DE1963546A1

DE1963546A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Reibungsschweissen

Info

Publication number: DE1963546A1
Application number: DE19691963546
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl-Ph Steigerwald
Original assignee: Individual
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1969-12-18
Filing date: 1969-12-18
Publication date: 1971-06-24
Also published as: DE1963546C3; DE1963546B2; US3732613A; FR2073985A5; JPS4929413B1; GB1329834A

Description

Patentanwalt Dr. Ing. H. Negendank

Dipl./ng. H. Haudc Dipl. Phys. W. S •Munch·« I₅, Mo^ W- 3380586

K.H. Steigerwald
Dipl.Phys.

jyjl Starnberg

Prinzeneiche 15 18, Dez. 19B.9

Anwaltsakte M-268

Verfahren und Vorrichtung zum Reibungsschweißen

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Reibungsschweißen für Schweißflächen beliebiger Berandung.

Das Reibungsschweißen wird meist so ausgeführt, daß die zu verschweißenden Werkstücke in eine relative Drehbewegung versetzt und dabei in der Schweißfläche aneinandergedrückt werden. Dieses Verfahren lisfert bei der Verschweißung rohrförmiger Gegenstände in zur Rohrachse normalen Schweißflächen zufriedenstellende Ergebnisse, da in diesem Fall die relative Bewegungsgeschwindigkeit der in der Schweißfläche aneinanderliegenden Querschnittbereiche an allen Stellen etwa gleich groß oder nur unwesentlich voneinander verschieden ist, so daß die beim Reibungsschweißen allgemein gültige Forderung, daß die Wärrneproduktion pro Flächeneinheit etwa über den gesamten Schweißquerschnitt konstant sein soll, im wesentlichen erfüllt ist. Schon beim Verschweißen von Rohren, der-.

i

ι en Wandstärke vergleichbar mit ihrem Durchmesser ist, wie auch

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beim Schweißen von vollzylindrischen Werkstücken ergeben sich jedoch Schwierigkeiten, da die relative Bewegungsgeschwindigkeit der beiden Werkstücke in den achsennäheren Bereichen der Schweißquerschnitte deutlich geringer ist als in den achsenfernern Bereichen. Diese Schwierigkeiten treten in gleichem oder sogar Verstärktem Ausmaß natürlich bei Schweißflächen auf, die nicht kreisförmig berandet sind.

Um die geschilderten Schwierigkeiten zu beheben, sind Reibschweißverfahren und -vorrichtungen bekannt geworden, bei denen die in der Schweißfläche zusammengedrückten Werkstücke durch eine relative hin- und hergehende Schwingungsbewegung auf die Schweißtemperatur erwärmt x^erden. Je nach der Größe der Werkstücke können diese Schwingungen mit einer mehr oder weniger großen Frequenz erfolgen, und im Grenzfall werden sogar Schall- oder Ultraschallschwingungen zur Bewegung der Werkstücke verwendet.

Es hat sich gezeigt, daß die beschriebenen bekannten Verfahren nur in wenigen Fällen zu befriedigenden Ergebnissen führen.Die Anwendung hoher Frequenzen ist gewöhnlich auf verhältnismäßig kleine Werkstücke beschränkt, und es ist dabei insbesondere nur in sehr beschränktem Umfang möglich, die Schwingungsfrequenz und die Schwingungsamplitude frei zu wählen, so daß man in zahlreichen Fällen nicht unter optimalen Bedingungen arbeiten kann. Werden verhältnismäßig niedrige Schwingungsfrequenzen verwendet, wie es insbesondere bei großen und schweren Werkstücken notwendig ist, so macht sich die Ungleichförmigkeit der relativen Bewegungsgeschwindigkeit der beiden Werkstücke störend bemerkbar, und ■■· kann insbesondere vorkommen, daß in den Umkehrpunkten der Schwin

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gung, wo die relative Bewegungsgeschwindigkeit Null wird, ein ungewolltes Verschweißen in gewissen Teilbereichen der Schweißfläche eintritt, so daß der Schweißvorgang gestört oder sogar ganz unterbrochen wird.

Alle bekannten Reibungsschweißverfahren haben ferner den Nachteil,, daß es schwierig ist, möglichst schnell und unter definierten Bedingungen aus der Bewegungsphase zum Stillstand zu kommen sowie genau die gewünschte Position der beiden zu verbindenden Werkstücke zueinander zu erreichen.

Die Erfindung geht deshalb von der Aufgabe aus, Reibungsschweißverfahren und -vorrichtungen zu schaffen, bei denen die geschilderten Nachteile und Schwierigkeiten nicht vorhanden sind und insbesondere bei beliebig berandeten Schweißflächen die Schweißung unter weitgehend frei wählbaren, definierten Bedingungen abläuft und zu gleichmäßigen und reproduzierbaren Ergebnissen führt.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe bezüglich des Verfahrens geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Reibungsschweißen für Schweißflächen beliebiger Berandung, bei dem zwei zu verschweissende Werkstücke in der Schweißfläche aneinandergelegt und durch eine in der Schweißfläche verlaufende relative Schwingungsbewegung auf die Schweißtemperatur erwärmt werden. Das erfindungsgemäße \

Verfahren ist dabei dadurch gekennzeichnet, daß als relative Schwingungsbewegung in der Schweiföfläche eine relative Umlaufbewegung mit im wesentlichen parallel zu sich selbst bleibenden Werkstücken ausgeführt wird. \

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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt sich im Vergleich zu

den bekannten Verfahren mit hin- und hergehenden Schwingungen der entscheidende Vorteil, daß zu keinem Zeitpunkt während der gegenseitigen Umlaufbewegung die Relativgeschwindigkeit der Werkstücke in der Schweißfläche zu Null wird. Hinzu kommt der Vorteils daß die bei hin- und hergehenden Schwingungsbewegungen zwangsläufig aufgetretenen Resonanzprobleme und starken mechanischen Belastungen der Schweiß vorrichtungen grundsätzlich ver>- . mieden werden. Außerdem ergibt sich der entscheidende Vorteil, daß die. Relativgeschwindigkeit der Werkstücke an allen Stellen der Schweißfläche gleich groß ist. Man kann deshalb nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beliebig große und beliebig berandete Schweißflächen mit einer bisher nicht möglichen Gleichmäßigkeit, Reproduzierbarkeit und Betriebssicherheit schweißen, wobei man überdies weitgehende Freiheit bei der Wahl von Größe und Frequenz der Umlaufbewegung hat und durch zeitliche Veränderungen dieser Größen den Schweißvorgang sehr weitgehend beeinflussen kann.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Schweißvorganges die Größe der relativen Umlaufbewegung von Null aus erhöht wird. Man; kann auf diese Weise die beiden Werkstücke zunächst genau relativ positionieren und dann den Schweißvorgang durch allmähliches Erhöhen der Größe der relativen Umlaufbewegung bis zu der gewünschten zeitlichen Wärmeproduktion in der Schweißfläche kontinuierlich in Gang bringen. Ein ganz entsprechender Vorteil ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch möglich, daß gegen Ende des Schweißvorganges die Größe der relativen

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Umlaufbewegung nach Null hin vermindert wird. Dadurch kann man erreichen, daß die beiden Werkstücke zu dem Zeitpunkts an dem sie endgültig miteinander verbunden werden (z.B. in bekannter Weise durch Erhöhen des Anpreßdrucks), genau die gewünschte gegenseitige Lage einnehmen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensparameter, insbesondere die in der Schweißfläche angewandte Anpreßkraft und/oder die Frequenz und/oder die Größe der Umlaufbewegung, in Abhängigkeit vom Zustand der Werkstücke in der Reibfläche und/oder von der Größe der Reibfläche verändert werden. Man kann auf diese Weise die zeitliche Wärmeproduktion pro Einheit der■ Schweißfläche in weiten Grenzen belebig steuern, und zwar auch dann, wenn sich die Größe der Reibfläche ändert, z.B. beim stirnseitigen Verschweißen relativ dünnwandiger Hohlkörper, die sich ab einer bestimmten Größe der relativen Umlaufbewegung nur noch in einem Teil ihrer Stirnflächen reibend berühren, wobei dieser Teil im Verlauf der Umlaufbewegung über die Stirnfläche wand-ert. Insbesondere besteht in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die vorteilhafte Möglichkeit, daß die Frequenzen und die Größe der Umlaufbewegung in gegenseitiger Abhängigkeit verändert werden, vorzugsweise derart, daß die relative Bewegungsgeschwindigkeit der Werkstücke in einem vorgegebenen Bereich gehalten wird, vorzugsweise etwa konstant bleibt. Man kann also beispielsweise beim Verringern der Größe der Umlaufbewegung (gegen Ende des Schweißvorgangs) gleichzeitig die Frequenz der UmIaufbewegung erhöhen und so die relative Bewegungsgeschwindigkeit bis kurz vor Ende

des Schweißvorganges annähernd konstant halten. Diese Verfahrens-

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weise ist dadurch begünstigt, daß beim Verringern der Größe der relativen Umlaufbewegung der bekannte Effekt auftritt, daß der Drehimpuls der umlaufenden Masse die Umlaufgeschwindigkeit zu erhöhen versucht.

Die Veränderung der Verfahrensparanieter, insbesondere die voneinander abhängige Steuerung oder Regelung von Frequenz und Größe der Umlaufbewegung, ist auch von Vorteil, wenn vor dem eigentlichen Schweißvorgang die zu verbindenden Flächen der Werkstücke geglättet werden sollen oder wenn die Werkstücke zunächst auf ein bestimmtes Maß abgearbeitet werden sollen. Derartige Vorgänge, bei denen letztlich nur eine Materialabtragung erwünscht ist, werden vorteilhaft bei hoher Frequenz, aber kleiner Größe der relativen Umlaufbewegung ausgeführt. Es ist natürlich mög.ich, derartige Vorgänge vollautomatisch ablaufen zu lassen. So kann man beispielsweise bei Serienfertigungen dia zu verschweißenden Werk-

-Übermaß
stücke mit relativ großem Längen/einsetzen und unter Überwachung durch eine Lehren- oder Längenmeßvorrichtung zunächst mit hoher Frequenz und niedriger Größe der relativen Umlaufbewegung ver-r kürzen, bis beim Erreichen einer vorgegebenen Soll-Länge die Lehrenvorrichtung ein Signal abgibt, das die Einleitung des eigentlichen Schweißvorganges bewirkt, z.B. durch Erhöhen der Größe der Umlaufbewegung und/oder des Anpreßdruckes unter gleichzeitiger Verringerung der Umlauffrequenz. Dabei kann natürlich auch eine jbeim Schweißen eintretende Längenänderung, beispielsweise die f übliche Verkürzung, schon entsprechend berücksichtigt werden. Auch der eigentliche Schweißvorgang kann ohne weiteres automatisch ab- _: laufen, beispielsweise mit Hilfe einer auf Grund der Vorvers^.-ne

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programmierten Programmsteuereinrichtung, so daß man das gewürz ία Serienprodukt mit großer Gleichmäßigkeit erhält.

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Eine besonders einfache Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens das eine Werkstück im wesentlichen parallel zu sich selbst in eine Umlaufbewegung um eine normal zur Schweißfläche verlaufende Achse versetzt wird.

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\ Eine andere mögliche Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet,

daß die beiden Werkstücke in zueinander normale lineare Schwin- ! gungsbewegungen mit gleicher Frequenz, jedoch gegeneinander

verschobener Phase versetzt werden. Diese Ausfuhrungsform bietet

: besonders den Vorteil, daß übliche lineare Schwingungsantriebe

verwendet werden können; die mit solchen linearen Schwingungsantrieben unvermeidlichen Schwierigkeiten in bezug auf Resonanzphänomene und mechanische Belastungen der Schweißvorrichtungen fallen vielfach nicht ins Gewicht gegenüber dem auch bei dieser Ausführungsform vorhandenen grundsätzlichen Vorteil, daß die Relativgeschwindigkeit der beiden Werkstücke zu keiner Zeit Null wird, also auch nicht in den Umkehrpunkten der linearen Schwin-

• gungsbewegungen.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Umlaufbewegung eine Kreisbewegung ist, deren Größe durch ihren Radius bestimmt ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Relativgeschwindigkeit der Werkstücke nicht nur an allen Stellen der Schweißfläche, sondern auch zeitlich

innerhalb der Umlaufbewegung konstant, und man erhält demgemäß ! auch bei verhältnismäßig niedrigen Frequenzen der Umlaufbewegung,

wie sie insbesondere bei großen Werkstücken angewendet werden

• können, eine äußerst gleichmäßige Wärmeproduktion mit allen sich daraus ergebenden Vorteilen. Wenn in der vorher beschriebenen Weise die Umlaufbewegung dadurch erhalten wird, daß beide Werkstücke je eine lineare Schwingungsbewegung ausführen, erhält man gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die besonders günstige Kreisform der

Umlaufbewegung dadurch, daß die beiden linearen Schwingungsbe-

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wegungen als harmonische Schwingungen gleicher Amplitude mit einer Phasenverschiebung von 9o° ausgeführt werden.

Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der wenigstens ein Werkstück an einer parallel zu sich selbst bewegbaren und antreibbaren Halterung befestigbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb der Halterung ein um eine Drehachse antreibbarer Exzenterkörper vorgesehen ist, auf dem eine kreisförmige Umlaufbahn mit einer einstellbaren Exzentrizität bezüglich der Drehachse definiert ist, und daß die Halterung wenig^ens zweidimensional in einer der Orientierung der Schweißfläche entsprechenden Fläche bewegbar und auf der Umlaufbahn des Exzenterkörpers geführt ist, so daß bei Drehung des Exzenterkörpers um die Drehachse alle Teile der Halterung parallel zu sich selbst gleich große kreisförmige Umlaufbewegungen ausführen, deren Radius gleich der aus der Einstellung resultierenden Exzentrizität des Exzenterkörpers ist.

Die Verwendung von Exzentern ist beim Reibungsschweißen schon vorgeschlagen worden, jedoch lediglich zu dem Zweck, eine hin- und hergehende Schwingungsbewegung zu erzeugen, deren Nachteile eingangs beschrieben worden sind.

Zum Einstellen oder Verstellen der Exzentrizität des Exzenterkörpers sind zahlreiche Vorrichtungen brauchbar, die im wesentlichen darauf beruhen, daß der Exzenterkörper mit der darauf fest orientierten Umlaufbahn relativ zu der Drehachse verstellt wird. In besonders eleganter Weise ist dies nach einer Ausgestal tung der Erfindung dadurch möglich, daß auf dem Exzenterkörper

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eine zweite kreisförmige Umlaufbahn definiert ist, deren Achse' j mit fester Exzentrizität parallel zur Achse der ersten Umlaufbahn liegt, und daß ein zweiter Exzenterkörper vorgesehen ist, auf'dem eine dritte kreisförmige Umlaufbahn definiert ist, die zu der zweiten Umlaufbahn paßt, an ihr geführt ist und mit unveränderbarer Exzentrizität achsparallel zur Drehachse liegt, und daß eine die beiden Exzenterkörper drehfest koppelnde, jedoch auJ:. verschiedene gegenseitige Drehlagen einstellbare Koppelungseinrichtung vorgesehen ist, so daß die von der gegenseitigen Drehlage der Exzenterkörper abhängige resultierende Exzentrizität der ersten Umlaufbahn bezüglich der Drehachse kontinuierlich verstellbar ist. Vorzugsweise ist dabei die Exzentrizität der ersten Umlaufbahn bezüglich der zweiten Umlaufbahn gleich der Exzentrizität der dritten Umlaufbahn bezüglich der Drehachse, so daß sich eine kreisförmige Umlaufbewegung der Halterung und des an ihr befestigten Werkstücks ergibt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, wenn zum Einstellen der resultierenden Exzentrizität eine während der Drehung des Exzenterkörpers betätigbare Stelleinrichtung vorgesehen ist. Dem Fachmann sind zahlreiche Möglichkeiten bekannt, um an rotierenden Teilen Verstellungen vorzunehmen; es sei nur auf die zahlreichen bekannten Möglichkeiten zur Einstellung von Turbinenschaufeln, Luftschraubenblättern und dgl. erinnert.

Um die Halterung bzw. das daran befestigte Werkstück in der arforderlichen Weise parallel zu sich selbst zu führen, kann ι

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weiterer» Ausgestaltung der Erfindung die Halterung über ein Par al lelogrammgestänge an einem normal zur Drehachse verschiebbaren \ Schlitten angelenkt sein. j

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung gekennzeichnet sein durch eine Auswuchteinrichtung, die in Abhängigkeit von der jeweils eingestellten resultierenden Exzentrizität so verstellbar ist, daß die resultierende Unwucht bezüglich der Drehachse bei allen einstellbaren Werten der resultierenden Exzentrizität im wesentlichen aus* geglichen ist. Bei der Ausführungsform mit zwei Exzenterkörpern kann dies entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch erfolgen, daß mit den beiden Exzenterkörpern je eine mit vorgegebenem Abstand von der Achse angeordnete Ausgleichsmasse drehfest verbunden ist, wobei in jedem Paar Exzenterkörper-Ausgleichmasse die Schwerpunkte des Exzenterkörpers und der Ausgleichmasse in gleichen Axialebenen, jedoch zu entgegengesetzten Seiten der Achse liegen, und daß die Größen der beiden Ausgleichsmassen dadurch bestimmt sind, daß die Vorrichtung bei zwei verschiedenen resultierenden Exzentrizitäten ausgewuchtet ist, beispielsweise sowohl bei der resultierenden Exzentrizität Null als auch bei maximaler resultierender Exzentrizität. Bei einer derartigen Ausbildung der Auswuchteinrichtung ergibt sich bei allen einstellbaren resultierenden Exzentrizitäten ein Massen- ^j ausgleich.

Vorzugsweise sind die Ausgleichmassen auswechselbar und/oder axial und/oder radial verstellbar, wobei die axiale Verstellbarkeit insbesondere dazu dient, die Radialebene der Schwerpunkte der ■ Ausgleichmassen entsprechend der Beschaffenheit des an der Halte- ·, rung befestigten Werkstückes einzustellen. Eine besonders ein- |

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fache konstruktive Gestaltung der beschriebenen Auswuchteinrich-■£ung mit zwei Ausgleichmassen ist dadurch gekennzeichnet, daß

: die zum ersten Exzenterkörper gehörige Ausgleichmasse an der mit dem ersten Exzenterkörper in Drehantriebsverbindung stehenden

, Hülse befestigt ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Veränderung der Drehzahl des Exzenterkörpers, sowie Einrichtungen zur vorgebbaren Koppelung von Veränderungen der resultierenden Exzentrizität mit Veränderungen der Drehzahl des Exzenterkörpers. Mit derartigen Vorrichtungen können die im Zusammenhang mit den Verfahrensschritten angegebenen vorteilhaften Verfahrensführungen ausgeführt werden, bei denen die Fre-

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Al

¹ quenz und/oder die Größe der Umlaufbewegung für sich oder in gegenseitiger Abhängigkeit verändert werden. Entsprechende Vorrichtungsmaßnahmen lassen sich natürlich auch bei der Ausführungsform mit zwei zueinander senkrechten linearen Schwingungen vorsehen .

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, wobei alle sich vom Stand der Technik unterscheidenden Merkmale von erfindungswesentlicher Bedeutung sein können.

Fig. 1 erläutert die Erfindung anhand einer ganz schematisch dargestellten Vorrichtung im Axialschnitt;

Fig. 2 ist ein ganz schematischer Radialschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 erläutert in einer ähnlichen Schnittdarstellung wie Fig. 2 eine andere mögliche Ausführungsform der Erfindung; _:

Fig. h ist eine schematische Darstellung einer anderen möglichen : Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die in den Fign. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung enthält einen Exzenterkörper 2 mit einer kreisförmigen Umlaufbahn 4 in Form einer Zylinderfläche. Der Exzenterkörper 2 ist um eine Drehachse 6 antreibbar. Der Abstand zwischen der Drehachse 6 und der Achse der Umlaufbahn 4, d.h. die resultierende Exzentrizität E_p des Exzenterjkörpers 2, ist kontinuierlich veränderbar. Zu diesem Zweck ist bei

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der in den Fign. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung auf dem Exzenterkörper 2 eine zweite kreisförmige Umlaufbahn Io definiert, die bei der in den Figuren gewählten Darstellung ebenfalls als Zylinderfläche ausgebildet ist. Die beiden Umlaufbahnen 4 und Io umschließen sich mit einer festen Exzentrizität E, und es ist ein

dem zweiter Exzenterkörper 8 vorgesehen, auf/eine dritte kreisförmige Umlaufbahn 12 definiert ist, die zu der zx^eiten Umlaufbahn Io des ersten Exzenterkörpers 2-paßt und verdrehbar auf dieser gelagert ist. Die Exzentrizität E der ersten Umfangsbahn 4 in bezug auf die zweite Umfangsbahn Io ist gleich der Exzentrizität E der dritten Umfangsbahn 12 in bezug auf die Drehachse 6.

Auf der ersten Umfangsbahn 4 des ersten Exzenterkörpers 2 ist eine Halterung 14 geführt, und zwar besteht.bei der dargestellten Ausführungsform die Halterung 14 aus einem auf der Umfangsbahn 4 gleitend gelagerten Ring 16 und einer daran befestigten Platte 18, an der das eine Werkstück 2o so befestigt ist, beispielsweise mit den dargestellten Schrauben 22, 24, daß die gewünschte Schweißfläche 26, in der das Werkstück 2o mit einem anderen Werkstück 28 verbunden werden soll, normal zur Achse liegt. Das andere Werkstück 28 wird in irgendeiner (nicht dargestellten) Weise stationär gehalten. Es wäre natürlich auch möglich, dieses zweite Werkstück ebenfalls zu bewegen. Die Halterung 14 ist parallel zu sich selbst normal zur Achse verschiebbar, jedoch undrehbar. Dies wird bei der dargestellten Ausführungsform dadurch erreicht, daß entsprechend der Darstellung in Fig. 2 der Ring 16 über ein aus den ', Stangen 3o, 32 bestehendes Parallelogrammgestänge an einem Schlit-j ten 34 angelenkt ist, der auf einer Führung 36 normal zur Ach,: j 6 verschiebbar ist. Die Stangen 3o, 32 sind an den Stellen 38, η ZJL·-!:..IQ9826 /0655 .j

' und 42, 44 am Ring 16 bzw. am Schlitten 34 angelenkt.

Die beiden Exzenterkörper 2 und 8 sind mittels einer Koppelungs- " einrichtung drehfest miteinander verbunden und gemeinsam um die
Achse 6 drehbar; die Koppelungseinrichtung ist jedoch auf ver-

! schiedene relative Drehlagen der Exzenterkörper 2, 8 einstellbar. Zu diesem Zweck ist ein um die Drehachse 6 drehbares Stellglied
in Form einer Hülse 46 vorgesehen. Die Hülse 46 ist auf einer

; mit dem zweiten Exzenterkörper 8 fest verbundenen, zur Drehachse 6 koaxialen Welle 48 drehverstellbar, jedoch axial unverschiebbar gelagert und hat einen Ansatz 5o mit einem Radialschlitz
52. In den Radialschlitz 52 greift ein vom ersten Exzenterkörper : 2 abgehender Finger 54 ein. Diese Schlitzführung 52, 54 verbindet j somit die Hülse 46 und den ersten Exzenterkörper 2 zu gemeinsamer Drehbarkeit relativ zum zweiten Exzenterkörper 8. Zur Einstellung und Festlegung der relativen Drehlage zwischen der Hülse 46 und : der Welle 48, d.h. also zur Einstellung und Festlegung der relativen Drehlage der beiden Exzenterkörper 2, 8 und damit ihrer ί an der Halterung 14 zur Wirkung kommenden resultierenden Exzen-

trizität E , sind in der Hülse 46 und in der Welle 48 im gleichen Axialbereich Schlitze 56 bzw. 58 vorgesehen, die gegensinnig _; schräg zur achsparallelen Richtung verlaufen, und die Koppelung · zwischen der Hülse 46 und der Welle 48 erfolgt durch einen beide
Schlitze 56, 58 passend durchsetzenden radialen Stift 6o, der ; an einer im Hohlraum der Welle 48 verschiebbaren Stange 6.2 befestigt ist. Vorzugsweise ist die Stange 62 mit der Welle 48 zusätzlich durch eine Keilnutverzahnung 64 oder eine entsprechende j Profilierung in Drehrichtung verbunden. Gegenseitige Axialbewe- ; gungen der Hülse 46 und der Welle 48 werden in irgendeiner Weise ;

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Akt

verhindert, beispielsweise durch einen von der Welle 48 abgehendön Ansatz 66 und einen Sicherungsring 68, der in einer Umfangs-

: nut der Welle 48 einsitzt.

; Man erkennt, daß die Axiallage .■ der Stange 62 die relative Drehlage der beiden Exzenterkörper 2 und 8 und damit ihre resultierende Exzentrizität E bestimmt. Wenn *< der Winkel ist, den die Exzentrizitätsradien der beiden Exzenterkörper miteinander bilden,

■ ergibt sich die resultierende Exzentrizität E zu

E_r = 2 E * cos y

Die resultierende Exzentrizität E ist also maximal im Bereich zwischen Null und 2E einstellbar. In Fig. 1 und in den ausgezogenen Linien der Fig. 2 ist der Zustand E_p gleich Null dargestellt. Der Zustand E gleich 2E (maximale resultierende Exzentrizität) ist in Fig. 2 in punktierten Linien dargestellt, wobei gegenüber dem Zustand mit E gleich Null der erste Exzenterkörper 2 entsprechend dem Pfeil 72 um 9o im Gegenuhrzeigersinn und der zweite Exzenterkörper 8 entsprechend dem Pfeil 7o um 9o° im Uhrzeigersinn verdreht ist.

Hält man eine (von der Axiallage der Stange 62 bestimmte) relative Drehlage der Exzenterkörper 2 und 8 fest und läßt die Exzenterkörper um die Drehachse 6 rotieren, so führen alle Stellen der Halterung IM· und des damit verbundenen Werkstücks 2o parallel zu sich selbst und normal zur Achse 6 gleich große Umlaufbewegungen in Kreisbahnen aus. Die Größe der Umlaufbewegungen ist durch den Radius dieser Kreisbahnen bestimmt, und dieser Radius

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ist gleich der resultierenden Exzentrizität E , die während der gemeinsamen Rotation der beiden Exzenterkörper 2 und 8 durch Axialverschiebung der Stange 62 kontinuierlich und beliebig zwischen E gleich Hull und einem Maximalwert verändert v/erden kann.

Der Drehantrieb der Exzenterkörper 2 und 8 kann in beliebiger Weise erfolgen. Als Beispiel ist in Fig. 1 angedeutet, daß die in einem Lager 74 gelagerte Hülse 46 mit einem Zahnkranz 76 versehen ist, der mit einem Ritzel 78 eines Antriebsmotors 8o in Eingriff steht. Zur Erzeugung und Aufnahme der beim Schweißen angewandten Axialkräfte können irgendwelche Mittel vorgesehen sein, beispielsweise ein Kugellager 8 2 zwischen den einander zugewandten Stirnflächen des zweiten Exzenterkörpers 8 und der Halterung 14, und ein (nicht dargestelltes) Axialdrucklager am freien Ende der Welle 48.

Zur Einstellung der Stange 6 2 in Axialrichtung kann eine beliebige Stelleinrichtung dienen. Bei der in Fig. 1 schematisch angedeuteten Möglichkeit hat die Stange 62 außerhalb der Welle 48 einen Flansch 84 mit beiderseitigen Laufflächen, und eine mittels eines Getriebemotors 86 axial verstellbare Gabel 8 8 greift über den Flansch 8 2 und steht unter Zwischenschaltung von Kugellagern

84 9o spielarm mit den Laufflächen des Flansches/in Berührung.

Zum Getriebemotor 8 6 gehört ein Regler 92 zur wählbaren Einstellung der Axiallage der Stange 62 und damit der resultierenden Exzentrizität E . Zum Antriebsmotor 8o gehört ein Regler 94 zur wählbaren Einstellung der Drehzahl des Antriebsmotors 8o. Die

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. Regler 92 und 94· sind entweder getrennt einstellbar oder, wie in Fig. 1 dargestellt, über eine Steuereinrichtung 96 so miteinander verbunden, daß eine bestimmte, vorzugsweise veränderbare

. Abhängigkeit zwischen der Drehzahl des Antriebsmotor und der resultierenden Exzentrizität E vorgegeben ist.

Mit der als Beispiel dargestellten Vorrichtung ist es möglich, einen SchweißVorgang zunächst mit der resultierenden Exzentrizität Null zu beginnen; dabei bleibt bei sich drehenden Exzenter-. körpern 2 und 8 das Werkstück 2o in Ruhe, so daß die Werkstücke 2o, 28 genau zueinander positioniert werden können. Sodann wird durch entsprechende Verstellung der Schubstange 62 die resultierende Exzentrizität E von Null aus allmählich gesteigert-.. se daß das Werkstück 2o relativ zu dem anderen Werkstüc" iö eine an allen Stellen gleich große und mit gleicher Bahngeschwindigkeit erfolgende kreisförmige Umlaufbewegung ausführt. Dabei wird die zum Schweißen erforderliche Reibungswärme erzeugt. Die Wärmeleistung hängt wesentlich von der Drehzahl der Exzenterkörper 2, 8 und der resultierenden Exzentrizität E ab, und es ist ohne weiteres möglich, beispielsweise automatisch mit Hilfe der Steuereinrichtung 96, dafür zu sorgen, daß die relative Bahngeschwindigkeit der Werkstücke 2o, 28 innerhalb eines bestimmten Variationsbereiches der resultierenden Exzentrizität E_p konstant bleibt oder sich in einer gewünschten, vorgegebenen Weise ändert. Sobald in der Schweißfläche 26 die zum Schweißen erforderliche Temperatur erreicht ist (was beispielsweise durch Abfall der-Leistungsaufnahme des Antriebsmotors 8o erkennbar ist), ?5rJ durch entsprechende Verschiebung der Stange 62 die resultier -

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Exzentrizität E_r kontinuierlich bis auf Null vermindert, so daß schließlich die Werkstücke in einer exakt der Ausgangsposition entsprechenden gegenseitigen Lage miteinander verschweißt sind.

Die Stetigkeit und Gleichmäßigkeit des ganzen Vorganges sichern eine optimale Qualität der erhaltenen Schweißverbindung.

Die Einrichtungen zum Erzeugen einer axialen Anpreßkraft zwischen den Werkstücken 2o und 28 sind nicht dargestellt; sie können z.B. in üblicher Weise ausgeführt sein.

Die Unwucht des rotierenden Systems kann durch eine Auswuchteinrichtung beseitigt werden, die sich selbsttätig an die je nach Einstellung verschiedene resultierende Exzentrizität anpaßt. Zu diesem Zweck sind bei der Ausführungsform nach den Fign. 1 und 2 zwei Ausgleichsmassen 98 und loo vorgesehen, die mit den Exzenter* körpern 8 bzw. 2 drehfest verbunden sind. Die Ausgleichsmasse 98 ist an dem von der Welle 48 ausgehenden Ansatz 66 in einer darin vorgesehenen axialen Führung axial verstellbar befestigt; zur Festlegung der axialen Position dient eine Feststellschraube 99. Die Ausgleichsmasse loo ist an dem Ansatz 5o der Hülse 46 in entsprechender Weise axial verstellbar befestigt, zur Festlegung der axialen Position dient wieder eine Feststellschraube lol. Die radialen Abmessungen der Ansätze 5o und 66 müssen natürlich so groß sein, daß die Einstellung auf maximale resultierende Exzentrizität E ohne Behinderung durch die Ausgleichsmassen loo bzw. 98 möglich ist. Dies ist in den Fign. 1 und 2 angedeutet. Bei der in Fig. 2 punktiert dargestellten Einstellung maximaler resultierender Exzentrizität ist vernachlässigt, daß sich dabei die beiden Ausgleichsmassen gegenseitig behindern würden. Dies i kann konstruktiv leicht vermieden v/erden; man kann aber auch im

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praktischen Betrieb auf diese Einstellung verzichten.

Man erkennt, daß die Ausgleichsmassen 98 und loo in der üblichen Weise den Schwerpunkten ihrer zugehörigen Exzenterkörper 8 bzw. radial gegenüberliegen und beide einen vorgegebenen radialen Abstand von der Drehachse 6 haben. Dies bedeutet insbesondere, daß sich bei einer relativen Verdrehung der Exzenterkörper 2 und 8 die Ausgleichsmassen loo bzw. 98 ebenfalls nur in Umfangsrichtung relativ zueinander bewegen, jedoch keine Bewegung in Radialrichtung ausführen, obwohl sich der mit der Ausgleichsmasse loo drehfest verbundene Exzenterkörper 2 dabei in Radialrichtung verlagert, Die Größen der Ausgleichsmassen 98 und loo werden durch die Forderung bestimmt, daß bei zwei verschiedenen Werten der resultierenden Exzentrizität die Unwucht behoben ist, beispielsweise für E_r=0 und E_r = 2E. Dann ist die Unwucht auch bei allen anderen Werten von E behoben.

Die Ausgleichsmassen können bei der dargestellten Ausführungsform nicht nur axial verschoben werden, sondern natürlich auch ausgewechselt werden. Dadurch ist es möglich, Größe und Lage der Ausgleichsmassen an die Beschaffenheit des jeweils an der Halterung I¹+ befestigten Werkstückes anzupassen. Dabei dient insbesondere die axiale Verstellbarkeit der Ausgleichsmassen 98, loo dem Zweck, die Ausgleichsmassen möglichst in demjenigen Axialbereich wirken zu lassen, in dem auch die von den Exzenterkörpern und dem an der Halterung 14 befestigten Werkstück hervorgerufenen Unwuchtkräfte wirken. Dadurch werden die resultierenden Kräfte quer zur Achse 6 j klein gehalten. Natürlich können die Ausgleichsmassen auch radial verstellbar angebracht werden, beispielsweise so, daß die Ansätze 5o und 66 aus zwei in einer radialen Führung relativ verstellbaren

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Teilen ausgeführt werden. Derartige Einrichtungen sind in den Figuren nicht dargestellt.

Um die Unwucht von vornherein gering zu halten, oder aus anderen Gründen können die Exzenterkörper natürlich auch in leichter, nicht massiver Bauweise konstruiert sein. Auch ist es nicht erforderlich, daß alle Umfangsbahnen der Exzenterkörper 2, 8 und der Halterung 14 in der dargestellten Weise als durchgehende Zylinderflächen ausgebildet sind.

Fig. 3 zeigt ganz schematisch ein Beispiel einer anderen möglichen Ausführungsform, bei der die Verschiebung des ersten Exzenterkörpers 2 relativ zur Drehachse 6 nicht mit einem zweiten Ex- ■ zenterkörper, sondern mit einem nach Art einer Schlittenführung verstellbaren Nabenkörper erfolgt. Der erste Exzenterkörper 2 besteht hier aus einer Kreisscheibe Io2, auf der am Außenumfang die erste Umfangsbahn Io in Form einer kreiszylindrischen Ringfläche angebracht ist. In der Scheibe Io2 ist ein Schlitten Io4 in einer Führung Io6 entlang einem Durchmesser der Scheibe verschiebbar. Der Schlitten ist an einer zur Drehachse 6 konzentrischen hohlen Welle 4-8 befestigt. Wie bei der Ausführungsform nach den Fign. 1 und 2 ist auf der Hohlwelle 48 ein Stellglied in Form einer Hülse 46 verdrehbar, aber axial unverschiebbar gelagert. Die Hülse 46 hat einen Flansch Io8 mit einem Zahnsegment Ho, das mit einer an der Kreisscheibe Io2 befestigten Zahnstange 112 kämmt. Somit kann durch Drehen der Hülse 46 relativ zur Welle

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48 der Exzenterkörper 2 in der durch die Schlittenführung Io6 gegebenen Richtung relativ zur Drehachse 6 kontinuierlich auf verschiedene resultierende Exzentrizitäten verstellt werden. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausfuhrungsform können zur Koppelung und relativen Verdrehung von Hülse 46 und Welle 48 analoge

. Mittel wie bei der Ausführungsform nach den Fign. 1 und 2 verwendet werden. Im Hohlraum der Welle 48 ist wieder eine Schubstange 62 axial verschiebbar gelagert. Ein an der Stange 62 befestigter Stift 6o tritt durch (nicht dargestellte) Schrägschlitze, die in der Welle 46 bzw. der Hülse 48 ausgebildet sind, so daß sich wie bei der Ausführungsform nach den Fign. 1 und 2 bei einer Axialverschiebung der Stange 62 relativ zur Welle 48 eine Drehung der Hülse 46 relativ zur Welle 48 und damit eine entsprechende Verstellung der resultierenden Exzentrizität E ergibt. Die Halterung 14 ist hier mittels Rollen 114 auf der Umfangsbahn des Exzenterkörpers 2 geführt und ebenfalls parallel zu sich selbst senkrecht zur Drehachse 6 zweidimensional bewegbar, so daß sich bei Drehung der Welle 48 und des damit über die Schlittenführung

t Io6 drehfest verbundenen Exzenterkörpers 2 die gewünschte Umlaufbewegung mit dem Radius E an allen Stellen der Halterung ergibt, ebenso wie bei der Ausführungsform nach den Fign. 1 und

2. Zur Gewichtersparnis und zur Verminderung der Unwuchtkräfte

ist die Scheibe Io2 mit Löchern 116 versehen.

Statt der in den Fign. 1 bis 3 dargestellten mechanischen Einrichtungen zur Veränderung der resultierenden Exzentrizität E_r können natürlich auch hydraulische, elektrische und andere Einrichtungen verwendet werden. Zum Beispiel kann ein ähnlich wi-

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in Fig. 3 ausgeführter Schlitten, an dem die zur Drehachse 6 konzentrische Antriebswelle befestigt ist, auch über eine hydraulische Stelleinrichtung mit dem Exzenterkörper gekoppelt sein. Entwurf und Herstellung derartiger und anderer Stelleinrichtungen wie auch die freie Wahl bekannter mechanischer, elektrischer, pneumatischer und hydraulischer Mittel zur Verwirklichung konstruktiver Abwandlungen sind dem Fachmann ohne weiteres möglich.

Fig. 4 erläutert ganz schematisch eine Vorrichtung, bei der die

Umrelative/lauf bewegung der beiden Werkstücke 2o, 28 dadurch erzielt wird, daß die Werkstücke in zwei zueinander normalen Richtungen 12o bzw. 122 hin- und herbewegbar gelagert und durch je einen in diesen Richtungen wirksamen Schwingantrieb 124 bzw. bewegbar sind. Die Werkstücke sind mittels Halterungen 128 bzw. 13o mit den Schwingantrieben gekoppelt und berühren sich in einer Schweißfläche, die im Sinne der Fig. 4 durch die obere Oberfläche 132 des Werkstücks 2o und die untere Oberfläche des Werkstücks gebildet wird und parallel zu der durch die beiden Schwingungsrichtungen 12o, 122 definierten Ebene liegt. Die Schwingantriebe sind über eine Synchronisiereinrichtung 134 synchronisiert. Ferner ist eine Steuereinrichtung 136 vorgesehen, mit der die Schwingungsfrequenz sowie die relative Phasenlage und die Amplituden der beiden Schwingantriebe verändert werden können. Mit Hilfe einer üblichen Preßeinrichtung 138, die eine Grundplatte 14o, einen j Preßzylinder 142 und eine Druckplatte 144 aufweist, kann in der ι üblichen Weise ein Preßdruck senkrecht zur Schweißflache auf die

ι Werkstücke ausgeübt werden. Es ist natürlich auch möglich, in !bekannter Weise einen der Schwingantriebe 124, 126 gleichzeitig

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, als Preßeinrichtung auszubilden und zu verwenden.' Die Preßeinrich-ι tung 138 ist über Steuerleitungen 146 beispielsweise von der Steuereinrichtung 136 aus steuerbar.

Wenn beide Schwingäntriebe 12H₉ 126 mit gleicher Frequenz und Amplitude und einer Phasenverschiebung von 9o arbeiten, ergibt sich eine kreisförmige relative Umlaufbewegung der Werkstücke ähnlich wie bei den Ausführungen nach den Fign. 1 bis 3. Sind die Amplituden verschieden, so ergeben sich elliptische relative Umlaufbewegungen. Durch Abweichungen von der harmonischen Schwingungsform lassen sich weitere Abwandlungen der Form der relativen Umlaufbewegung erzielen. Wie bei den in den Fign. 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsformen ist es auch hier möglich, Frequenz und Amplitude der Schwingungsbewegung in gegenseitiger Abhängigkeit zu steuern, insbesondere gegensinnig zu verändern. Dies kann beispielsweise so erfolgen, daß die Schwingungsamplitude kontinuierlich von Null aus gesteigert und nach Erreichen der gewünschten Schweißtemperatur wieder auf Null vermindert wird, wobei zumindest in einem gewissen Bereich von Amplituden die Relativgeschwindigkeit der Werkstücke durch entsprechend gegensinnige Veränderung der Frequenz etwa konstant gehalten wird.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 tritt die für Schwingantriebe typische Schwierigkeit auf, daß besonders bei schweren und großen ι Werkstücken Abweichungen vom harmonischen Bewegungsablauf vor- : kommen; dieser ist jedoch die Voraussetzung dafür, daß die Re-ι lativbewegung der beiden Werkstücke kreisförmig und die Relativgeschwindigkeit konstant ist. In dieser Beziehung sind Ausführungs-t formen wie die nach Fign. 1 bis 3, bei denen mindestens das eine

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Werkstück eine echte Umlaufbewegung ausführt, erheblich vorteilhafter; überdies tritt dabeiksine schwingende Beanspruchung irgendwelcher Bauteile auf. Es ist natürlich auch ohne weiteres möglich. Umlaufbewegungen mit beiden Werkstücken auszuführen.

Andere Ausführungsformen sind möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

Patentanwälte Dr. Ing. H. Negendank

Dipl. Ing, H. Haudc

Dipl. Pbys. W. Schmitz

β München 15, ΜομγΜγ.23

TtI. 5360586

K.H. Steigerwald
Dipl.Phys.

Starnberg

Prinzeneiche 15 | J₁ n_o? jquq

Anwaltsakte M-268

Patentansprüche

l.j Verfahren zum Reibungsschweißen für Seiiweißflächen beliebiger Umrandung, bei dem zwei zu verschweißende Werkstücke in der Schweißfläche aneinandergelegt und durch eine in der Schweißfläche verlaufende relative Schwinguegsbewegung auf die Schweißtemperatur erwärmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß als relative Schwingungsbewegung in der Schweißfläche eine relative Umlaufbewegung mit im wesentlichen parallel zu sich selbst bleibenden Werkstücken ausgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des SchweißVorganges die Größe der relativen Umlaufbewegung von Null aus erhöht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, aß gegen Ende des Schweißvorganges die Größe der relativen Umlauf bewegung nach Null hin vermindert wird.

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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensparameter, insbesondere die in der

j Schweißfläche angewandte Anpreßkraft und/oder ^die Frequenz und/oder die Größe der Umlaufbewegung, in Abhängigkeit vom Zustand der Werkstücke in der Reibfläche und/oder von der Groß« der Reibfläche verändert werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeicl· net, daß die Frequenz und die Größe der Umlaufbewegung in gegenseitiger Abhängigkeit verändert werden, vorzugsweise gegensinnig derart, daß die relative Bewegungsgeschwindigkeit der Werkstücke in einem vorgegebenen Bereich gehalten wird, vorzugsweise etwa konstant bleibt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens das eine Werkstück im wesentlichen parallel zu sich selbst in eine Umlaufbewegung um eine normal zur Schweißfläche verlaufende Achse versetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Werkstücke in zueinander normale lineare Schwingungsbewegungen mit gleicher Frequenz, jedoch gegeneinander verschobener Phase versetzt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Um-laufbewegung eine Kreisbewegung ist, deren Größe durch ihren Radius bestimmt ist.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden linearen Schwingungsbewegungen als harmonische Schwingungen gleicher Amplitude mit einer Phasenverschiebung

von 9o° ausgeführt werden.

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j Ιο. Vorrichtung zum Reibungsschweißen, insbesondere zur Durch-, führung des Verfahrens nach Anspruch 6, bei der wenigstens ein Werkstück an einer parallel zu sich selbst bewegbaren und antreibbaren Halterung befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb der Halterung (.1H) ein um eine Drehachse (6) antreibbarer Exzenterkörper (2) vorgesehen ist, auf dem eine kreisförmige Umlaufbahn (t) mit einer einstellbaren Exzentrizität bezüglich der Drehachse (6) definiert ist, und daß die Halterung (14) wenigstens zweidimensional in einer der Orientierung der Schweißfläche entsprechenden Fläche bewegbar» und auf der Laufbahn (U) des Exzenterkörpers (2) geführt ist, so daß bei Drehung des Exzenterkörpers (2) um die Drehachse (6) alle Teile der Halterung (IM-) parallel zu sich selbst gleich große kreisförmige Umlaufbewegungen ausführen, deren Radius gleich der aus der Einstellung resultierenden Exzentrizität (E_p) des Exzenterkörpers (2) ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen der resultierenden Exzentrizität (E ) der Exzenterkörper (2) mit der darauf fest orientierten Umlauf bahn (H) relativ zu der Drehachse (6) verstellbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch Io oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen der resultierenden Exzentrizität (E ) des Exzenterkörpers (2) ein relativ zur Drehachse (6) unverstellbarer Nabenkörper vorgesehen ist, an dem der Exzenterkörper (2) verstellbar befestigt ist.

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13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche Io bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Exzenterkörper (2) eine zweite kreisförmige Umlaufbahn (lo) definiert ist, deren Achse mit fester Exzentrizität parallel zur Achse der ersten Umlaufbahn (4) liegt, und daß ein zweiter Exzenterkörper (8) vorgesehen ist, auf dem eine dritte kreisförmige Umlaufbahn (12) definiert ist, die zu der zweiten Umlaufbahn (lo) paßt, an ihr geführt ist und mit unveränderbarer Exzentrizität (E) achsparallel zur Drehachse (6) liegt, und daß eine die beiden Exzenterkörper (2, 8) drehfest koppelnde, jedoch auf verschiedene gegenseitige Drehlagen einstellbare Koppelungseinrichtung (46 bis 52) vorgesehen ist, so daß die von der gegenseitigen Drehlage der Exzenterkörper (2, 8) abhängige resultierende Exzentrizität (E ) der ersten Umlaufbahn (4) bezüglich der Drehachse (6) kontinuierlich verstellbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentrizität der ersten Umlaufbahn (4) bezüglich der zweiten Umlaufbahn (lo) gleich der Exzentrizität (E) der dritten Umlaufbahn (12) bezüglich der Drehachse (6) ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelungseinrichtung (46 bis 52) ein um die Drehachse (6) drehbares Stellglied aufweist, das relativ zum zweiten Exzenterkörper (8) drehverstellbar ist und mit dem forsten Exzenterkörper (2) in Umfangsrichtung zu gemeinsamer Drohung p,f:k'jp{iiilt iot.

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15. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehverbindung zwischen dem Stellglied und dem ersten Exzenterkörper (2) eine in Radialrichtung verlaufende Schlitzführung (52) und einen darin eingr-eifenden Finger· (5U) aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied eine Hülse (46) aufweist, die auf einer mit dem zweiten Exzenterkörper (8) fest verbundenen, zur Drehachse (6) koaxialen hohlen Welle (48) verdrehbar, aber axial unverschiebbar angeordnet ist, daß in der Hülse (46) und in der Welle (48) im gleichen Axialbereich Schlitze (56 , bzw. 58) vorgesehen sind, die gegensinnig schräg zur achsparallelen Richtung verlaufen, und daß im Hohlraum der Welle (48) eine Stange (62) axial verschiebbar ist, an der ein durch beide Schlitze tretender, die Breite der Schlitze ausfüllender Stift (6o) befestigt ist.

^ 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche Io bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen der resultierenden Exzentrizität (E ) eine während der Drehung des Exzenterkörpers (2) betätigbare Stelleinrichtung (8*l· bis 9o) vorgesehen ist.

! 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche Io bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (ΙΌ für das Werkstück (2o) über ein Parallelogrammgestänge (3o, 32) an einem normal zu der Drehachse (6) verschiebbaren Schlitten (34) angelem , Ist.

- 5 - BADORfGlNAL

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3-f

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche Io bis 19, gekennzeichnet durch eine Auswuchteinrichtung, die in Abhängigkeit von der jeweils eingestellten resultierenden Exzentrizität (E ) so verstellbar ist, daß die resultierende Unwucht bezüglich der Drehachse (6) bei allen einstellbaren Werten der resul- ' ! tierenden Exzentrizität (E_r> im wesentlichen ausgeglichen ist.,

21. Vorrichtung nach Anspruch 2o und einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß mit den beiden Exzenterkörpern (2, 8) je eine mit vorgegebenem Abstand von der Achse

(6) angeordnete Ausgleichsmasse (loo bzw. 98) drehfest verbunden ist, wobei in jedem Paar Exzenterkörper-Ausgleichsmasse (2, I

loo bzw. 8, 98) die Schwerpunkte des Exzenterkörpers und der Ausgleichsmasse in gleichen Axialebenen, jedoch zu entgegen- j gesetzten Seiten der Achse (6) liegen, und daß die Größen j

der beiden Ausglexchsmassen (98, loo) dadurch bestimmt sind, daß die Vorrichtung bei zwei verschiedenen resultierenden Exzentrizitäten ausgewuchtet ist, beispielsweise sowohl bei j der resultierenden Exzentrizität Null als auch bei maximaler ) resultierender Exzentrizität. ι

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsmassen (98, loo) auswechselbar sind.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsmassen axial und/oder radial verstellbar sind, wobei die axiale Verstellbarkeit insbesondere dazu dient die Axiallage _# der Schwerpunkte der Ausgleichsmassen entsprechend der Beschaffenheit des an der Halterung (14) be-

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festigten Werkstückes (28) einzustellen.

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24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17 in Verbindung j

mit einem der Ansprüche 2o bis 23, dadurch gekennzeichnet, |

daß die zum ersten Exzenterkörper (2) gehörige Ausgleichsmasse (loo) an der mit dem ersten Exsenterkörper in Dreh- antriebsverbindung stehenden Hülse (46) befestigt ist.

25. Vorrichtung zum Reibungsschweißen, insbesondere zur Durch- ' führung des Verfahrens nach Anspruch 7 oder 9, gekennzeichnet durch zwei in zueinander normalen Richtungen (12o)(122) arbeitende Schwingantriebe (124, 126), zwei damit gekoppelte, in diesen Richtungen bewegliche Werkstückhalterungen (128,13ο) für die Befestigung der zu verschweißenden Werkstücke (2o,28) in solchen Lagen, daß sie sich in einer Schweißfläche berühren, die parallel zu der von den beiden Schwingungsrichtung^n bestimmten Ebene liegt, und eine die beiden Schwingantriebe (124, 126) synchronisierende Synchronisiereinrichtung (134).

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenbeziehung zwischen den beiden Schwingantrieben (124, :

126) einstellbar ist. :

.

27. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet/

idie Amplituden der Schwingantriebe (124, 126) getrennt oder syn-

chron verstellbar sind. '

j 28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gej kennzeichnet, daß die Frequenz der Schwingantriebe (124,126) einstellbar ist. - 7 - ·

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29. Vorrichtung nach den Ansprüchen 27 und 28, dadurch gekenn- . ₍ zeichnet, daß die Einstellungen der Amplitude und der Frei quenz gegensinnig gekoppelt sind.

■ 3o. Vorrichtung nach einem der Ansprüche Io bis 24, gekennzeichnet durch Einrichtungen (94) zur Veränderung der Drehzahl des Exzenterkörpers.(2).

j 31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche Io bis 24, gekennzeich-, net durch Einrichtungen (96) zur vorgebbaren Koppelung von Veränderungen der resultierenden Exzentrizität mit Veränderungen der Drehzahl des Exzenterkörpers (2).

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche Io bis 31, gekennzeichnet durch Einrichtungen (I4o bis 144) zum Ausüben eines senkrecht zur Schweißfläche wirkenden Preßdrucks auf die Werkstücke (2o, 28).

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