffekte vermieden und/oder die Messgenauigkeit bei der Amplitudenbestimmung erhöht werden.
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Es können longitudinale entlang der Werkzeugdrehachse und/oder torsionale um die Werkzeugdrehachse Schwingungen eingekoppelt werden, worauf nachfolgend noch eingegangen werden soll.
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Es kann/können eine piezoelektrische, magnetostriktive, elektromechanische, hydraulische, pneumatische Einrichtung und/oder eine Einrichtung, die zur Durchführung eines Wärmepulsverfahrens ausgebildet ist, für die Einkopplung von Schwingungen eingesetzt werden. Eine Einrichtung, die zur Durchführung eines Wärmepulsverfahrens ausgebildet ist, kann ein gepulst betriebener Laser mit veränderbarer Pulsfrequenz sein.
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Es können Schwingungen mit einer Frequenz im Bereich 10 Hz bis 100 kHz, mit einer Amplitude longitudinal im Bereich 1 µm bis 1 mm und/oder torsional im Bereich 0,1 mrad bis 20 mrad eingekoppelt werden.
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Schwingungen können auch in eine Schulter des stiftförmigen Werkzeugs eingekoppelt werden. Dabei kann eine Schulter starr befestigt oder mit dem stiftförmigen Werkzeug mitrotierend sein. Schwingungen können auch auf der der Halterung des stiftförmigen Werkzeugs gegenüberliegende Seite der Werkstücke, beispielsweise über einen Gegenhalter eingekoppelt werden.
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Schwingungen können vorteilhaft auch so eingekoppelt werden, dass ein Schwingungsknoten in einem Bereich der Halterung des stiftförmigen Werkzeugs ausgebildet wird. Im Bereich des Schwingungsknotens sollte eine Schwingungsamplitude eingehalten sein, die mindestens 50 % kleiner als die maximale Schwingungsamplitude ist.
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Die Anregung der Schwingungen sollte auf eine geeignete resonante Schwingungsmode des mechanischen Koppelsystems bestehend aus der Halterung für das stiftförmige Werkzeug mit dem stiftförmigen Werkzeug und ggf. Aktorkomponenten, die für die Einkopplung von Schwingungen an der Halterung für das stiftförmige Werkzeug vorhanden oder darin integriert sind, geregelt sein.
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Für eine effiziente Einkopplung von Schwingungen in eine Fügezone ist die Anregung mit einer Eigenresonanzfrequenz des Einkopellungssytems besonders vorteilhaft. Bei einer Resonanzfrequenz der gesamten zur Einkoppelung genutzten Einrichtung kann das System effektiv aufschwingen. Bei einer solchen Einrichtung gibt es eine Mehrzahl von Resonanzfrequenzen, unabhängig davon was für ein Einkoppelsystem genutzt wird.
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Jeder Resonanzfrequenz ist eine Schwingform/Eigenmode zugeordnet. Es sollte also mit einer der vielen möglichen Eigenresonanzfrequenzen gearbeitet werden, bei der das Einkoppelsystem mit einer günstigen Mode/Eigenschwingform schwingt. Eine günstige Mode ist eine solche, bei der die gewollte Schwingung an der Spitze des stiftförmigen Werkzeugs auftritt. Das Einkoppelsystem bzw. die Einrichtung mit der Schwingungen eingekoppelt werden, sollte mit einer Frequenz oder Eigenresonanzfrequenz betrieben werden, bei der eine maximale Amplitude am stiftförmigen Werkzeug mit einer möglichst geringen Leistung bei der Einkopplung von Schwingungen erforderlich ist, betrieben werden können. Dies kann mit einer entsprechend ausgebildeten elektronischen Regeleinrichtung erreicht werden, die so ausgebildet ist, dass sie die Eigenfrequenzen der Einrichtung zur Einkopplung von Schwingungen bzw. des Einkoppelsystems berücksichtigen kann.
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Im Fall der Einkopplung der Schwingungen über eine nicht mit dem stiftförmigen Werkzeug verbundene Schulter sollte die Anregung der Schwingung auf eine geeignete resonante Schwingungsmode des mechanischen Koppelsystems bestehend aus Halterung für die nicht mit dem stiftförmigen Werkzeug verbundenen Schulter mit der Schulter und ggf. Aktorkomponenten, die für die Einkopplung von Schwingungen an der Halterung für die nicht mit dem stiftförmigen Werkzeug verbundene Schulter vorhanden oder darin integriert sind, erfolgen. Bei der Einkopplung der Schwingung über einen Gegenhalter sollte die Anregung der Schwingung auf eine geeignete resonante Schwingungsmode des mechanischen Koppelsystems bestehend aus Gegenhalter und ggf. Aktorkomponenten, die für die Einkopplung von Schwingungen in den Gegenhalter vorhanden oder darin integriert sind, erfolgen.
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Die Regelung der Anregungsfrequenz der eingekoppelten Schwingungen dient dabei zur Nachführung auf die energetische effizienteste Schwingungserregung infolge von Änderungen der Schwingeigenschaften durch Erwärmung, Eintauchtiefe und Anpresskraft. Zudem ist es von Vorteil die Schwingungsübertragung über die maschinenseitige Werkzeugaufnahme zu entkoppeln, sodass nur ein geringer Anteil der Schwingungen auf die Spindel übergehen kann.
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Es sollten Möglichkeiten zur Kühlung des stiftförmigen Werkzeugs und ggf. einer vorhandenen Schulter vorhanden sein.
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Mit den in Resonanz eingekoppelten Schwingungen können Diffusionsprozesse und die Tribologie bei der Ausbildung der Fügeverbindung in hohem Maß positiv beeinflusst werden. Es kann so auch die für den Werkzeugantrieb erforderliche Energie reduziert bzw. die Lebensdauer der Werkzeuge erhöht werden. Prozesskräfte und Prozesstemperaturen können weiter reduziert werden.
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Im ausgebildeten Fügebereich kann eine homogenere Gefügeverteilung erreicht und Oxidbestandteile können dort entfernt bzw. vermieden werden.
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Mit der Erfindung können folgende Effekte erreicht werden:
- - Konturunabhängigkeit durch Schwingungseinleitung in der Wirkstelle des Prozesses;
- - keine zusätzlichen Einrichtungen durch Integration in Werkzeug/Werkzeughalter;
- - Aus- und Einwechselbarkeit des Systems durch standardisierte Kupplungen am System;
- - zielgenaue Positionierbarkeit eines Schwingungsbauches in der Wirkstelle und eines Schwingungsknotens im Bereich der Halterung für das stiftförmige Werkzeug oder für die Schulter oder für den Gegenhalter;
- - kontinuierliche, synchrone und homogene Schwingungseinleitung;
- - Reduzierung intermetallischer Phasen bei Mischverbunden und dadurch Steigerung der Lebensdauer sowie der Festigkeit der Fügeverbindung;
- - Vermeidung von Oxidlinien und Steigerung der Lebensdauer;
- - Reduzierung der Prozesskräfte;
- - Reduzierung der benötigten Leistung bei der Schwingungseinleitung direkt an der Wirkstelle und geregeltem Resonanzbetrieb;
- - Schwingungseinleitung unabhängig der Werkstückeinspannung und Geometrie und
- - definierte Regelung der Schwingungsparameter durch Amplituden- und Frequenznachführung/-Regelung.
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Nachfolgend soll die Erfindung weiter beispielhaft erläutert werden.
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Dabei zeigen:
- 1 ein Beispiel mit Möglichkeiten zur Einkopplung von Schwingungen in eine Halterung für ein stiftförmiges Werkzeug;
- 2 ein Beispiel mit Möglichkeiten zur Einkopplung von Schwingungen in eine nicht mit dem stiftförmiges Werkzeug verbundene und nicht rotierende Schulter;
- 3 Beispiele bei denen ein Fügen mittels eines rotierenden stiftförmigen Werkzeugs und mitrotierenden Schultern und eingekoppelten unterschiedlichen Schwingungen erfolgt;
- 4 Beispiele bei denen ein Fügen mittels eines rotierenden stiftförmigen Werkzeugs und feststehender Schulter und eingekoppelten unterschiedlichen Schwingungen erfolgt;
- 5 Beispiele bei denen ein Fügen, bei dem in eine stehende Schulter eines stiftförmigen Werkzeugs mit Schulter Schwingungen eingekoppelt werden;
- 6 Beispiele, bei denen Schwingungen mittels eines rotierenden Bobbin-Tools eingekoppelt werden.
- 7 Beispiele bei denen ein Fügen mittels in zwei zu fügende Werkstücke Schwingungen über einen Gegenhalter eingekoppelt werden und
- 8 weitere Beispiele bei denen ein Fügen mittels in zwei zu fügende Werkstücke Schwingungen über einen Gegenhalter eingekoppelt werden.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel zum Rührreibschweißen mit Schwingungsunterstützung gezeigt. Die Schwingungen des stiftförmigen Werkzeugs 1 mit rotierender Schulter werden mittels inversem Piezoeffekt der Piezoaktoren 2a im Schwingungswandler 2 der Einrichtung, die zur Einkopplung von Schwingungen ausgebildet ist, eingekoppelt. Die Schwingungsanregung erfolgt in longitudinaler Richtung entlang der Drehachse 3 des stiftförmigen Werkzeugs 1. Die Anregungsfrequenz liegt in Bereich einer mechanischen Resonanz der Anordnung aus stiftförmigem Werkzeug 1, dessen Halterung 4 und dem Schwingungswandler 2. Mit der Anregungsfrequenz wird eine Schwingform (Eigenmode) angeregt in der die Schwingungsmaxima am vorderen Ende des stiftförmigen Werkzeugs 1 und am hinteren Ende des Schwingungswandlers 2 auftreten. Bei der angeregten Schwingform liegt ein nahezu stillstehender Schwingungsknoten im Bereich 4a der Halterung 4 des stiftförmigen Werkzeugs 1. Die Lage des Schwingungsknotens gewährleistet die Schwingungsentkopplung des schwingenden Systems gegenüber den äußeren Bereichen des Halters 4. Durch die bestimmte geometrische Gestaltung der schwingenden Bestandteile des Systems erfolgt eine Amplitudenverstärkung vom Schwingungswandler 2 in Richtung des stiftförmigen Werkzeuges 1. Im Bereich des Schwingungsknotens liegt eine möglichst kleine Schwingungsamplitude vor.
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Zur Schwingungsanregung werden die Piezoaktoren 2a mit einer, der Anregungsfrequenz entsprechenden, elektrischen Wechselspannung gespeist. Erzeugt wird diese elektrische Wechselspannung mit dem Frequenzgenerator 5. Sie wird mit der Kabelverbindung 5a auf den nicht rotierenden Übertrager 6 für elektrische Energie geleitet. Die elektrische Wechselspannung wird induktiv vom stehenden Übertrager 6 auf den mit dem Halter 4 rotierenden Übertrager 7 für elektrische Energie und von diesem mittels elektrischer Leiterbahnen auf die Piezoaktoren 2a übertragen. Der nicht rotierende Übertrager 6 wird mittels der Drehlagerung 6a auf dem Halter 4 drehbar gelagert und positioniert und mit der Abstützung 6b gegen verdrehen gesichert. Möglich ist auch eine Ausführung ohne drehbare Lagerung des nicht rotierenden Übertragers 6 und gleichzeitiger Abstützung und Positionierung über die Abstützung 6b.
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Der im Schwingungswandler 2 integrierte Sensor 2b detektiert während des Betriebs Informationen über die aktuelle Schwingungsamplitude und die Lage der Resonanzfrequenz in Bezug zur aktuellen Anregungsfrequenz mit der Schwingungen eingekoppelt werden. Im Ausführungsbespiel ist der Sensor 2b als zusätzliche Piezokeramik ausgeführt, es sind allerdings auch andere Sensorvarianten denkbar. Die gewonnen Sensorsignale werden von einer Auswerteelektronik aufbereitet und kabellos zwischen rotierendem und stehendem Übertrager 7 und 6 übermittelt. Am Frequenzgenerator 5 dienen die Sensordaten zur Regelung der Frequenz der elektrischen Wechselspannung zur Speisung der Aktoren 2a des Schwingungswandlers 2.
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Die Halterung 4 des stiftförmigen Werkzeugs 1 ist mit einer Kupplung 4b zum stiftförmigen Werkzeug 1 und einer Kupplung 4c zum Drehantrieb des stiftförmigen Werkzeugs 1 ausgerüstet. Die Kupplungen 4b und 4c können dabei herkömmlichen und teils genormten Standards von Werkzeugmaschinen entsprechen und so universelle Kompatibilität des Systems schaffen. Die Halterung 4 kann mit einem Kühlmittel durchströmt und damit gekühlt werden. Die dafür notwendigen Anschlüsse 4d sind an der antriebsseitigen Kupplung der Halterung 4 vorgesehen.
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Dieses Ausführungsbeispiel kann aber auch so betrieben werden, dass Schwingungen torsional um die Rotationsachse des stiftförmigen Werkzeugs 1 eingekoppelt werden. Diese Schwingungsrichtung des stiftförmigen Werkzeugs 1 kann unmittelbar durch eine torsionale Schwingungsanregung im Schwingungswandler 2 erzeugt werden. Es ist auch eine longitudinale Schwingungsanregung im Schwingungswandler 2 und eine zum stiftförmigen Werkzeug 1 wirkende mechanische Übersetzung in eine torsionale Schwingung realisierbar. Vorzugsweise erfolgt eine torsionale Anregung über eine stehende Schulter oder eine zusätzliche stehende Schulter am stiftförmigen Werkzeug 1. Auf diese Weise kann die Einleitung einer ausreichend großen Schwingungsamplitude sichergestellt werden.
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In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Rührreibschweißen mit Schwingungsunterstützung gezeigt. Das stiftförmige Werkzeug 11 rotiert mit der Halterung 14 und kann mit oder ohne Schulter ausgeführt sein. Um das stiftförmige Werkzeug 11 ist die Halterung 16 für die nicht rotierende starre Schulter 16d angeordnet und wird mittels der Drehlagerung 16a in der Halterung 14 drehbar gelagert, positioniert und mit der Abstützung 16b gegen verdrehen gesichert. Möglich ist auch eine Ausführung ohne drehbare Lagerung des Halters 16 und gleichzeitiger Abstützung und Positionierung über die Abstützung 16b.
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Die Schwingungen der Schulter 16d werden mittels inversem Piezoeffekt der Piezoaktoren 12a im Schwingungswandler 12 der Einrichtung, die zur Einkopplung von Schwingungen ausgebildet ist, eingekoppelt. Die Schwingungsanregung erfolgt in longitudinaler Richtung 13 entlang der Drehachse des stiftförmigen Werkzeugs 11. Die Anregungsfrequenz liegt in Bereich einer mechanischen Resonanz der Anordnung aus nicht rotierender starrer Schulter 16d, deren Halters 16 und dem Schwingungswandler 12. Mit der Anregungsfrequenz wird eine Schwingform (Eigenmode) angeregt in der die Schwingungsmaxima am vorderen Ende nicht rotierende starre Schulter 16d und am hinteren Ende des Schwingungswandlers 12 auftreten. Bei der angeregten Schwingform liegt ein nahezu stillstehender Schwingungsknoten im Bereich 16c der Halterung 14 der nicht rotierenden starren Schulter 16d. Die Lage des Schwingungsknotens gewährleistet die Schwingungsentkopplung des schwingenden Systems gegenüber den äußeren Bereichen des Halters 16 Durch die bestimmte geometrische Gestaltung der schwingenden Bestandteile des Systems erfolgt eine Amplitudenverstärkung vom Schwingungswandler 12 in Richtung der nicht rotierenden starren Schulter 16d. Im Bereich des Schwingungsknotens liegt eine möglichst kleine Schwingungsamplitude vor.
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Zur Schwingungsanregung werden die Piezoaktoren 12a mit einer, der Anregungsfrequenz entsprechenden, elektrischen Wechselspannung gespeist. Erzeugt wird diese elektrische Wechselspannung mit dem Frequenzgenerator 15. Sie wird mit der Kabelverbindung 15a auf den Halter 16 und von diesem mittels elektrischer Leiterbahnen auf die Piezoaktoren 12a übertragen.
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Der im Schwingungswandler 12 integrierte Sensor 12b detektiert während des Betriebs Informationen über die aktuelle Schwingungsamplitude und die Lage der Resonanzfrequenz in Bezug zur aktuellen Anregungsfrequenz mit der Schwingungen eingekoppelt werden.
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Entsprechend des Beispiels aus 1 detektiert der im Schwingungswandler 12 integrierte Sensor 12b während des Betriebs Informationen über die aktuelle Schwingungsamplitude und die Lage der Resonanzfrequenz in Bezug zur aktuellen Anregungsfrequenz mit der Schwingungen eingekoppelt werden.
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Die Halterung 14 des stiftförmigen Werkzeugs 11 ist mit einer Kupplung 14b zum stiftförmigen Werkzeug 11 und einer Kupplung 14c zum Drehantrieb des stiftförmigen Werkzeugs 11 ausgerüstet und können denen des Beispiels aus 1 entsprechen.
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Die Ausführungsbeispiele gemäß den 1 und 2 können aber auch so betrieben werden, dass Schwingungen torsional um die Rotationsachse des stiftförmigen Werkzeugs 1 bzw. 11 eingekoppelt werden. Diese Schwingungsrichtung des stiftförmigen Werkzeugs 1 bzw. der nicht rotierenden Schulter 16d kann unmittelbar durch eine torsionale Schwingungsanregung im Schwingungswandler 2 bzw. 12 erzeugt werden. Es ist auch eine longitudinale Schwingungsanregung im Schwingungswandler 2 bzw. 12 und eine zum stiftförmigen Werkzeug 1 bzw. zur nicht rotierenden Schulter 16a wirkende mechanische Übersetzung in eine torsionale Schwingung realisierbar. Vorzugsweise erfolgt eine torsionale Anregung über eine stehende Schulter oder eine zusätzliche stehende Schulter am stiftförmigen Werkzeug 1. Auf diese Weise kann die Einleitung einer ausreichend großen Schwingungsamplitude sichergestellt werden.
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In den 3 bis 8 sind Beispiele für Möglichkeiten zur Einkopplung von Schwingungen gezeigt. Mit den Pfeilen sind verschiedene Einkopplungsmöglichkeiten sowie die Drehung des stiftförmigen Werkzeugs 1 verdeutlicht.
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Beim den in 3 gezeigten Möglichkeiten handelt es sich bei der linken Darstellung um die Einkopplung von longitudinalen Schwingungen parallel zur Rotationsachse des stiftförmigen rotierenden Werkzeugs 1 sowie um die Rotationsachse torsional in das stiftförmige Werkzeug 1 eingekoppelte Schwingungen. Das stiftförmige Werkzeug 1 verfügt über eine sich mitdrehende Schulter
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Bei der mittleren Darstellung werden Schwingungen torsional in das stiftförmige Werkzeug 1 und die mitrotierende Schulter des stiftförmigen Werkzeugs 1 eingekoppelt.
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Die Möglichkeit der Kombination der in der linken und mittleren Darstellung gezeigten Einkopplungsmöglichkeiten ist in der rechten Darstellung gezeigt.
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4 zeigt Möglichkeiten zur Einkopplung von Schwingungen bei einem stiftförmigen Werkzeug 1, bei dem die Schulter nicht rotiert. Die linke Darstellung verdeutlicht die Möglichkeit der longitudinalen Schwingungseinkopplung über die Schulter.
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Bei der mittleren Darstellung werden über die Schulter torsionale Schwingungen eingekoppelt. Die rechte Darstellung verdeutlicht die Kombination der beiden anderen Beispiele von 4.
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5 zeigt Möglichkeiten bei denen Schwingungen direkt in die Werkstücke 8 über eine stehende Schulter eingekoppelt werden. Links werden in die Werkstücke 8 longitudinal Schwingungen parallel zur Rotationsachse des stiftförmigen Werkzeugs 1 in die Werkstücke 8 eingekoppelt.
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In der mittleren Darstellung ist das Einkoppeln torsionaler Schwingungen um die Rotationsachse in die Werkstücke 8 gezeigt. Die rechte Darstellung verdeutlicht die Möglichkeit der Kombination der beiden anderen Beispiele von 5.
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6 zeigt Möglichkeiten der Einkopplung von Schwingungen mit einem rotierenden Bobbin-Tool, hier links als longitudinale Schwingungen, mittig als torsionale Schwingungen und rechts die Kombination dieser Möglichkeiten.
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7 zeigt Beispiele bei denen die Einkopplung von Schwingungen in die zwei zu fügenden Werkstücke 8 von der Rückseite mittels des stiftförmigen Werkzeugs 1 gegenüberliegend angeordnetem Gegenhalter 9 eingekoppelt werden. Bei der linken Darstellung werden longitudinal ausgerichtete Schwingungen parallel zur Rotationsachse des Werkzeugs 1 in die beiden Werkstücke 8 eingekoppelt. Bei der mittleren Darstellung sind dies torsionale Schwingungen um die Rotationsachse und die rechte Darstellung verdeutlicht wieder die Kombination der beiden anderen Möglichkeiten.
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8 zeigt Möglichkeiten zur Schwingungseinkopplung in größerem Abstand vom Fügebereich, als dies beim Beispiel nach 7, der Fall ist. Dazu ist ein Gegenhalter 9 beim Beispiel nach 7 so ausgebildet, dass die Schwingungen über einen inneren Teil eingekoppelt werden, der von einem äußeren fest gehaltenen, bevorzugt hülsenförmig ausgebildeten Bereich umgeben ist.
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Bei dem in 8 gezeigten Beispiel werden die Schwingungen über einen äußeren Bereich des Gegenhalters eingekoppelt, wohingegen der innere Bereich des Gegenhalters 9 fest gehalten wird.
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Bei den Beispielen gemäß den 7 und 8 zeigen die linken Darstellungen wieder eine longitudinale Schwingungseinkopplung, die mittlere eine torsionale Schwingungseinkopplung und die rechte Darstellung die Kombination beider Möglichkeiten.
