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  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Eswird im wesentlichen eine Vorrichtung zum Ultraschallschweißen voninsbesondere strang-, draht- oder litzenartigem Gut, insbesondereaus Metall, bereitgestellt, aufweisend eine Ultraschallschwingungenerzeugende Sonotrode (1) und einen Amboß (7) und ein Seitenelementoder zwei Ambosse, wobei Amboß (7)und Seitenelement oder die zwei Ambosse im Schweißzustand,im Querschnitt gesehen, insbesondere im radialen Querschnitt deszu verschweißendenGutes gesehen, einen durch die Sonotrode (1) und den Amboß (7) unddas Seitenelement bzw. die Ambosse begrenzten Verdichtungsraum zumVerdichten und/oder leichten Deformieren des zu verschweißenden Gutesbilden, wobei beim Aufeinanderzubewegen von Amboß (7) und Seitenelement bzw. denzwei Ambossen das Seitenelement bzw. im Falle von zwei Ambossenein Amboß drehendverschwenkt wird, währendder Amboß (7)bzw. der weitere Amboß translatorischverfahren wird, wobei die Bewegungen von Seitenelement und Amboß (7) bzw.beide Ambosse übereine Zwangsführungsynchronisiert werden und der Bewegungsvektor eines das Seitenelementund den Amboß bzw. beideAmbosse antreibenden Antriebselementes zumindest nahezu orthogonalzum Translationsvektor des Ambosses (7) bzw. eines Ambosses ist.
    公开号:DE102004028788A1
    申请号:DE102004028788
    申请日:2004-06-16
    公开日:2006-01-26
    发明作者:Klaus-Eckhart Dobernecker
    申请人:STADO PRAEZ STECHNIK GmbH；Stado Prazisionstechnik GmbH；
    IPC主号:B23K20-10
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ultraschallschweißen voninsbesondere strang-, draht- oderlitzenartigem Gut, insbesondere aus Metall, aufweisend: eineUltraschallschwingungen erzeugende Sonotrode und a)einen Amboß undein Seitenelement oder b) zwei Ambosse, wobei Amboß und Seitenelement oder diezwei Ambosse im Schweißzustandim Querschnitt gesehen, insbesondere im radialen Querschnitt deszu verschweißendenGutes gesehen, einen durch die Sonotrode und den Amboß und dasSeitenelement bzw. die Ambosse begrenzten Verdichtungsraum zum Verdichtenund/oder leichten Deformieren des zu verschweißenden Gutes bilden, wobeibeim Aufeinanderzubewegen von Amboß und Seitenelement bzw. denzwei Ambossen und das Seitenelement bzw. im Falle von zwei Ambossenein Amboß drehendverschwenkt wird, währendder Amboß bzw. derweitere Amboß translatorischverfahren wird, wobei die Bewegungen von Seitenelement und Amboß bzw. beideAmbosse übereine Zwangsführungsynchronisiert werden.
    [0002] Ausdem Stand der Technik ist eine Vielzahl von verschiedenen Vorrichtungenbekannt, mit denen elektrische Leiter, insbesondere im Form vonLitzen, dichtend verbunden werden können.
    [0003] Hierbeihandelt es sich häufigum solche Vorrichtungen, bei denen in einen halboffenen Raum die zuverbindenden Leiter gelegt werden, um anschließend über eine Schallschwingungenerzeugende Sonotrode und eine Gegenelektrode verdichtend verbundenzu werden. Der Verdichtungsraum wird hierbei von den inneren Begrenzungsflächen derSonotrode, der Gegenelektrode sowie von weiteren Begrenzungselementendefiniert, wobei die Gegenelektrode ein- oder mehrteilig ausgestaltetsein kann und gegebenenfalls schon entsprechende Begrenzungselementeaufweisen kann.
    [0004] Aus DE 37 10 603 C2 isteine Vorrichtung zum Ultraschallschweißen von Drähten oder dergleichen bekannt,wobei die Vorrichtung aufweist eine Ultraschallschwingungen erzeugendeSonotrode und die zwei Ambosse, die im Schweißzustand im Querschnitt gesehen,insbesondere im radialen Querschnitt des zu verschweißenden Gutesgesehen, einen durch die Sonotrode und die Ambosse begrenzten Verdichtungsraumzum Verdichten und/oder leichten Deformieren des zu verschweißenden Gutes bilden,wobei die zwei Ambosse zueinander beweglich gelagert sind.
    [0005] Nachteilhieran ist die Tatsache, daß nach vollständigem aufeinanderzubewegendenVerschwenken der zwei Ambosse in vielen Fällen keine ausreichenden Verschweißungen nachApplizieren entsprechender Ultraschallenergie vorliegen.
    [0006] Weiterhinist aus WO 95/10866 eine Vorrichtung zum Kompaktieren und anschließendem Verschweißen vonelektrischen Leitern bekannt, insbesondere zur Herstellung von Durchgangs-oder Endknoten von Litzen, umfassend eine Ultraschallschwingungenerzeugende Sonotrode, von der ein Abschnitt eine erste seitlicheBegrenzungsflächeeines in Höheund Breite verstellbaren, stirnseitig offenen Verdichtungsraumsist, dessen übrigeBegrezungsflächenAbschnitte einer mehrteiligen Gegenelektrode sind, wobei die Gegenelektrodeein erstes zu dem Sonotrodenabschnitt verstellbares, eine in etwasenkrecht zu dem Sonotrodenabschnitt verlaufende zweite Begrenzungsfläche bildendeserstes Teil sowie ein parallel zu der zweiten Begrenzungsfläche verschiebbares,eine dritte Begrenzungsfläche bildendeszweites Teil umfaßt,von dem ein eine in etwa parallel zu dem Sonotronenabschnitt verlaufendevierte Begrenzungsflächebildender verschiebbarer Abschnitt wie Nase ausgeht, der zumindestwährenddes Kompaktierens und des Verschweißens an dem ersten Teil derGegenelektrode anliegt oder nahezu anliegt, wobei zumindest während desKompaktierens das erste und das zweite Teil eine zwangsgekoppelteBewegung ausüben,wobei das erste und das zweite Teil der Gegenelektrode über einengemeinsamen Antrieb zwangsgekoppelt verstellbar sind, daß das zweiteTeil mit dem Antrieb verbunden und über ein Federelement zu einemin Verstelleinrichtung des zweiten Teils eine Ablauffläche aufweisendenElement beabstandet ist, an der ein Arm eines mit dem ersten Teilverbundenen und um eine ortsfeste Achse verschwenkbaren Hebels anliegt, wobeiwährenddes Kompaktierens das zweite Teil der Gegenelektrode zusammen mitdem die Ablaufflächeaufweisenden Element beim gleichzeitigen Verschwenken des Hebels über denAntrieb verstellbar ist und nach Erreichen einer vorgegebenen Anpreßkraft aufin dem Verdichtungsraum vorhandene Leiter die zur Beabstandung vondem Federelement hervorgerufene Kraft überwunden und das zweite Teilgegenüberdem Element verstellbar ist.
    [0007] Nachteiligan dieser Vorrichtung ist die Tatsache, daß in vielen Fällen einUltraschallverschweißen vieler elektrischerLeiter aufgrund der relativ voluminösen Bauweise, insbesonderebeim Ultraschallschweißenvon Kabelbäumenim Kfz-Bereich, aufgrund der häufigbeengten Platzverhältnissevor Ort nicht möglichoder nur unter sehr erschwerten Bedingungen möglich sind.
    [0008] Ausdem vorgenannten ergibt sich das Problem, die oben genannten Nachteilezumindest teilweise zu beseitigen bzw. zu vermeiden. Das sich ergebendeProblem besteht insbesondere darin, eine Vorrichtung zum Ultraschallschweißen voninsbesondere strang-, draht- oderlitzenartigem Gut, insbesondere aus Metall, bereitzustellen, beidenen die üblicherweisenicht selten auftretenden unzureichenden Verschweißungen mittelsUltraschall vermieden werden und gleichzeitig ein komfortables undunproblematisches Verschweißenauch von Kabelbäumenim Kfz-Bereich vor Ort möglichist.
    [0009] DiesesProblem wird erfindungsgemäß durcheine Vorrichtung nach Anspruch 1 sowie durch Verwendungen nach denAnsprüchen7 bis 9 gelöst.
    [0010] Dieerfindungsgemäße Vorrichtungzum Ultraschallschweißenweist eine Ultraschallschwingungen erzeugende Sonotrode und a) einenAmboß und einSei-tenelement oder b) zwei Ambosse auf, wobei Amboß und Seitenelementoder die zwei Ambosse im Schweißzustandim Querschnitt gesehen, insbesondere im radialen Querschnitt deszu verschweißendenGutes gesehen, einen durch die Sonotrode und den Amboß und dasSeitenelement bzw. die Ambosse begrenzten Dichtungsraum zum Verdichten und/oderleichten Deformieren des zu verschweißenden Gutes bilden. Beim Aufeinanderzubewegenvon Amboß undSeitenelement bzw. den zwei Ambossen wird das Seitenelement bzw.im Falle von zwei Ambossen ein Amboß drehend verschwenkt, während derAmboß bzw.der weitere Amboß translatorisch verfahrenwird, wobei die Bewegungen von Seitenelement und Amboß bzw. beiderAmbosse übereine Zwangsführungsynchronisiert werden.
    [0011] Erfindungswesentlichist hierbei, daß derBewegungsvektor eines das Seitenelement und den Amboß bzw. beideAmbosse antreibenden Antriebselementes, beispielsweise und insbesonderein Form eines Pneumatikzylinders, zumindest nahezu orthogonal zumTranslationsvektor des Ambosses bzw. eines Ambosses ist. Mit anderenWorten bewegen sich der Amboß undder Zylinder orthogonal zueinander.
    [0012] Durchdiese spezielle Ausgestaltung ist es überraschenderweise möglich, sowohlausgesprochen zuverlässigeSchweißungenvorzunehmen als auch ausgesprochen kompakte Vorrichtungen zum Ultraschallschweißen bereitzustellen.
    [0013] Zunächst istes von Vorteil, wenn die Zwangsführungfür Seitenelementund Amboß bzw. für beideAmbosse jeweils mittels im zum jeweiligen Verfahrensweg korrespondierendenFührungselementeingreifenden stiftartigen Elementes bewerkstelligt wird. Mit anderenWorten greifen stiftartige Elemente, insbesondere in Form von Stiften,in Führungselemente,die beispielsweise und insbesondere entsprechend kurvenartig ausgestaltetsind, und vorteilhafterweise korrespondierende Materialausnehmungen,-schwächungenoder Materialüberstände, beispielsweisein Form von Führungsschienen,sind.
    [0014] Daaufgrund der kompakten Abmessungen die notwendige zu appliziereneUltraschallschweißenergienunmehr durch eine höhereFrequenz bewerkstelligt wird, hat es sich in der Praxis als vorteilhaftherausgestellt, daß diesin einem Bereich von 30 bis 40 kHz, beispielsweise und insbesondereim Bereich um 35 kHz, durchgeführtwird.
    [0015] Schließlich hates sich in der Praxis bewährt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtungein weiteres Antriebselement aufweist, das, beispielsweise und insbesonderehinsichtlich des ersten Antriebselementes quasi entgegengesetztangeordnet ist, um bei entsprechender Aktivierung ein Auseinanderfahrender jeweiligen Teile zu bewerkstelligen.
    [0016] Darüber hinausist es von Vorteil, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Induktionssensoraufweist, dessen Spannungssignal in Korrelation zur Translationsstreckedes Ambosses bzw. eines Ambosses steht, da auf diese Art und Weiseeine relativ einfache Steuerung des verdichtenden Verschweißens ermöglicht wird.
    [0017] Nachfolgendwird ein Ausführungsbeispiel derErfindung anhand einer Zeichnung erläutert.
    [0018] Inder Zeichnung zeigt:
    [0019] 1 – eine skizzenhafteQuerschnittsansicht einer Ausführungsformder erfindungsgemäßen Vorrichtung.
    [0020] 1 zeigteine skizzenhafte Querschnittsansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
    [0021] DieVorrichtung zum Ultraschallschweißen von litzenartigem Gut weisteine Ultraschallschwingungen erzeugende Sonotrode (1) auf,die in diesem Fall ortsfest gelagert ist. Die im noch zu befüllenden Zustand(also im offenen Zustand) befindliche Vorrichtung weist ein Seitenelement 8 auf,das mit einem Schenkel 2, der über eine Welle in einem Drehpunkt Ddrehend gelagert ist, verbunden oder Teil von diesem ist. Weiterhinweist die Vorrichtung eine Gegenelektrode 7 auf, die miteinem weiteren Teil 3 verbunden ist bzw. ein Teil diesesElementes ist, welches translatorisch verfahrbar ist.
    [0022] Bewegtsich das Antriebselement 4 in Form eines Pneumatikzylindersnach links, bewegt sich mittels einer Zwangsführung (nicht eingezeichnet) dasElement 3 translatorisch nach unten, während gleichzeitig – somitsynchronisiert – derSchenkel 2 nach rechts drehend verschwenkt wird, so daß die eineFlächedes Seitenelementes 8 auf die eine äußere Flächeder Gegenelektrode 7 sich zubewegt, um später beimVerschweißenden entsprechenden Verdichtungsraum mit der Sonotrode zu bilden.Die Zwangsführungist sowohl beim Teil 3 als auch beim Schenkel 2 derartausgebildet, daß einStift fest mit Teil 3 bzw. dem Schenkel 2 verbundenist und dieser quasi in jeweils eine kurvenförmige Materialschwächung desGehäuseseingreift, so daß beimtranslatorischen Verfahren des Zylinders 4 nach links ein translatorischesVerfahren des Teiles 3 und gleichzeitig ein drehendes Verschwenkendes Schenkels 2 bewerkstelligt wird. Damit beim Bewegendes Zylinders 4 keine Sperrung eintritt, muß eine kleinevektorielle Komponente in Bewegungsrichtung des Zylinders 4 beimTeil 3 zugelassen werden, wobei dann das oben beschriebenetranslatorische Verfahren des Teiles 3 ermöglicht wird.
    [0023] Nachentsprechendem Applizieren von Ultraschallenergie in 35 kHz-Bereichwird ein nicht gezeigter weiterer auf der linken Seite sitzenderZylinder nach rechts bewegt, so daß die oben beschriebenen Bewegungenrückwärts ablaufenund sich damit der Verdichtungsraum öffnet, damit der Nutzer dieverschweißtenelektrischen Leiter entnehmen kann, um eine weitere Befüllung für den nächsten Schweißvorgangvornehmen zu können.
    权利要求:
    Claims (9)
    [1] Vorrichtung zum Ultraschallschweißen von insbesonderestrang-, draht- oder litzenartigem Gut, insbesonsere aus Metall,aufweisend: – eineUltraschallschwingungen erzeugende Sonotrode (1), und – einen a)Amboß (7)und ein Seitenelement oder b) zwei Ambosse, wobei Amboß (7)und Seitenelement oder die zwei Ambosse im Schweißzustandim Querschnitt gesehen, insbesondere im radialen Querschnitt deszu verschweißendenGutes gesehen, einen durch die Sonotrode (1) und den Amboß (7)und das Seitenelement bzw. die Ambosse begrenzten Verdichtungsraumzum Verdichten und/oder leichten Deformieren des zu verschweißenden Gutesbilden, wobei – beimAufeinanderzubewegen von Amboß (7)und Seitenelement bzw. den zwei Ambossen das Seitenelement bzw.im Falle von zwei Ambossen ein Amboß drehend verschwenkt wird,währendder Amboß (7)bzw. der weitere Amboß translatorischverfahren wird, wobei die Bewegun gen von Seitenelement und Amboß (7)bzw. beide Ambosse übereine Zwangsführungsynchronisiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsvektoreines das Seitenelement und den Amboß bzw. beide Ambosse antreibendenAntriebselementes zumindest nahezu orthogonal zum Translationsvektordes Ambosses (7) bzw. eines Ambosses ist.
    [2] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß dieZwangsführungfür Seitenelementund Amboß (7)bzw. fürbeide Ambosse jeweils mittels im zum jeweiligen Verfahrensweg korrespondierendenFührungselementeingreifenden stiftartigen Elementes bewerkstelligt wird.
    [3] Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß dieFührungselementezum Verfahrensweg korrespondierende Materialausnehmungen, -schwächungenoder Materialüberstände sind.
    [4] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,daß imschweißendenBetriebszustand Ultraschallenergie im Bereich von 30 bis 40 kHzappliziert wird.
    [5] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,daß einweiteres Antriebselement zum Auseinanderfahren von Seitenelement undAmboß bzw.den zwei Ambossen dient.
    [6] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,daß dieseeinen Induktionssensor (9) aufweist, dessen Spannungssignalin Korrelation zur Translationsstrecke des Ambosses (7)bzw. eines Ambosses steht.
    [7] Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis5 zum Ultraschallschweißen.
    [8] Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis5 zum Ultraschallschweißenvon elektrischen Leitern, insbesondere in Form von Litzen.
    [9] Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis5 zum Ultraschallschweißenvon Kabelbäumen,die im wesentlichen aus elektrischen Leitern, insbesondere in Formvon Litzen, bestehen, insbesondere im Kfz-Bereich.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2006-01-26| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2006-10-19| 8364| No opposition during term of opposition|
    2009-04-23| 8339| Ceased/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE102004028788A|DE102004028788B4|2004-06-16|2004-06-16|Vorrichtung zum Ultraschallschweissen|DE102004028788A| DE102004028788B4|2004-06-16|2004-06-16|Vorrichtung zum Ultraschallschweissen|
    PCT/EP2005/005939| WO2005123322A1|2004-06-16|2005-06-02|Vorrichtung zum ultraschallschweissen|
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