DE102006051627A1 - Device for joining of components through friction welding, comprises an oscillating plate, a drive motor, whose rotational energy moves via double cam with a cam shaft, a control device and a summation gear with three drive shafts - Google Patents

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Abstract

The device for joining components through friction welding, comprises an oscillating plate (7), a drive motor (9), whose rotational force moves via a double cam (13) with a cam shaft (15), a control device, and a summation gear (21) with three drive shafts. An outer cam is relatively movable to the camshaft along the web curves with a component connected to the oscillating plate. The camshaft and the outer cam are connected with an input shaft and the drive shaft of the summation gear. A second input shaft of the summation gear is connected with the control device. The device for joining components through friction welding, comprises an oscillating plate (7), a drive motor (9), whose rotational force moves via a double cam (13) with a cam shaft (15), a control device, and a summation gear (21) with three drive shafts. An outer cam is relatively movable to the camshaft along the web curves with a component connected to the oscillating plate. The camshaft and the outer cam are connected with an input shaft and the drive shaft of the summation gear. A second input shaft of the summation gear is connected with the control device. The camshaft and a position shaft propelled by the control device are arranged coaxially to each other. The device has a planetary gear in the summation gear. The control device is led as motor and brake. The camshaft is connected with the planetary gear, the outer cam, a hollow wheel and the control device connected with a sun wheel of the planetary gear. The summation gear is formed as two stages planetary gear connected with second hollow wheel and a planetary wheel. The hollow wheels are connected with the sun wheel in interference. The device comprises a parallel shear crank, a cam drive stage for balancing the axis offset between the cam shaft and the outer cam, and a cam rotational body with radial and axial bearing stagger.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fügen von Bauteilen durch Reibschweißen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a device for joining components by friction welding according to the preamble of claim 1

Neben dem klassischen Reibschweißverfahren, bei dem zwei Bauteile in Rotation versetzt werden und durch eine axiale Kraft miteinander verbunden werden, ist es auch möglich, durch relative Auslenkung eines oder beider Bauteile auf einer Bahnkurve, beispielsweise einer Kreisbahn oder einer hin- und hergehenden Linearbewegung in Verbindung mit einer Axialkraft, komplexe Bauteile, die keine rotationssymmetrischen Fügestellen aufweisen, miteinander reibzuverschweißen. Bekannt sind diese Verfahren unter der Bezeichnung Vibrations-, Orbital- oder Zirkularreibschweißen.Next the classic friction welding process, in which two components are set in rotation and by a axial force are joined together, it is also possible through relative deflection of one or both components on a trajectory, for example, a circular path or a reciprocating linear motion in conjunction with an axial force, complex components that no rotationally symmetrical joints have, reibzuverschweißen with each other. These methods are known under the name vibration, orbital or circular friction welding.

Eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Reibschweißverfahrens ist beispielsweise aus der gattungsbildenden DE 10 2004 016 613 B4 bekannt. Die Vorrichtung umfasst einen Schwingkopf, welcher mit einem der Bauteile verbunden ist, sowie einen Antriebsmotor, dessen Rotationsenergie durch die Vorrichtung in eine Bewegung der Schwingplatte entlang von Bahnkurven umgesetzt wird. Weiterhin umfasst die Vorrichtung einen Doppelexzenter mit einer innen liegenden Exzenterwelle sowie einem relativ zur Exzenterwelle bewegbaren Außenexzenter. Exzenterwelle und Außenexzenter legen über ihre Relativlage zueinander die Schwingweite der Bewegung entlang der Bahnkurve fest. Dabei erfolgt die Verstellung des Außenexzenters zur Exzenterwelle durch eine in der Vorrichtung enthaltene Steuereinrichtung, welcher eine axiale Bewegung einer Steilgewindemutter auf einer Steilgewindespindel innerhalb der Vorrichtung bewirkt. Nachteilig an dieser Vorrichtung ist, dass mit Hilfe der Steilgewindemutter, die sich relativ zur Steilgewindespindel bewegt, keine beliebige Einstellung der Frequenz sowie der Amplitude der Bewegung der Schwingplatte möglich ist.An apparatus for carrying out such a friction welding process is, for example, of the generic type DE 10 2004 016 613 B4 known. The device comprises a vibrating head which is connected to one of the components, and a drive motor whose rotational energy is converted by the device into a movement of the vibrating plate along trajectories. Furthermore, the device comprises a double eccentric with an inner eccentric shaft and a relative to the eccentric shaft movable outer eccentric. Eccentric shaft and outer eccentric determine their relative position to each other, the amplitude of the movement along the trajectory. In this case, the adjustment of the outer eccentric to the eccentric shaft is effected by a control device contained in the device, which causes an axial movement of a helical nut on a coarse threaded spindle within the device. A disadvantage of this device is that with the help of the helical nut, which moves relative to the coarse thread spindle, no arbitrary adjustment of the frequency and the amplitude of the movement of the vibrating plate is possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zum Fügen von Bauteilen durch Reibschweißen mit einer Bewegung entlang von Bahnkurven vorzuschlagen, mit deren Hilfe beliebige Frequenzen sowie Amplituden der Bewegung während des Betriebs der Vorrichtung einstellbar sind.Of the Invention is based on the object, a device for joining Components by friction welding to propose with a movement along trajectories, with their Help arbitrary frequencies as well as amplitudes of movement during the Operation of the device are adjustable.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Danach umfasst die Vorrichtung ein Summiergetriebe mit drei Getriebewellen, wobei Exzenterwelle und Außenexzenter mit einer Eingangswelle und der Abtriebswelle des Summiergetriebes verbunden sind. Die zweite Eingangswelle des Summiergetriebes ist mit der Steuereinrichtung verbunden. Auf diese Weise wird ein umlauffähiges Getriebe zwischen den beiden Exzenterwellen zur Verfügung gestellt, mit dessen Hilfe beliebige Frequenzen und Amplituden der Bahnbewegung der Schwingplatte und somit des Bauteils während des Betriebes der Vorrichtung einstellbar und veränderbar sind. Weiterhin wird durch den Einsatz einer solchen Vorrichtung der Energiebedarf zum Einstellen einer bestimmten Exzentrizität verringert.The Task is solved by the features of claim 1. Thereafter, the device comprises a Totalizer with three gear shafts, with eccentric shaft and outer eccentric with an input shaft and the output shaft of the summation gear are connected. The second input shaft of the summing gear is connected to the control device. In this way, a revolving gear provided between the two eccentric shafts, with the help of which arbitrary frequencies and amplitudes of the path movement of the oscillating plate and thus of the component during the operation of the device adjustable and changeable are. Furthermore, by the use of such a device the energy requirement for setting a certain eccentricity is reduced.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass während des Betriebs der Vorrichtung eine stufenlose Einstellung von beliebigen Exzentrizitäten des Doppelexzenters möglich ist. Weiterhin muss, um die Vorrichtung zum Stillstand zu bringen, nur die geringere rotierende Masse des äußeren Exzenters um maximal 180° gedreht werden, während bei der gattungsgemäßen Vorrichtung große rotierende Massen abgebremst werden müssen. Durch die Übersetzung zwischen Stellwelle und Exzentern ist eine hohe Genauigkeit beim. Einstellen der Phasenlage der Exzenter relativ zueinander möglich. Auf diese Weise wird die Regelung der Schwingweite der Schwingplatte stark vereinfacht.One Another advantage is that during operation of the device a stepless adjustment of any eccentricities of the Double eccentric possible is. Furthermore, to bring the device to a standstill, only the lower rotating mass of the outer eccentric by a maximum Turned 180 ° be while in the generic device size rotating masses must be braked. Through the translation between Control shaft and eccentrics is a high accuracy in. To adjust the phase angle of the eccentric relative to each other possible. This way will the control of the amplitude of the vibrating plate greatly simplified.

Vorteilhafterweise sind die Exzenterwelle und eine durch die Steuereinrichtung angetriebene Stellwelle koaxial zueinander angeordnet. Auf diese Weise wird eine sehr kompakte Bauweise der Vorrichtung erreicht (Anspruch 2).advantageously, are the eccentric shaft and an actuating shaft driven by the control device arranged coaxially with each other. This way, it becomes a very compact one Construction of the device achieved (claim 2).

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung handelt es sich bei dem Summiergetriebe um ein Planetengetriebe. Diese Getriebeart stellt eine kompakte, robuste und kostengünstige Ausführung eines Summiergetriebes dar (Anspruch 3).In a further advantageous embodiment is in the Totalizer to a planetary gear. This gearbox provides a compact, robust and cost-effective design of a summation gear dar (claim 3).

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn es sich bei dem Summiergetriebe um ein selbsthemmendes Getriebe handelt. Auf diese Weise wird erreicht, dass der zum Betrieb der Vorrichtung notwendige Energiebedarf verringert wird, indem bei konstanter Phasenlage der beiden Exzenter zueinander kein Energiebedarf nötig ist (Anspruch 4).Farther it is advantageous if it is the summation gear to a self-locking gear is. In this way it is achieved that reduces the power needed to operate the device energy needs is, by at constant phase angle of the two eccentrics to each other no energy needed is (claim 4).

Zweckmäßigerweise ist die Steuereinrichtung entweder als Motor oder als Bremse ausgeführt. Auf diese Weise wird eine hohe Variabilität der Vorrichtung erreicht (Ansprüche 5 und 6).Conveniently, the control device is designed either as a motor or as a brake. On In this way, a high variability of the device is achieved (Claims 5 and 6).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den übrigen Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung hervor.Further Advantages and embodiments of the invention will become apparent from the other dependent claims and from the description.

In den Figuren ist die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert.In the figures, the invention with reference to several embodiments explained.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 zwei verschiedene Bahnkurven der Schwingplatte bei Verdrehung der Stellwelle, 1 two different trajectories of the oscillating plate upon rotation of the actuating shaft,

2 eine erste Ausführungsform der Vorrichtung mit einem einstufigen Planetengetriebe als Summiergetriebe, 2 A first embodiment of the device with a single-stage planetary gear as summation,

3 eine Schnittansicht der Vorrichtung aus 2, 3 a sectional view of the device 2 .

4 eine weitere Schnittansicht der Vorrichtung aus 2, bei der die Exzenter um 90° gegeneinander verdreht sind, 4 another sectional view of the device 2 in which the eccentrics are rotated 90 ° to each other,

5 eine dritte Schnittansicht der Vorrichtung nach 2, bei der die Auslenkung der Schwingplatte maximal ist, 5 a third sectional view of the device according to 2 in which the deflection of the vibrating plate is maximum,

6 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung mit einem reduzierten zweistufigen Koppelgetriebe als Summiergetriebe, 6 A second embodiment of the device with a reduced two-stage coupling gear as summation,

7 eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung mit Parallelschubkurbeln zum Ausgleich des Achsversatzes, 7 a third embodiment of the device with parallel thrust cranks to compensate for the axial offset,

8 eine vierte Ausführungsform der Vorrichtung mit Exzenterdrehkörpern mit radialer Lagerstaffelung zum Ausgleich des Achsversatzes, 8th a fourth embodiment of the device with eccentric rotors with radial bearing graduation to compensate for the axial offset,

9 eine fünfte Ausführungsform der Vorrichtung mit Exzenterdrehkörpern mit axialer Lagerstaffelung zum Ausgleich des Achsversatzes sowie 9 a fifth embodiment of the device with Exzenterdrehkörpern with axial bearing graduation to compensate for the axial offset and

10 eine letzte Ausführungsform der Vorrichtung, bei der der Achsversatz durch eine Exzentergetriebestufe ausgeglichen wird. 10 a final embodiment of the device in which the axial offset is compensated by a Exzentergetriebestufe.

Beim bekannten Rotationsreibschweißverfahren werden rotationssymmetrische Teile bzw. Bauteile mit rotationssymmetrischen Fügestellen miteinander verbunden, indem eines oder beide Bauteile in Rotation versetzt werden und dann durch eine axiale Stauchbewegung aufeinander zu bewegt werden. Nachteilhaft ist dabei die ungleichmäßige Verteilung der Temperatur über die Querschnittsfläche der rotierenden Bauteile, da zur Mitte der Fläche hin die Geschwindigkeit immer mehr abnimmt. Dies führt zu Wärmespannungen und, je nach verwendeten Materialien, zu schlechter Verbindungsqualität. Weiterhin können auf diese Weise nur Bauteile mit annähernd rotationssymmetrischer Geometrie gefügt werden.At the known Rotationsreibschweißverfahren be rotationally symmetric parts or components with rotationally symmetric joints interconnected by one or both components in rotation be offset and then by an axial compression movement on each other to be moved. The disadvantage here is the uneven distribution the temperature over the cross-sectional area of the rotating components, since the speed towards the center of the surface decreasing more and more. this leads to to thermal stresses and, depending on the materials used, poor connection quality. Furthermore, you can This way, only components with approximately rotationally symmetric Geometry added become.

Es ist daher sinnvoll, ein Bauteil 3 entlang von Bahnkurven 11 zu bewegen. 1 zeigt exemplarisch den Verlauf zweier Bahnkurven 11 eines Bauteils 3 auf der Querschnittsfläche 4 des Bauteils 3 beim Verstellen der Exzentrizität von einer maximalen Auslenkung auf Null und umgekehrt. Neben den hier dargestellten Überlagerungen von Exzenter- und Kreisbewegungen können dies auch beispielsweise hin- und hergehende Linearbewegungen sein. Diese Verfahren sind unter der Bezeichnung Vibrations-, Orbital- oder Zirkular-Reibschweißverfahren bekannt. Im Folgenden wird eine Vorrichtung 1 zur Durchführung dieses Verfahrens in mehreren Ausführungsformen vorgestellt.It therefore makes sense to have a component 3 along trajectories 11 to move. 1 shows an example of the course of two trajectories 11 a component 3 on the cross-sectional area 4 of the component 3 when adjusting the eccentricity from a maximum deflection to zero and vice versa. In addition to the overlays of eccentric and circular movements shown here, this can also be, for example, reciprocating linear movements. These methods are known as vibratory, orbital or circular friction welding methods. The following is a device 1 to implement this method in several embodiments.

2 zeigt eine erste Ausführungsform dieser Vorrichtung 1. Aufgabe der Vorrichtung 1 ist es, eine Schwingplatte 7, welche mit einem der Bauteile 3, 5 verbunden ist, in die oben vorgestellte Bewegung entlang von Bahnkurven 11 zu versetzen. Diese Bewegung wird dabei erreicht durch einen Doppelexzenter 13, welcher aus einer innenliegenden Exzenterwelle 15 und einem darauf gelagerten, in radialer Richtung relativ zur Exzenterwelle 15 bewegbaren Außenexzenter 17 besteht. Die innenliegende Exzenterwelle 15 wird durch einen Antriebsmotor 9 über eine Antriebswelle 10 angetrieben. 2 shows a first embodiment of this device 1 , Task of the device 1 is it, a swing plate 7 , which with one of the components 3 . 5 in the above presented motion along trajectories 11 to move. This movement is achieved by a double eccentric 13 , which consists of an inner eccentric shaft 15 and a bearing thereon, in the radial direction relative to the eccentric shaft 15 movable outer eccentric 17 consists. The internal eccentric shaft 15 is powered by a drive motor 9 via a drive shaft 10 driven.

Die beiden aufeinander gelagerten Exzenter 15, 17 sind dabei über ein Summiergetriebe 21 miteinander verbunden. Das Summiergetriebe 21 ist in diesem Beispiel als Planetengetriebe 31 mit einem Hohlrad 39, einem Sonnenrad 41 in der Mitte und dazwischen liegenden, mit Hohlrad 39 und Sonnenrad 41 kämmenden Planetenrädern 36 ausgeführt. Die Planetenräder 36 sind mit einem Planetenträger 37 verbunden. Das Summiergetriebe 21 ist daher ein umlauffähiges Getriebe mit drei Getriebewellen 23, 25, 27, wobei eine mit dem Sonnenrad 41, eine mit dem Planetenträger 37 und die dritte mit dem Hohlrad 39 verbunden ist.The two superimposed eccentric 15 . 17 are doing a summation gear 21 connected with each other. The summing gear 21 is in this example as planetary gear 31 with a ring gear 39 a sun wheel 41 in the middle and in between, with ring gear 39 and sun gear 41 meshing planet wheels 36 executed. The planet wheels 36 are with a planet carrier 37 connected. The summing gear 21 is therefore a revolving gearbox with three gear shafts 23 . 25 . 27 , one with the sun gear 41 , one with the planet carrier 37 and the third with the ring gear 39 connected is.

Die Antriebswelle 10 bzw. die angetriebene Exzenterwelle 15 stellt dabei eine mit dem Planetenträger 37 verbundene Eingangswelle 25 des Planetengetriebes 31 dar.The drive shaft 10 or the driven eccentric shaft 15 puts one with the planet carrier 37 connected input shaft 25 of the planetary gear 31 represents.

Neben dem Antriebsmotor 9 umfasst die Vorrichtung 1 eine Steuereinrichtung 19, welche über eine Stellwelle 20, die koaxial zu der Antriebswelle 10 ausgeführt ist, mit dem Sonnenrad 41 verbunden ist. Die Stellwelle 20 bildet damit die zweite Eingangswelle 23 des Planetengetriebes 31.In addition to the drive motor 9 includes the device 1 a control device 19 , which via a control shaft 20 that is coaxial with the drive shaft 10 is executed, with the sun gear 41 connected is. The control shaft 20 thus forms the second input shaft 23 of the planetary gear 31 ,

Als Abtriebswelle 27 des Planetengetriebes dient der Außenexzenter 17. Dieser ist über Übertragungsbolzen 22 mit dem Hohlrad 39 verbunden.As output shaft 27 of the planetary gear is the outer eccentric 17 , This is about transmission bolts 22 with the ring gear 39 connected.

Während des Betriebs der Vorrichtung 1 wird die Exzenterwelle 15 über den Antriebsmotor 9 angetrieben. Wird nun die Stellwelle 20 über die Steuereinrichtung 19, die in diesem Ausführungsbeispiel als rotatorischer Motor 33 ausgelegt ist, mit der gleichen Drehzahl wie die Exzenterwelle 15 angetrieben, laufen beide Exzenter 15, 17 mit der gleichen Drehzahl. Bei konstanter Phasenlage der beiden Exzenter 15, 17 (d.h. keine Relativbewegung im Summiergetriebe) verändert sich die Auslenkung (Exzentrizität) der Schwingplatte 7 nicht. Die Auslenkung ist also von der relativen Winkelstellung (Phasenlage) der beiden Exzenter 15, 17 abhängig. Wird die Stellwelle 20 mit einer von der Drehzahl der Antriebswelle 10 abweichenden Drehzahl angetrieben, so findet eine Veränderung der Phasenlage der beiden Exzenter zueinander statt, wodurch die Schwingplatte 7 entsprechend ausgelenkt wird.During operation of the device 1 becomes the eccentric shaft 15 over the drive motor 9 driven. Will now the control shaft 20 via the control device 19 , which in this embodiment as a rotary motor 33 is designed, with the same speed as the eccentric shaft 15 driven, run both eccentrics 15 . 17 at the same speed. At constant phase angle of the two eccentrics 15 . 17 (ie, no relative movement in the summing gear) changes the deflection (eccentricity) of the vibrating plate 7 Not. The deflection is thus of the relative angular position (phase angle) of the two eccentric 15 . 17 dependent. Will the control shaft 20 at one of the speed of the drive shaft 10 Driven deviating speed, there is a change in the phase position of the two eccentrics to each other, causing the vibrating plate 7 is deflected accordingly.

Vorteilhafterweise ist das Getriebe 21, 23 selbsthemmend. So wird die Stellwelle 20 bei Bewegung der Antriebswelle 10 mitgerissen, solange an ihr kein Moment angelegt wird, und muss nicht durch einen gesonderten Antrieb angetrieben werden. In diesem Fall kann die Steuereinrichtung 19 auch einfach als Bremse 35 ausgelegt sein.Advantageously, the transmission 21 . 23 self-locking. This is how the control shaft becomes 20 upon movement of the drive shaft 10 entrained as long as no moment is applied to it, and does not have to be driven by a separate drive. In this case, the control device 19 also simply as a brake 35 be designed.

In den 3 bis 5 sind Schnittansichten durch 2 in verschiedenen Betriebszuständen dargestellt.In the 3 to 5 are sectional views through 2 shown in different operating states.

3 zeigt zunächst die Stellung, in der keine Auslenkung der Schwingplatte 7 sowie des Bauteils 3 stattfindet. Exzenterwelle 15 und Außenexzenter 17 sind dabei um 180° gegeneinander verdreht. Die am Außenexzenter 17 befestigten Übertragungsbolzen 22 greifen dabei in Bohrungen 51 ein, die am Hohlrad 39 angebracht sind, und gleichen einerseits die radialen Relativbewegungen von Exzenterwelle 15 und Außenexzenter 17 aus, die bei deren relativer Verdrehung zueinander auftreten, und übertragen andererseits die Drehbewegungen. Um dies zu gewährleisten, beträgt der Durchmesser einer Bohrung 51 die Summe des Durchmessers des Übertragungsbolzens 22 und dem zweifachen der Exzentrizität 53 der beiden Exzenter 15, 17 zuzüglich eines Zugabewertes, um Spiel zwischen Bohrung 51 und Übertragungsbolzen 22 zu gewährleisten. 3 shows first the position in which no deflection of the vibrating plate 7 as well as the component 3 takes place. eccentric shaft 15 and outer eccentric 17 are rotated by 180 ° from each other. The on the outer eccentric 17 attached transmission bolts 22 engage in drilling 51 one on the ring gear 39 are mounted, and on the one hand equalize the radial relative movements of the eccentric shaft 15 and outer eccentric 17 on the other hand, which occur at their relative rotation to each other, and on the other hand transmit the rotational movements. To ensure this, the diameter of a hole is 51 the sum of the diameter of the transfer bolt 22 and twice the eccentricity 53 the two eccentrics 15 . 17 plus an allowance value to play between hole 51 and transmission bolts 22 to ensure.

4 zeigt eine ähnliche Schnittansicht bei einer relativen Verdrehung der beiden Exzenter 15, 17 zueinander um 90°, was einer mittleren Auslenkung der Schwingplatte 7 entspricht. 4 shows a similar sectional view at a relative rotation of the two eccentrics 15 . 17 to each other by 90 °, which is a mean deflection of the vibrating plate 7 equivalent.

5 zeigt die Schnittansicht bei der maximalen Auslenkung der Schwingplatte 7. Hierbei sind die beiden Exzenter 15, 17 gar nicht zueinander verdreht. Dies entspricht der maximalen Auslenkung. 5 shows the sectional view at the maximum deflection of the vibrating plate 7 , Here are the two eccentrics 15 . 17 not twisted at all. This corresponds to the maximum deflection.

Mit der vorgestellten Vorrichtung 1 ist es möglich, die Exzentrizität und somit die Bewegung der Schwingplatte 7 während des Betriebs stufenlos einzustellen. Die große rotierende Masse der Antriebswelle 10 läuft während des Betriebs der Vorrichtung 1 kontinuierlich um und muss nicht ständig abgebremst und beschleunigt werden, lediglich die Auslenkung der beiden Exzenter 15, 17 zueinander muss geändert werden zwischen dem für das Schweißen erforderlichen Wert und dem Wert Null. Zum Einstellen einer Null-Auslenkung nach dem Schweißen muss nur die geringe rotierende Masse des Außenexzenters 17 um maximal 180° zur Exzenterwelle 15 gedreht werden, so dass relativ wenig Energie eingesetzt werden muss.With the presented device 1 It is possible the eccentricity and thus the movement of the vibrating plate 7 continuously adjustable during operation. The large rotating mass of the drive shaft 10 runs during the operation of the device 1 continuously and does not have to be constantly braked and accelerated, only the deflection of the two eccentrics 15 . 17 to each other must be changed between the value required for welding and the value zero. To set a zero deflection after welding only the low rotating mass of the outer eccentric 17 by a maximum of 180 ° to the eccentric shaft 15 be rotated so that relatively little energy must be used.

Weiterhin ist durch die Übersetzung durch das Summiergetriebe 21 zwischen der Stellwelle 20 und den beiden Exzentern 15, 17 eine hohe Genauigkeit beim Einstellen deren Phasenlage zueinander realisierbar. Die Übersetzung vom Stelleingang (Sonne) zu Hohlrad und Planetenträger reduziert gleichzeitig das am Stellaktor wirkende Moment und verringert somit dessen Baugröße.Furthermore, by the translation through the summation gear 21 between the control shaft 20 and the two eccentrics 15 . 17 a high accuracy when setting their phase position to each other feasible. The translation from the control input (sun) to ring gear and planet carrier simultaneously reduces the moment acting on the Stellaktor and thus reduces its size.

6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 1. Hier ist als Summiergetriebe 21 im Gegensatz zu dem einstufigen Planetengetriebe 31 aus den 2 bis 5 ein reduziertes zweistufiges Koppelgetriebe vorgesehen, welches zwei koaxiale Hohlräder 39, 43, welche eine unterschiedliche Zähnezahl bei gleichem Durchmesser aufweisen, sowie ein zentrales Sonnenrad 41, welches mit der Stellwelle 20 und damit mit der Steuereinrichtung 19 verbunden ist, umfasst. Dabei ist das erste Hohlrad 39 mit der angetriebenen Exzenterwelle 15 und das zweite Hohlrad 43 über die Übertragungsbolzen 22 mit dem Außenexzenter 17 verbunden. Die Kraftübertragung im Summiergetriebe 21 erfolgt über lose zwischen Sonnenrad 41 und die beiden Hohlräder 39, 43 eingelegte Planetenräder 36 mit einer durchgehenden Verzahnung, welche mit beiden Hohlrädern 39, 43 kämmen. 6 zeigt dabei die Stellung, in der beide Exzenter 15, 17 um 180° zueinander verdreht sind. Dieses Getriebe kann (zwischen den beiden Hohlrädern) selbsthemmend ausgeführt werden. Bei konstanter Phasenlage ist keine Energiezufuhr am Stellaktor erforderlich. 6 shows a further embodiment of the device 1 , Here's a summing gear 21 in contrast to the single-stage planetary gear 31 from the 2 to 5 a reduced two-stage coupling mechanism is provided, which two coaxial ring gears 39 . 43 , which have a different number of teeth at the same diameter, and a central sun gear 41 , which with the control shaft 20 and thus with the control device 19 is connected. Here is the first ring gear 39 with the driven eccentric shaft 15 and the second ring gear 43 over the transmission bolts 22 with the outer eccentric 17 connected. The power transmission in the summation gear 21 done over loose between sun gear 41 and the two ring gears 39 . 43 inserted planet gears 36 with a continuous toothing, which with both ring gears 39 . 43 comb. 6 shows the position in which both eccentrics 15 . 17 are rotated by 180 ° to each other. This gear can be performed self-locking (between the two ring gears). At a constant phase position, no power supply to the Stellaktor is required.

Die genaue Funktionsweise dieses zweistufigen Planetengetriebes ist in einem anderen Zusammenhang in der DE 10 2004 057 926 A1 erläutert.The exact operation of this two-stage planetary gear is in another context in the DE 10 2004 057 926 A1 explained.

Ein Problem bei beiden bisher vorgestellten Ausführungsbeispielen der Vorrichtung 1 stellt der Achsversatz 45 der Achsen von Exzenterwelle 15 und Außenexzenter 17 dar. Neben den bisher dargestellten Übertragungsbolzen 22 zeigt 7 eine Ausgleichsmöglichkeit durch Parallelschubkurbeln 46, die auf einer Seite an einem Anlenkpunkt 55 mit dem Hohlrad 39 und auf der anderen an einem zweiten Anlenkpunkt 57 mit dem Außenexzenter 17 verbunden sind, in einer Seiten- und einer Schnittansicht. Während eines Umlaufs der Exzenter 15, 17 beschreiben die Anlenkpunkte 55, 57 der Parallelschubkurbeln 46 Kreisbahnen, welche um den Betrag der Exzentrizität 53 der Exzenter 15, 17 zueinander versetzt sind.A problem with both previously presented embodiments of the device 1 represents the misalignment 45 the axes of eccentric shaft 15 and outer eccentric 17 dar. In addition to the transmission bolts previously shown 22 shows 7 a compensation option by parallel thrust cranks 46 on one side at a point of articulation 55 with the ring gear 39 and on the other at a second point of articulation 57 with the outer eccentric 17 are connected in a side and a sectional view. During one revolution of the eccentric 15 . 17 describe the articulation points 55 . 57 the parallel thrust cranks 46 Circular paths, which increase by the amount of eccentricity 53 the eccentric 15 . 17 offset from each other.

8 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der Achsversatz 45 durch exzentrische Drehkörper mit radialer Lagerstaffelung ausgeglichen wird. Hier sind zwischen dem Hohlrad 39 und zwischen den mit dem Außenexzenter 17 verbundenen Übertragungsbolzen 22 sowie zwischen den Übertragungsbolzen 22 und dem Gehäuse jeweils Exzenterdrehkörper 47, 47' mit der gleichen Exzentrizität 53 wie die beiden Exzenter 15, 17 über Lagerringe 59 gelagert, welche dadurch bei einer relativen Verdrehung der beiden Exzenter 15, 17 zueinander den Achsversatz 45 ausgleichen. 8th shows an embodiment in which the axial offset 45 is compensated by eccentric rotary body with radial bearing graduation. Here are between the ring gear 39 and between the one with the outer eccentric 17 connected transmission bolts 22 as well as between the transmission bolts 22 and the housing each eccentric rotating body 47 . 47 ' with the same eccentricity 53 like the two eccentrics 15 . 17 over bearing rings 59 stored, which thereby at a relative rotation of the two eccentric 15 . 17 to each other the axis offset 45 compensate.

9 zeigt eine ähnliche Anordnung zum Ausgleich des Achsversatzes 45. Hier sind zwei axial gestaffelte Exzenterdrehkörper 47, 47' vorgesehen, von denen einer mit dem Hohlrad 39 und einer mit dem Außenexzenter 17 verbunden ist. Der Abstand der Lagerringe 59 dieser Exzenterdrehkörper 47, 47' entspricht wieder der Exzentrizität 53. Aus Reibungs- und Verschleißgründen werden vorzugsweise Wälzlager eingesetzt. 9 shows a similar arrangement to compensate for the axial offset 45 , Here are two axially staggered eccentric rotors 47 . 47 ' provided, one of which with the ring gear 39 and one with the outer eccentric 17 connected is. The distance of the bearing rings 59 this eccentric rotary body 47 . 47 ' again corresponds to the eccentricity 53 , For reasons of friction and wear, roller bearings are preferably used.

10 zeigt ein letztes Ausführungsbeispiel, bei dem der Ausgleich des Achsversatzes 45 durch eine Exzentergetriebestufe 49 erfolgt. Hier ist ein erstes Exzentergetriebe 61 (gekennzeichnet durch einen gestrichelten Kasten) vorgesehen, welches wiederum zwei Hohlräder 39, 43 umfasst, die bei gleichem Durchmesser unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen (siehe Ausführungsbeispiel nach 6). Ein Hohlrad 43 ist dabei mit der Exzenterwelle 15 verbunden. Ein erstes Planetenrad 63, welches sich auf der ebenfalls exzentrisch ausgeführten Stellwelle 20 mit der Exzentrizität 53 befindet, greift in beide Hohlräder 39, 43 ein. Der Ausgleich des Achsversatzes 45 zwischen Exzenterwelle 15 und Außenexzenter 17 erfolgt durch ein zweites Planetenrad 65, welches ebenfalls mit dem zweiten Hohlrad 39 kämmt und mit dem Außenexzenter 17 verbunden ist. 10 shows a final embodiment in which the compensation of the axial offset 45 through an eccentric gear stage 49 he follows. Here is a first eccentric gear 61 (indicated by a dashed box), which in turn has two ring gears 39 . 43 includes, which have different numbers of teeth at the same diameter (see embodiment according to 6 ). A ring gear 43 is with the eccentric shaft 15 connected. A first planetary gear 63 , which is located on the likewise eccentric actuator shaft 20 with the eccentricity 53 is located, engages in both ring gears 39 . 43 one. The compensation of the axial offset 45 between eccentric shaft 15 and outer eccentric 17 done by a second planetary gear 65 , which also with the second ring gear 39 combs and with the outer eccentric 17 connected is.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorgestellten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist es beispielsweise möglich, andere, beliebige Bahnkurven 11 der Schwingplatte 7 mit der Vorrichtung 1 zu realisieren.The invention is not limited to the presented embodiments. Rather, it is possible, for example, other, any trajectories 11 the swing plate 7 with the device 1 to realize.

Weiterhin sind neben den dargestellten Planetengetrieben 31 beliebige andere Summiergetriebe 21 vorstellbar.Furthermore, in addition to the illustrated planetary gears 31 any other summation gear 21 imaginable.

Claims (12)

Vorrichtung zum Fügen von Bauteilen (3, 5) durch Reibschweißen, umfassend eine Schwingplatte (7) sowie einen Antriebsmotor (9), dessen Rotationsenergie über einen Doppelexzenter (13) mit einer Exzenterwelle (15) und einem relativ zur Exzenterwelle (15) bewegbaren Außenexzenter (17) in Bewegungen entlang von Bahnkurven (11) der mit einem Bauteil (3) verbundenen Schwingplatte (7) umsetzbar sind, sowie einer Steuereinrichtung (19), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein Summiergetriebe (21) mit drei Getriebewellen (23, 25, 27) umfasst, wobei Exzenterwelle (15) und Außenexzenter (17) mit einer Eingangswelle (23, 25) und der Abtriebswelle (27) des Summiergetriebes (21) verbunden sind, und eine zweite Eingangswelle (25, 23) des Summiergetriebes (21) mit der Steuereinrichtung (19) verbunden ist.Device for joining components ( 3 . 5 ) by friction welding, comprising a vibrating plate ( 7 ) and a drive motor ( 9 ), whose rotational energy via a double eccentric ( 13 ) with an eccentric shaft ( 15 ) and a relative to the eccentric shaft ( 15 ) movable outer eccentric ( 17 ) in movements along trajectories ( 11 ) with a component ( 3 ) connected vibration plate ( 7 ) and a control device ( 19 ), characterized in that the device ( 1 ) a summation gear ( 21 ) with three transmission shafts ( 23 . 25 . 27 ), wherein eccentric shaft ( 15 ) and outer eccentric ( 17 ) with an input shaft ( 23 . 25 ) and the output shaft ( 27 ) of the summation gear ( 21 ), and a second input shaft ( 25 . 23 ) of the summation gear ( 21 ) with the control device ( 19 ) connected is. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterwelle (15) und eine durch die Steuereinrichtung (19) angetriebene Stellwelle (20) koaxial zueinander angeordnet sind.Apparatus according to claim 1, characterized in that the eccentric shaft ( 15 ) and one by the control device ( 19 ) driven actuating shaft ( 20 ) are arranged coaxially with each other. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Summiergetriebe (21) um ein Planetengetriebe (31) handelt.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that it is in the summation gear ( 21 ) about a planetary gear ( 31 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Summiergetriebe (21) um ein selbsthemmendes Getriebe handelt.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that it is in the summation gear ( 21 ) is a self-locking gear. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (19) als Motor (33) ausgeführt ist.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control device ( 19 ) as an engine ( 33 ) is executed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (19) als Bremse (35) ausgeführt ist.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control device ( 19 ) as a brake ( 35 ) is executed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterwelle (15) mit dem Planetenträger (37), der Außenexzenter (17) mit dem Hohlrad (39) sowie die Steuereinrichtung (19) mit dem Sonnenrad (41) des Planetengetriebes (31) verbunden ist.Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that the eccentric shaft ( 15 ) with the planet carrier ( 37 ), the outer eccentric ( 17 ) with the ring gear ( 39 ) as well as the control device ( 19 ) with the sun wheel ( 41 ) of the planetary gear ( 31 ) connected is. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Summiergetriebe (21) als zweistufiges Planetengetriebe (31) ausgebildet ist mit einem mit der Exzenterwelle (15) verbundenen Hohlrad (39), einem mit dem Außenexzenter (17) verbundenen zweiten Hohlrad (43), einem mit der Steuereinrichtung (19) verbundenen Sonnenrad (41) sowie einem Planetenrad (36), das mit beiden Hohlrädern (39, 43) sowie mit dem Sonnenrad (41) in Eingriff steht.Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that the summation gear ( 21 ) as a two-stage planetary gear ( 31 ) is formed with a with the eccentric shaft ( 15 ) connected ring gear ( 39 ), one with the outer eccentric ( 17 ) connected second ring gear ( 43 ), one with the control device ( 19 ) connected sun gear ( 41 ) and a planetary gear ( 36 ), which with both ring gears ( 39 . 43 ) as well as with the sun wheel ( 41 ) is engaged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zum Ausgleich des Achsversatzes (45) zwischen der Exzenterwelle (15) und dem Außenexzenter (17) Parallelschubkurbeln (46) umfasst.Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the device ( 1 ) for compensating the axial offset ( 45 ) between the eccentric shaft ( 15 ) and the outer eccentric ( 17 ) Parallel thrust cranks ( 46 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zum Ausgleich des Achsversatzes (45) zwischen der Exzenterwelle (15) und dem Außenexzenter (17) Exzenterdrehkörper (47, 47') mit radialer Lagerstaffelung umfasst.Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the device ( 1 ) for compensating the axial offset ( 45 ) between the eccentric shaft ( 15 ) and the outer eccentric ( 17 ) Eccentric rotary body ( 47 . 47 ' ) with radial storage graduation comprises. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zum Ausgleich des Achsversatzes (45) zwischen der Exzenterwelle (15) und dem Außenexzenter (17) Exzenterdrehkörper (47, 47') mit axialer Lagerstaffelung umfasst.Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the device ( 1 ) for compensating the axial offset ( 45 ) between the eccentric shaft ( 15 ) and the outer eccentric ( 17 ) Eccentric rotary body ( 47 . 47 ' ) with axial storage graduation. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zum Ausgleich des Achsversatzes (45) zwischen der Exzenterwelle (15) und dem Außenexzenter (17) eine Exzentergetriebestufe (49) umfasst.Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the device ( 1 ) for compensating the axial offset ( 45 ) between the eccentric shaft ( 15 ) and the outer eccentric ( 17 ) an eccentric gear stage ( 49 ).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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