CH540087A

CH540087A - Verfahren und Vorrichtung zum Reibungsschweissen

Info

Publication number: CH540087A
Application number: CH172171A
Authority: CH
Inventors: Heinz Steigerwald Karl
Original assignee: Heinz Steigerwald Karl
Priority date: 1971-02-05
Filing date: 1971-02-05
Publication date: 1973-08-15

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reibungsschweissen für beliebig berandete Schweissflächen.

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 liefert 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 Wärmeproduktion pro Flächeneinheit etwa über den gesamten Schweissquerschnitt konstant sein soll, im wesentlichen erfüllt ist.

Schon beim Verschweissen von Rohren, deren Wandstärke vergleichbar mit ihrem Durchmesser gross ist, wie auch 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 bekanntgeworden, bei denen die in der Schweissfläche zusammengedrückten Werkstücke durch eine relative hin und her gehende Schwingungsbewegung auf die Schweisstemperatur erwärmt werden.

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 es kann insbesondere vorkommen, dass in den Umkehrpunkten der Schwingung, 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, ein Reibungsschweissverfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei denen die geschilderten Nachteile und Schwierigkeiten nicht vorhanden sind und 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 Schweissfläche eine relative Umlaufbewegung mit im wesentlichen parallel zu sich selbst bleibenden Werkstücken ausgeführt wird.

Bei dem erfindungsgemässen Verfahren ergibt sich im Vergleich zu den bekannten Verfahren mit hin und her gehenden 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 Vorteil, dass die bei hin und her gehenden Schwingungsbewegungen zwangläufig aufgetretenen Resonanzprobleme und starken mechanischen Belastungen der Schweissvorrichtungen grundsätzlich vermieden 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 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 wenigstens 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 her gehende Schwingungsbewegung zu erzeugen, deren Nachteile eingangs beschrieben worden sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

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. 4 ist eine schematische Darstellung einer anderen möglichen Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung.

Die in den Fig. 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 Er des Exzenterkörpers 2, ist kontinuierlich veränderbar. Zum Einstellen oder Verstellen der Exzentrizität des Exzenterkörpers sind zahlreiche Vorrich tungen brauchbar, die im wesentlichen darauf beruhen, dass der Exzenterkörper mit der darauf fest orientierten Umlaufbahn relativ zu der Drehachse verstellt wird. Zu diesem Zweck ist bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung an dem Exzenterkörper 2 eine zweite kreisförmige Umlaufbahn 10 definiert, die bei der in den Figuren gewählten Darstellung ebenfalls als Zylinderfläche ausgebildet ist.

Die beiden Umlaufbahnen 4 und 10 umschliessen sich mit einer festen Exzentrizität E, und es ist ein zweiter Exzenterkörper 8 vorgesehen, auf dem eine dritte kreisförmige Umlaufbahn 12 definiert ist, die zu der zweiten Umlaufbahn 10 des ersten Exzenterkörpers 2 passt und verdrehbar auf dieser gelagert ist. Die Exzentrizität E der ersten Umfangsbahn 4 in bezug auf die zweite Umfangsbahn 10 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 20 so befestigt ist, beispielsweise mit den dargestellten Schrauben 22, 24, dass die gewünschte Schweissfläche 26, in der das Werkstück 20 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 30, 32 bestehendes Parallelogrammgestänge an einem Schlitten 34 angelenkt ist, der auf einer Führung 36 normal zur Achse 6 verschiebbar ist. Die Stangen 30, 32 sind an den Stellen 38, 40 und 42, 44 am Ring 16 bzw. am Schlitten 34 angelenkt.

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 u. dgl. erinnert.

Die beiden Exzenterkörper 2 und 8 sind mittels einer Koppelungseinrichtung drehfest miteinander verbunden und gemeinsam um die Achse 6 drehbar; die Koppelungseinrichtung ist jedoch auf verschiedene 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 50 mit einem Radialschlitz 52.

In den Radialschlitz 52 greift ein vom ersten Exzenterkörper 2 abgehender Finger 54 ein. Diese Schlitzführung 52, 54 verbindet 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 an der Halterung 14 zur Wirkung kommenden resultierenden Exzentrizität Er, 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 60, der an einer im Hohlraum der Welle 48 verschiebbaren Stange 62 befestigt ist. Vorzugsweise ist die Stange 62 mit der Welle 48 zusätzlich durch eine Keilnutverzahnung 64 oder eine entsprechende Profilierung in Drehrichtung verbunden.

Gegenseitige Axialbewegungen der Hülse 46 und der Welle 48 werden in irgendeiner Weise verhindert, beispielsweise durch einen von der Welle 48 abgehenden Ansatz 66 md einen Sicherungsring 68, der in einer Umfangsnut 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 Er bestimmt. Wenn a der Winkel ist, den die Exzentrizitätsradien der beiden Exzenterkörper miteinander bilden, ergibt sich die resultierende Exzentrizi tät Er zu
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Die resultierende Exzentrizität Er ist also maximal im Bereich zwischen Null und 2E einstellbar. In Fig. 1 und in den ausgezogenen Linien der Fig. 2 ist der Zustand Er gleich Null dargestellt.

Der Zustand E, = 2 E (maximale resultierende Exzentrizität) ist in Fig. 2 in strichpunktierten Linien dargestellt, wobei gegenüber dem Zustand mit Er = Null der erste Exzenterkörper 2 entsprechend dem Pfeil 72 um 900 im Gegenuhrzeigersinn und der zweite Exzenterkörper 8 entsprechend dem Pfeil 70 um 900 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 14 und des damit verbundenen Werkstücks 20 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 ist gleich der resultierenden Exzentrizität Er, die während der gemeinsamen Rotation der beiden Exzenterkörper 2 und 8 durch Axialverschiebung der Stange 62 kontinuierlich und beliebig zwischen Er = 0 und einem Maximalwert verändert werden 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 80 in Eingriff steht. Zur Erzeugung und Aufnahme der beim Schweissen angewandten Axialkräfte können irgendwelche Mittel vorgesehen sein, beispielsweise ein Kugellager 82 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 62 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 88 greift über den Flansch 84 und steht unter Zwischenschaltung von Kugellagern 90 spielarm mit den Laufflächen des Flansches 84 in Berührung.

Zum Getriebemotor 86 gehört ein Regler 92 zur wählbaren Einstellung der Axiallage der Stange 62 und damit der resultierenden Exzentrizität Er. Zum Antriebsmotor 80 gehört ein Regler 94 zur wählbaren Einstellung der Drehzahl des Antriebsmotors 80. Die 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 Antriebsmotors und der resultierenden Exzentrizität Er 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 Exzenterkörpern 2 und 8 das Werkstück 20 in Ruhe, so dass die Werkstücke 20, 28 genau zueinander positioniert werden können. Sodann wird durch entsprechende Verstellung der Schubstange 62 die resultierende Exzentrizität Er von Null aus allmählich gesteigert, so dass das Werkstück 20 relativ zu dem anderen Werkstück 28 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 Er ab, und es ist ohne weiteres möglich, beispielsweise automatisch mit Hilfe der Steuereinrichtung 96, dafür zu sorgen, dass die relative Bahngeschwindigkeit der Werkstücke 20, 28 innerhalb eines bestimmten Variationsbereiches der esultierenden Exzentrizität Er 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 80 erkennbar ist), wird durch entsprechende Verschiebung der Stange 62 die resultierende Exzentrizität Er 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 20 und 28 sind nicht dargestellt; sie können z. B. in üblicher Weise ausgeführt sein.

Es kann eine Auswuchteinrichtung vorhanden sein, 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 ausgeglichen ist.

Bei der Ausführungsform mit zwei Exzenterkörpern kann dies 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 Massenausgleich.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 sind zwei Ausgleichsmassen 98 und 100 vorgesehen, die mit den Exzenterkörpern 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 100 ist an dem Ansatz 50 der Hülse 46 in entsprechender Weise axial verstellbar befestigt, zur Festlegung der axialen Position dient wieder eine Feststellschraube 101. Die radialen Abmessungen der Ansätze 50 und 66 müssen natürlich so gross sein, dass die Einstellung auf maximale resultierende Exzentrizität Er ohne Behinderung durch die Ausgleichsmassen 100 bzw. 98 möglich ist. Dies ist in den Fig. 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 kann konstruktiv leicht vermieden werden; man kann aber auch im praktischen Betrieb auf diese Einstellung verzichten.

Man erkennt, dass die Ausgleichsmassen 98 und 100 in der üblichen Weise den Schwerpunkten ihrer zugehörigen Exzenterkörper 8 bzw. 2 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 100 bzw. 98 ebenfalls nur in Umfangsrichtung relativ zueinander bewegen, jedoch keine Bewegung in Radialrichtung ausführen, obwohl sich der mit der Ausgleichsmasse 100 drehfest verbundene Exzenterkörper 2 dabei in Radialrichtung verlagert. Die Grössen der Ausgleichsmassen 98 und 100 werden durch die Forderung bestimmt, dass bei zwei verschiedenen Werten der resultierenden Exzentrizität die Unwucht behoben ist, beispielsweise für Er = 0 und Er = 2E.

Dann ist die Unwucht auch bei allen anderen Werten von Er 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 14 befestigten Werkstückes anzupassen. Dabei dient insbesondere die axiale Verstellbarkeit der Ausgleichsmassen 98, 100 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 klein gehalten. Natürlich können die Ausgleichsmassen auch radial verstellbar angebracht werden, beispielsweise so, dass die Ansätze 50 und 66 aus zwei in einer radialen Führung relativ verstellbaren 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 Exzenterkörper, sondern mit einem nach Art einer Schlittenführung verstellbaren Nabenkörper erfolgt.

Der erste Exzenterkörper 2 besteht hier aus einer Kreisscheibe 102, auf der am Aussenumfang die erste Umfangsbahn 10 in Form einer kreiszylindrischen Ringfläche angebracht ist. In der Scheibe 102 ist ein Schlitten 104 in einer Führung 106 entlang einem Durchmesser der Scheibe verschiebbar. Der Schlitten ist an einer zur Drehachse 6 konzentrischen hohlen Welle 48 befestigt. Wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 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 108 mit einem Zahnsegment 110, das mit einer an der Kreisscheibe 102 befestigten Zahnstange 112 kämmt.

Somit kann durch Drehen der Hülse 46 relativ zur Welle 48 der Exzenterkörper 2 in der durch die Schlittenführung 106 gegebenen Richtung relativ zur Drehachse 6 kontinuierlich auf verschiedene resultierende Exzentrizitäten verstellt werden. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform können zur Koppe lung und relativen Verdrehung von Hülse 46 und Welle 48 analoge Mittel wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 verwendet werden. Im Hohlraum der Welle 48 ist wieder eine Schubstnage 62 axial verschiebbar gelagert.

Ein an der Stange 62 befestigter Stift 60 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 Fig. 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 resul tierenden Exzentrizität Er erigbt. 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 106 drehfest verbundenen Exzenterkörpers 2 die ge wünschte Umlaufbewegung mit dem Radius Er an allen Stellen der Halterung 14 ergibt, ebenso wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2.

Zur Gewichtsersparnis und zur
Verminderung der Unwuchtkräfte ist die Scheibe 102 mit
Löchern 116 versehen.

Statt der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten mechanischen Eimichtungen zur Veränderung der resultierenden Exzentrizität Er können natürlich auch hydraulische, elektrische und andere Einrichtungen verwendet werden. Zum Beispiel kann ein ähnlich wie 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.

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 beliebig 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 wandert. Insbesondere besteht in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die vorteilhafte Möglichkeit, dass die Frequenzen und die Grösse der Umlaufbebewegung 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 Umlaufbewegung erhöhen und so die relative Bewegungsgeschwindigkeit bis kurz vor Ende des Schweissvorganges annähernd konstant halten.

Diese Verfahrensweise 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 Verfahrensparameter, 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 möglich, derartige Vorgänge vollautomatisch ablaufen zu lassen.

So kann man beispielsweise bei Serienfertigungen die zu verschweissenden Werkstücke mit relativ grossem Längen Übermass einsetzen und unter Überwachung durch eine Lehren- oder Längenmessvorrichtung zunächst mit hoher Frequenz und niedriger Grösse der relativen Umlaufbewegung verkürzen, 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 beim Schweissen eintretende Längenänderung, beispielsweise die übliche Verkürzung, schon entsprechend berücksichtigt werden. Auch der eigentliche Schweissvorgang kann ohne weiteres automatisch ablaufen, beispielsweise mit Hilfe einer auf Grund der Vorversuche programmierten Programmsteuereinrichtung, so dass man das gewünschte Serienprodukt mit grosser Gleichmässigkeit erhält.

Eine besonders einfache Ausführungsform des effindungs- gemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens das eine Werkstück mi wesentlichen parallel zu sich selbst in eine Umlaufbewegung um eine normal zur Schweissfläche verlaufende Achse versetzt wird.

Eine andere mögliche Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Werkstücke in zueinander normale lineare Schwingungsbewegungen mit gleicher Frequenz, jedoch gegeneinander verschobener Phase versetzt werden.

Diese Ausführungsform 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 Schwingungsbewegungen.

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 Schwingungsbewegungen als harmonische Schwingungen gleicher Amplitude mit einer Phasenverschiebung von 900 ausgeführt werden.

Fig. 4 erläutert ganz schematisch eine Vorrichtung, bei der die relative Umlaufbewegung der beiden Werkstücke 20, 28 dadurch erzielt wird, dass die Werkstücke in zwei zueinander normalen Richtungen 120 bzw. 122 hin und her beweg bar gelagert und durch je einen in diesen Richtungen wirksamen Schwingantrieb 124 bzw. 126 bewegbar sind. Die Werkstücke sind mittels Halterungen 128 bzw. 130 mit den Schwingantrieben gekoppelt und berühren sich in einer Schweissfläche, die im Sinne der Fig. 4 durch die obere Oberfläche 132 des Werkstücks 20 und die untere Oberfläche des Werkstücks 28 gebildet wird und parallel zu der durch die beiden Schwingungsrichtungen 120, 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 140, einen Presszylinder 142 und eine Druckplatte 144 aufweist, kann in der üblichen Weise ein Pressdruck senkrecht zur Schweissfläche auf die Werkstücke ausgeübt werden. Es ist natürlich auch möglich, in bekannter Weise einen der Schwingantriebe 124, 126 gleichzeitig als Presseinrichtung auszubilden und zu verwenden. Die Presseinrichtung 138 ist über Steuerleitungen 146 beispielsweise von der Steuereinrichtung 136 aus steuerbar.

Wenn beide Schwingantriebe 124, 126 mit gleicher Frequenz und Amplitude und einer Phasenverschiebung von 900 arbeiten, ergibt sich eine kreisförmige relative Umlaufbewegung der Werkstücke ähnlich wie bei den Ausführungen nach den Fig. 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 Fig. 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 Werkstücken Abweichungen vom harmonischen Bewegungsablauf vorkommen; dieser ist jedoch die Voraussetzung dafür, dass die Relativbewegung der beiden Werkstücke kreisförmig und die Relativgeschwindigkeit konstant ist. In dieser Beziehung sind Ausführungsformen wie die nach Fig. 1 bis 3, bei denen mindestens das eine Werkstück eine echte Umlaufbewegung ausführt, erheblich vorteilhafter; überdies tritt dabei keine schwingende Beanspruchung irgendwelcher Bauteile auf. Es ist natürlich auch ohne weiteres möglich, Umlaufbewegungen mit beiden Werkstücken auszuführen.

Einrichtungen zur Veränderung der Drehzahl des Exzenterkörpers, sowie Einrichtungen zur vorgebbaren Koppelung von Veränderungen der resultierenden Exzentrizität mit Ver änderungen der Drehzahl des Exzenterkörpers können vorhanden sein. Mit derartigen Vorrichtungen können die im Zusammenhang mit den Verfahrensschritten angegebenen vorteilhaften Verfahrensführungen ausgeführt werden, bei denen die Frequenz 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.

PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zum Reibungsschweissen für beliebig berandete Schweissflächen, bei dem zwei zu verschweissende Werkstücke in der Schweissfläche aneinandergelegt und durch eine in der Schweissfläche verlaufende relative Schwingungsbewegung 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.

UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn des Schweissvorganges die Grösse der relativen Umlaufbewegung von Null aus erhöht wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass gegen Ende des Schweissvorganges die Grösse der relativen Umlaufbewegung nach Null hin vermindert wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch I, 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.

4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, 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.

5. Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1 bis 4, 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.

6. Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Werkstücke in zueinander normale lineare Schwingungsbewegungen mit gleicher Frequenz, jedoch gegeneinander verschobener Phase versetzt werden.

7. Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlaufbewegung eine Kreisbewegung ist, deren Grösse durch ihren Radius bestimmt ist.

8. Verfahren nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius der Kreisbewegung zur Anpassung an vorliegende geometrische und/oder schweisstechnische Forderungen während des Schweissvorganges zumindest zeitweise, vorzugsweise kontinuierlich, verändert wird.

9. Verfahren nach den Unteransprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden linearen Schwingungsbewegungen als harmonische Schwingungen gleicher Amplitude mit einer Phasenverschiebung von 900 ausgeführt werden.

PATENTANSPRUCH II
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, bei der wenigstens ein Werkstück an einer parallel zu sich selbst bewegbaren und antreibbaren Halterung befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb der Halterung (14) ein um eine Drehachse (6) antreibbarer Exzenterkörper (2) vorgesehen ist, auf dem eine kreisförmige Umlaufbahn (4) 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 Umlaufbahn (4) des Exzenterkörpers (2) geführt ist, so dass bei Drehung des Exzenterkörpers (2) um die Drehachse (6) alle Teile der Halterung (14) parallel zu sich selbst gleich grosse kreisförmige Umlaufbewegungen ausführen,

deren Radius gleich der aus der Einstel

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.

Claims

**WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **. Werkstücke sind mittels Halterungen 128 bzw. 130 mit den Schwingantrieben gekoppelt und berühren sich in einer Schweissfläche, die im Sinne der Fig. 4 durch die obere Oberfläche 132 des Werkstücks 20 und die untere Oberfläche des Werkstücks 28 gebildet wird und parallel zu der durch die beiden Schwingungsrichtungen 120, 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 140, einen Presszylinder 142 und eine Druckplatte 144 aufweist, kann in der üblichen Weise ein Pressdruck senkrecht zur Schweissfläche auf die Werkstücke ausgeübt werden. Es ist natürlich auch möglich, in bekannter Weise einen der Schwingantriebe 124, 126 gleichzeitig als Presseinrichtung auszubilden und zu verwenden. Die Presseinrichtung 138 ist über Steuerleitungen 146 beispielsweise von der Steuereinrichtung 136 aus steuerbar.

Wenn beide Schwingantriebe 124, 126 mit gleicher Frequenz und Amplitude und einer Phasenverschiebung von 900 arbeiten, ergibt sich eine kreisförmige relative Umlaufbewegung der Werkstücke ähnlich wie bei den Ausführungen nach den Fig. 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 Fig. 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 Werkstücken Abweichungen vom harmonischen Bewegungsablauf vorkommen; dieser ist jedoch die Voraussetzung dafür, dass die Relativbewegung der beiden Werkstücke kreisförmig und die Relativgeschwindigkeit konstant ist. In dieser Beziehung sind Ausführungsformen wie die nach Fig. 1 bis 3, bei denen mindestens das eine Werkstück eine echte Umlaufbewegung ausführt, erheblich vorteilhafter; überdies tritt dabei keine schwingende Beanspruchung irgendwelcher Bauteile auf. Es ist natürlich auch ohne weiteres möglich, Umlaufbewegungen mit beiden Werkstücken auszuführen.

Einrichtungen zur Veränderung der Drehzahl des Exzenterkörpers, sowie Einrichtungen zur vorgebbaren Koppelung von Veränderungen der resultierenden Exzentrizität mit Ver änderungen der Drehzahl des Exzenterkörpers können vorhanden sein. Mit derartigen Vorrichtungen können die im Zusammenhang mit den Verfahrensschritten angegebenen vorteilhaften Verfahrensführungen ausgeführt werden, bei denen die Frequenz 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.

PATENTANSPRUCH 1 Verfahren zum Reibungsschweissen für beliebig berandete Schweissflächen, bei dem zwei zu verschweissende Werkstücke in der Schweissfläche aneinandergelegt und durch eine in der Schweissfläche verlaufende relative Schwingungsbewegung 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.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn des Schweissvorganges die Grösse der relativen Umlaufbewegung von Null aus erhöht wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass gegen Ende des Schweissvorganges die Grösse der relativen Umlaufbewegung nach Null hin vermindert wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch I, 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.

4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, 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.

5. Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1 bis 4, 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.

6. Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Werkstücke in zueinander normale lineare Schwingungsbewegungen mit gleicher Frequenz, jedoch gegeneinander verschobener Phase versetzt werden.

7. Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlaufbewegung eine Kreisbewegung ist, deren Grösse durch ihren Radius bestimmt ist.

8. Verfahren nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius der Kreisbewegung zur Anpassung an vorliegende geometrische und/oder schweisstechnische Forderungen während des Schweissvorganges zumindest zeitweise, vorzugsweise kontinuierlich, verändert wird.

9. Verfahren nach den Unteransprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden linearen Schwingungsbewegungen als harmonische Schwingungen gleicher Amplitude mit einer Phasenverschiebung von 900 ausgeführt werden.

PATENTANSPRUCH II Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, bei der wenigstens ein Werkstück an einer parallel zu sich selbst bewegbaren und antreibbaren Halterung befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb der Halterung (14) ein um eine Drehachse (6) antreibbarer Exzenterkörper (2) vorgesehen ist, auf dem eine kreisförmige Umlaufbahn (4) 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 Umlaufbahn (4) des Exzenterkörpers (2) geführt ist, so dass bei Drehung des Exzenterkörpers (2) um die Drehachse (6) alle Teile der Halterung (14) parallel zu sich selbst gleich grosse kreisförmige Umlaufbewegungen ausführen, deren Radius gleich der aus der Einstel

lung resultierenden Exzentrizität (Er) des Exzenterkörpers (2) ist.

UNTERANSPRÜCHE 10. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen der resultierenden Exzentrizität (EJ der Exzenterkörper (2) mit der darauf fest orientierten Umlaufbahn (4) relativ zu der Drehachse (6) verstellbar ist.

11. Vorrichtung nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen der resultierenden Exzentrizität (Er) des Exzenterkörpers (2) ein relativ zur Drehachse (6) unverstellbarer Nabenkörper vorgesehen ist, an dem der Exzenterkörper (2) verstellbar befestigt ist.

12. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Exzenterkörper (2) eine zweite kreisförmige Umlaufbahn (10) 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 (10) 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 (Er) der ersten Umlaufbahn (4) bezüglich der Drehachse (6) kontinuierlich verstellbar ist.

13. Vorrichtung nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzentrizität der ersten Umlaufbahn (4) bezüglich der zweiten Umlaufbahn (10) gleich der Exzentrizität (E) der dritten Umlaufbahn (12) bezüglich der Drehachse (6) ist.

14. Vorrichtung nach Unteranspruch 12, 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 ersten Exzenterkörper (2) in Umfangsrichtung zu gemeinsamer Drehung gekoppelt ist.

15. Vorrichtung nach Unteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehverbindung zwischen dem Stellglied und dem ersten Exzenterkörper (2) eine in Radialrichtung verlaufende Schlitzführung (52) und einen darin eingreifenden Finger (54) aufweist.

16. Vorrichtung nach Unteranspruch 14, 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 (60) befestigt ist.

17. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen der resultierenden Exzentrizität (Er) eine während der Drehung des Exzenterkörpers (2) betätigbare Stelleinrichtung (84 bis 90) vorgesehen ist.

18. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (14) für das Werkstück (20) über ein Parallelogrammgestänge (30, 32) an einem normal zu der Drehachse (6) verschiebbaren.Schlitten (34) angelenkt ist.

19. Vorrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch eine Auswuchteinrichtung, die in Abhängigkeit von der jeweils eingestellten resultierenden Exzentrizität (Er) so verstellbar ist, dass die resultierende Unwucht bezüglich der Drehachse (6) bei allen einstellbaren Werten der resultierenden Exzentrizität (EJ im wesentlichen ausgeglichen ist.

20. Vorrichtung nach den Unteransprüchen 12 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass mit den beiden Exzenterkörpern (2, 8) je eine mit vorgegebenem Abstand von der Achse (6) angeordnete Ausgleichsmasse (100 bzw. 98) drehfest verbunden ist, wobei in jedem Paar Exzenterkörper-Ausgleichsmasse (2, 100 bzw. 8, 98) die Schwerpunkte des Exzenterkörpers und der Ausgleichsmasse in gleichen Axialebenen, jedoch zu entgegengesetzten Seiten der Achse (6) liegen, und dass die Grössen der beiden Ausgleichsmassen (98, 100) 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.

21. Vorrichtung nach Unteranspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmassen (98, 100) auswechselbar sind.

22. Vorrichtung nach Unteranspruch 20, 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) befestigten Werkstückes (28) einzustellen.

23. Vorrichtung nach den Unteransprüchen 16 und 20, dadurch gekennzeichnet, dass die zum ersten Exzenterkörper (2) gehörige Ausgleichsmasse (100) an der mit dem ersten Exzenterkörper in Drehantriebsverbindung stehenden Hülse (46) befestigt ist.

24. Vorrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch Einrichtungen (94) zur Veränderung der Drehzahl des Exzenterkörpers (2).

25. Vorrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch Einrichtungen (96) zur vorgebbaren Koppelung von Veränderungen der resultierenden Exzentrizität mit Veränderungen der Drehzahl des Exzenterkörpers (2).

26. Vorrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch Einrichtungen (140 bis 144) zum Ausüben eines senkrecht zur Schweissfläche wirkenden Pressdrucks auf die Werkstücke (20, 28).