DE10301423B4

DE10301423B4 - Ultraschallschweißanlage und Verfahren zur Positionierung von Sonotroden und Bauteilaufnahmen

Info

Publication number: DE10301423B4
Application number: DE10301423A
Authority: DE
Inventors: Christof Dipl.-Ing. Weis; Martin Dipl.-Ing. Merdes; Jörg Dipl.-Ing. Adrian
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2003-01-16
Filing date: 2003-01-16
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2023-01-17
Also published as: DE10301423A1

Abstract

Ultraschallschweißanlage mit aus einer an einem Stack (1) angebrachten Sonotrode (4),
einer dem Stack (1) gegenüberliegend angebrachten Aufnahme (7), die eine zur Befestigung von mittels der Sonotrode (4) zu verschweißenden Bauteilen (6) dienende Bauteilhalterung (9) aufweist,
gekennzeichnet durch
ein Mittel zur Positionierung des Stacks (1) und/oder der Sonotrode (4) unmittelbar relativ zur Bauteilhalterung (9) der Aufnahme (7) in einer vorbestimmten Position während des einzelnen Schweißprozesses, wobei mindestens ein Führungsstift (8) an dem Stack und/oder der Sonotrode (4) angebracht ist und mindestens eine Führungsvertiefung (10) zur formschlüssigen oder zumindest teilweisen formschlüssigen Führung des mindestens einen Führungsstiftes (8) in der Aufnahme (7) eingelassen ist.

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Ultraschallschweißanlage, einer Aufnahme und einem Verfahren zur exakten Positionierung von Sonotroden und Bauteilaufnahmen in Ultraschallschweißanlagen. Die Positionierung von Sonotroden und Bauteilaufnahmen in Ultraschallschweißanlagen bildet unter anderem die Grundlage für das Verschweißen von Kunststoffgehäusen, die für elektrische und elektronische Geräte verwendet werden. Die technischen Geräte werden in die Kunststoffgehäuse eingesetzt, um vor äußeren Einflüssen geschützt zu sein.
Der Aufbau der Kunststoffgehäuse ist überwiegend in Form einer Schale, die mit den notwendigen Komponenten bestückt wird. Diese werden mit einem Kunststoffdeckel verschweißt. Die Verschweißung erfolgt fast ausschließlich über das Ultraschallschweißen, welches sich durch seine geringe Taktzeit, kurze Umrüstzeiten und geringen Investitionskosten vorteilhaft von anderen Verfahren abgrenzt.
Die Kunststoffgehäuse werden überwiegend im Bereich der Sensortechnik eingesetzt. Hier treten Abmaße der Bauteile (Breite × Höhe × Tiefe) von ca. 10 × 10 × 30 mm bis zu 100 × 40 × 80 mm auf. Der Einsatz des Kunststoffschweißens ist auch in anderen Anwendungsfeldern mit anderen Bauteilgeometrien möglich. Da die elektronischen Komponenten bedarfsgerecht ausgewählt und eingesetzt werden, wird von den einzelnen Anbieter eine große Anzahl an Typen und Varianten angeboten. Dies erfordert einen hohen Umrüstaufwand der Komponenten der Ultraschallschweißanlage, wie z. B. Sonotroden und Aufnahmen.
1 zeigt einen schematisch Seitenriß einer Ultraschallschweißanlage nach dem Stand der Technik. An dem oberen Arm eines seitlich liegenden U-förmigen Trägers einer Ultraschallschweißanlage 5 ist ein eine Sonotrode 4, einen Booster 3 und einen Konverter 2 umfassender Stack 1 angebracht. Dem Stack 1 gegenüberliegend auf dem unteren Arm des U-förmigen Trägers ist eine Aufnahme mit einer Halterung, z. B. in Form einer Vertiefung 9, zum Positionieren und Fixieren von zu verschweißenden Bauteilen 6 angeordnet.
Wie bezüglich des technischen Gebiets der Erfindung angesprochen, werden mit Ultraschallschweißgeräten häufig verschiedenartige Bauteile in Serien verschweißt. Soll ein Bauteil anderer Geometrie verschweißt werden, ist ein Umrüstvorgang, in dem Sonotrode und Aufnahme gewechselt werden, erforderlich.
Nach dem Stand der Technik ist beim Sonotrodenwechsel entweder der Austausch einer Sonotrode möglich, oder der Wechsel eines gesamten Stacks. Da der Aufwand einer neuen Justage bei einem Sonotrodenwechsel sehr hoch ist, wird üblicherweise beim Umrüstvorgang der gesamte Stack ausgetauscht. Am Markt verfügbare Systeme erlauben die Positionierung der Stacks im Anlagenaufbau über Führungsstifte. Diese sorgen für eine Zentrierung des Stacks, in dem die schwimmend gelagerten Sonotrode fixiert ist.
Der Aufnahmenwechsel erfolgt überwiegend durch Positionierung der neuen Bauteilaufnahme an Zentrierstiften oder Anschlägen. Die Aufnahmen werden im losen Zustand über Hilfsmittel, wie z. B. Zentrierstifte bzw. Führungsstifte, positioniert und mittels Schrauben fixiert. Durch die große Anzahl an Typen und Varianten von Bauteilen ist der Einsatz verschiedenartiger Aufnahmen notwendig. Eine sehr hohe Genauigkeit in der Fertigung ist notwendig, um eine qualitativ hochwertige Schweißung zu ermöglichen. Durch den häufigen Wechsel der Aufnahmen sind die Positioniereinrichtungen einer Abnutzung unterworfen, die bereits nach kurzen Produktionszeiten zu geringfügigen Fehlpositionierungen führt.
Entsprechend der diesbezüglichen Erläuterungen zum Stand der Technik gestaltet sich die Positionierung und Fixierung von unterschiedlichen Bauteilaufnahmen und unterschiedlichen Sonotroden in einer Ultraschallschweißanlage schwierig.
Bei der Positionierung der Aufnahme, und damit des Bauteils unter der Sonotrode sorgen unterschiedlichste Einflüsse für große Schwankungen in der produzierten Qualität. Haupteinflußgrößen sind die Posi tionierung der Sonotrode zur Bauteilaufnahme, die Positionierung und Fixierung von unterschiedlichen Aufnahmen auf einer Ultraschallschweißanlage und das notwendige Spiel der Sonotrode im Stack.
Bei heutigen Rüstvorgängen ist eine sehr aufwendige Positionierung der Aufnahme unter der Sonotrode notwendig. Die Ausrichtung wird i. d. R. nur bei der Herstellung der Aufnahme und der ersten Positionierung vorgenommen. In der Serie wird dieser Aufwand gescheut und es wird eine ausreichende Positionierung über die sich abnutzenden Zentrierstifte vorausgesetzt. Da dies nicht der Fall ist, wird eine hohe Ausschußquote in der Ultraschallschweißung von Kunststoffgehäusen generiert.
Aus dem Stand der Technik bekannt ( DE 101 01 236 A1 ) ist darüber hinaus ein Verfahren zum Verbinden von von Außenisolationen umgebenen elektrischen Leitern von sich überlappenden Flachleitern mittels Ultraschallschwingungen erzeugender Sonotrode und dieser zugeordneter Gegenelektrode, wobei auf einer zwischen der Sonotrode und der Gegenelektrode verlaufende Fläche eines Träger die zu verbindenden wie zu verschweißenden Leiter angeordnet werden, wobei als Sonotrode ein Torsionsschwinger, ein als Wippe gelagerter Längsschwinger, ein parallel geführter Längsschwinger oder ein Biegeschwinger verwendet wird und wobei die Flachleiter auf einen zumindest bereichsweise als Gegenelektrode ausgebildeten Träger oder einen Durchbrechungen im Bereich zu verschweißender Leiter aufweisenden Träger angeordnet werden, auf die im erforderlichen Umfang die Gegenelektrode ausgerichtet wird.
Ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt ( DE 43 17 621 C1 ) ist eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Bauteils bzw. zum Verbinden zweier Bauteile mittels Ultraschall mit einem Ultraschallerzeuger und einer Ultraschallanlage, wobei die Ultraschallanlage eine Ultraschallschweißeinrichtung mit einem Konverter und einer Sonotrode aufweist, wobei die Ultraschallanlage mit einer Positionsmesseinheit versehen ist, welche die Position der Sonotrode im Bezug auf das Bauteil ermittelt und wobei die Positionsmesseinheit mit einer den Ultraschallerzeuger ansteuernden Steuereinheit verbunden ist.
Schließlich ist aus dem Stand der Technik ( JP11010737A . PAJ) gungsvorrichtung zur Befestigung einer Ultraschalleinheit an einer Halteschiene bekannt. Auch kennt der Stand der Technik ( US 5,411,616A ) ein Verfahren zur relativen Positionierung zweier zu verschweißender Bauteile eines Kunststoffgehäuses, nämlich eines Deckels und eines Bodens.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, dass trotz einer unzureichenden Positionierung von Sonotrode zu Aufnahme bzw. Bauteil, wie es z. B. durch Abnutzung der zur Positionierung von Sonotrode und Aufnahme dienenden Führungstifte vorkommt, eine auf die Fehlposition während des einzelnen Schweißprozesses korrigierend wirkende Vorrichtung und Verfahren zu entwickeln.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen schnellen Rüstvorgang zu ermöglichen und eine Führung der Sonotrode relativ zum zu verschweißenden Bauteil während des Schweißprozesses zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Ultraschallschweißanlage nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 18 und eine Aufnahme nach Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Ultraschallschweißanlage, der Aufnahme bzw. des Verfahrens werden in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen gegeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Mittel zur unmittelbaren relativen Positionierung des Stacks und/oder der Sonotrode zur Bauteilaufnahme gelöst, wobei mindestens ein Führungsstift (8) an dem Stack und/oder der Sonotrode (4) angebracht ist und mindestens eine Führungsvertiefung (10) zur formschlüssigen Führung des mindestens einen Führungsstiftes (8) in der Aufnahme (7) eingelassen ist. Vorteilhafterweise wird dazu mindestens eine Bohrung oder andersartige Vertiefung in der Aufnahme angebracht, die zur relativen Positionierung, z. B. in Form einer Zentrierung, des Stacks relativ zur Aufnahme, und somit zur Zentrierung der Sonotrode relativ zur Bauteilaufnahme genutzt wird. Um den Stack zentrieren zu können, ist dieser am Gestell der Ultraschallschweißanlage beweglich zu befestigen. Da eine ebene Schwingung übertragen werden muß, ist der Stack in z-Richtung zu fixieren. Die Befestigung des Stacks in x-y-Ebene hingegen ist beweglich auszulegen. Alternativ kann auch die Aufnahme in der x-y-Ebene beweglich befestigt werden. An den Stack bzw. an der Sonotrode wird mindestens ein Führungs- bzw. Zentrierstift befestigt, der sich über eine Einführschräge in der Vertiefung (10) der Aufnahme fängt. Wenn die relative Postionierung von Stack bzw. Sonotrode zur Aufnahme bzw. Bauteil ungenau ist, wird durch das Zusammenführen von Stack bzw. Sonotrode und Aufnahme in einer ersten Bewegungsrichtung auf die Einführschräge in der Vertie fung oder am Stift eine Kraft oder Gegenkraft ausgeübt, die eine Auslenkung des Führungstiftes bzw. der Führungsvertiefung in der zur ersten Bewegungsrichtung senkrechten x-y-Ebene nach sich zieht. Damit wird eine Korrektur in der relativen Positionierung von Stack bzw. Sonotrode zur Aufnahme bzw. Bauteil erzeugt.
Beim ersten Rüstvorgang am Anfang einer Serie ist die Führungsbohrung über die verstellbar angeordnete Aufnahme zu justieren. Dies kann z. B. über Einstellschrauben geschehen.
Mit der hier vorgestellten erfindungsgemäßen Ergänzung des Justageprozesses ist im Vergleich zur heutigen Praxis eine ungenauere Positionierung und Fixierung im Bereich des Stacks bzw. der Verfahrwege der schwimmenden Lagerung der Sonotrode möglich. Ein Ausgleich wird bei jedem neuen Schweißprozeß durch eine formschlüssige Führung der Sonotrode (4) in der Anlage erreicht.
Bei entsprechender Auslegung kann mit einer Zentriervorrichtung bereits eine deutliche Verbesserung der Ergebnisse erreicht werden. Erst die Verwendung von zwei Zentriereinrichtungen ermöglicht die vollständige Ausrichtung von Sonotrode zur Bauteilaufnahme. Hierdurch ist im Vergleich zur einmaligen Zentrierung eine weitere Qualitätssteigerung erreicht werden.
Weiterhin wird eine selbständige Kontrolle und Nachführung der Sonotrode im Prozeß erreicht.
Gegenüber den am Markt erhältlichen Wechselsystemen zeichnet sich die dargestellte Erfindung dadurch aus, daß trotz ungenauerer Positionierung und Fixierung der zu wechselnden Sonotroden und Aufnahmen eine sehr genaue Positionierung während des einzelnen Schweißprozesses erfolgt.
Mit dem hier vorgestellten Verfahren ist es also möglich, trotz eines leichten Versatzes zwischen Aufnahme und Sonotrode vor Ansetzen des Schweißprozesses eine genaue Positionierung während Schweißprozesses zu erreichen. So kann weiterhin das Ultraschallschweißen mit den wirtschaftlichen und technischen Vorteilen eingesetzt werden und gleichzeitig die Produktqualität gesteigert werden.
Durch das beschriebene Verfahren zur Positionierung ergeben sich somit folgende Vorteile:

1) Geringere Kosten für die Aufnahmenfertigung aufgrund der Möglichkeit weiterer Toleranzen
2) Schnellere Rüstvorgänge durch die Möglichkeit zur ungenaueren Positionierung
3) Höhere Schweißqualität durch Justage von Sonotrode zur Bauteilaufnahme in jedem Prozeß

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand der 1–3 gezeigt. Es folgt dazu zunächst eine Übersicht zu den Figuren:
1 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Ultraschallschweißanlage nach dem Stand der Technik
2 zeigt einen Ausschnitt aus einer Ultraschallschweißanlage, dem die wesentlichen erfinderischen Merkmale in Form eines ersten Ausführungsbeispieles beigefügt sind
3 zeigt einen Ausschnitt der 2
Ausführungbeispiel 1
Als Grundlage des Ausführungsbeispiels 1 dient der Anlagenaufbau der im Stand der Technik beschriebenen Ultraschallschweißanlage nach 1, d. i. ein Träger 5 in Form eines seitlich liegenden U, an dessen oberen Schenkel in einer vertikalen Stackanordnung 1 von oben nach unten die Ultraschallschweißanlage-Komponenten eines Konverters 2, eines Boosters 3 und einer Sonotrode 4, die aus dem Stack 1 herausragt, verankert sind.
Dem Stack 1 gegenüberliegend an dem unteren Schenkel des U-förmigen Trägers ist eine Aufnahme 7, die der Halterung von zwei Bauteilen 6 dient, angebracht.
Zum Ansetzen des Schweißvorganges wird dann der Stack 1 in einer ersten Bewegung in Richtung auf die Aufnahme zugeführt. Diese Richtung soll als z-Richtung bezeichnet werden.
Die Sonotrode ist entlang der vertikalen z-Richtung mit einem geringfügigen Spiel in den x-, y-Freiheitsgraden schwimmend gelagert.
In einer bevorzugten Ausführung läßt sich die Position der Aufnahme 7 relativ zu der Sonotrode 4 mit den herkömmlichen Mitteln z. B. Einstellschrauben vorjustieren. Dabei liegt gemäß diesem Beispiel die Sonotrode 4 (und auch der Stack 1) der Aufnahme 7, der Halterung 9 der Aufnahme 7 und den Bauteilen 6 zentriert gegenüber.
Die in 1 dargestellte Ultraschallschweißanlage ist nun erfindungsgemäß, wie in 2 beispielhaft dargestellt, weitergebildet.
In diesem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist an dem Stack 1 ein zylinderförmiger Führungsstift 8 angebracht, der entlang der z-Achse orientiert ist. Die Position des Führungsstiftes 8 überträgt sich über den Stack 1 auf die Position der Sonotrode 4.
Die Oberseite der Aufnahme 7 weist eine zylindrische Bohrung 10 auf, die ebenfalls entlang der z-Achsen-Richtung orientiert ist.
Bohrung 10 und Führungsstift 8 sind in ihren x- und y-Ausmaßen formschlüssig. Wenn der Führungsstift in der Bohrung 10 eingeführt ist, wird erfindungsgemäß die Aufnahme und damit auch die Position der in der Bauteilvertiefung 9 der Aufnahme 7 formschlüssig gelagerten Bauteile 6 relativ zu der Position der Sonotrode versatzfrei fixiert. In 2 kann man dies am Seitenrand der Sonotrode 4, der mit der oberen Bauteilplatte 6 bündig abschließt und bis exakt an den oberen Rand des unteren Bauteils heranführt, erkennen.
Um bei der nur ungefähren Vorjustierung des Adapters das formschlüssige Einführen von Führungs- bzw. Zentrierstift 8 zu ermöglichen, weist das in die Bohrung einzuführende freie Ende des Führungsstiftes eine Einführschräge 11 auf. (s. auch 3) Die Einführschräge 11 ist durch eine kegelförmige zentrierte Zuspitzung des freien Endes des zylinderförmigen Führungsstiftes verwirklicht.
Bei exakter Justage der Stack-Sonotroden-Führungstift-Anordnung relativ zu der Bauteile-Bauteilhalterung-Aufnahme-Bohrung-Anordnung ist der Führungstift zentriert über der Bohrung angeordnet und führt bei dem Herunterführen des Stacks eine unabgelenkte Bewegung entlang der z-Achse aus.
Im Falle einer ungenauen Justierung der Stack-Sonotroden-Führungstift-Anordnung relativ zu der Bauteile-Bauteilhalterung-Aufnahme-Bohrung-Anordnung trifft die Einführschräge 11 beim Absenken des Stacks 1 auf den Rand der Bohrung 10. Bei dem weiteren Absenken des Stacks wird die Einführschräge 11 gemäß dieses Ausführungsbeispieles horizontal abgelenkt, so daß sich der vertikalen Bewegung des Führungsstiftes entlang der z-Achse eine horizontale Bewegung entlang der x- bzw. y-Achse überlagert. Die Variante dieses Ausführungsbeispieles setzt voraus, daß der Stack 1 in der x- bzw. y-Richtung beweglich befestigt ist. Gleichzeitig ist die Aufnahme 7 in diesem Ausführungsbeispiel 1 mit Abschluß der oben genannten Vorjustierung fixiert. Die Bewegung des Führungsstiftes 8 entlang der x- bzw. y-Achse gestaltet sich aufgrund der (linear) zusammenlaufenden Form der Spitze so, daß die Spitze ins Zentrum der Bohrung geschoben und damit eine exakte Justage während dieses einzelnen Schweißprozesses von Stack-Sonotroden-Führungstift-Anordnung relativ zu der Bauteile-Bauteilhalterung-Aufnahme-Bohrung-Anordnung resultiert. Bei weiteren Absenken des Führungsstiftes findet dann eine vollständig formschlüssige zylindrische Führung statt.
Ausführungsbeispiel 2
In einer anderen Ausführung ist die Führungsvertiefung ebenfalls durch eine zylindrische Bohrung und einen zylindrischen Führungsstift gegeben. Anders als in Ausführungsbeispiel 1 verfügt aber nicht der Führungsstift sondern die Bohrung über eine Einführschräge. Diese ist zum Rand der Bohrung hin linear auseinanderlaufend. Wenn bei nicht exakter Justage von der Sonotrode relativ zum Bauteil der Führungsstift auf die Einführschräge trifft, wird gemäß dieses Ausführbeispieles die Aufnahme in der zu der Zusammenführbewegung von Aufnahme zu Stack senkrechten Justierebene ausgelenkt. Der Stack ist in dieser Justierebene in dieser Ausführung unbeweglich.
In beiden Ausführungsbeispielen 1 und 2 kann alterna tiv der Stack und/oder die Aufnahme beweglich angeordnet sein, um die Ausgleichsbewegungen bei Einführung des Stiftes in die Bohrung zu ermöglichen.
Ausführungsbeispiel 3
In dieser Ausführung unterscheidet sich der Aufbau der Ultraschallschweißanlage nur in einem Punkt von dem Ausführungsbeispiel 1. Der Führungsstift wird an der Sonotrode und nicht am Stack befestigt. Entsprechend den Ausführungen in der allgemeinen Darstellung der Erfindung hat dies den Vorteil, daß der erfindungsgemäße Justiereffekt nicht durch das Spiel in der Lagerung der Sonotrode in dem Stack verringert wird. Die Sonotrode wird vorteilhafterweise direkt durch den Führungstift justiert und zieht dabei mit einer durch die Lagerung bedingten gewissen Ungenauigkeit den Stack mit sich. Im Ausführungsbeispiel 1 hingegen wird der Stack durch den Führungsstift justiert und zieht dabei, nachteilhafterweise, mit einer durch die Lagerung der Sonotrode im Stack bedingten gewissen Ungenauigkeit die Sonotrode mit sich.
Ausführungsbeispiel 4
Eine erweiterte Version des Ausführungsbeispieles 1 kann durch die Anbringung einer weiteren, zweiten Bohrung in die Aufnahme und einem weiteren, zweiten Führungsstift an den Stack verwirklicht werden. Die Außenflächen des Stack weisen in dieser Ausführung die Form eines Kubus auf. Dann ist der erste Führungsstift gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 an einer parallel zur Zusammenführbewegung, d. i. parallel zur y-Richtung, von Stack und Aufnahme gerichteten ersten Außenfläche angebracht. In der Aufnahme ist gemäß Ausführungsbeispiel 1 die erste Bohrung angebracht.
Ist die Relativposition von Stack und Aufnahme justiert, liegt gemäß Ausführungsbeispiel 1 der erste Führungsstift der ersten Bohrung zentriert gegenüber. Entsprechend dieses Ausführungsbeispieles 3 ist dann an einer weiteren parallel zur Zusammenführbewegung von Stack und Aufnahme gerichteten, senkrecht zur ersten Außenfläche stehenden zweiten Außenfläche des Stacks der zweite Führungsstift in lotrechter Orientierung angebracht. Auf der Aufnahme ist gemäß dieses Ausführungsbeispieles 3 die zweite lotrechte Bohrung angebracht. Ist die Relativposition von Stack und Aufnahme in den Freiheitsgraden senkrecht zur y-Richtung vollständig justiert, liegt diese Bohrung dem zweiten Führungsstift zentriert gegenüber, so daß dieser zweite Führungsstift beim Zusammenführen von Stack und Aufnahme, wie für den Führungsstift in Ausführungsbeispiel 1 beschrieben, ohne Umlenkung formschlüssig in die Bohrung geführt wird.
Ein zweiter solcher Führungsmechanismus garantiert, daß der Stack in beiden Freiheitsgraden in der zu der z-Richtung senkrechten x-y-Ebene justiert ist. Im Ausführungsbeispiel 1 hingegen kann sich der Stack um die Längsachse der Führungsstift-Bohrung-Anordnung drehen, ohne daß sich das Einführen vom Führungsstift in die Bohrung korrigierend auf die Fehlstellung auswirkt. Die Ausführung nach diesem Beispiel verbietet vorteilhafterweise ein solches Drehen der Stack-Bauteil-Anordnung um eine der beiden Längsachsen der Führungsstift-Bohrung-Anordnungen. Denn in der anderen, die Drehachse nicht darstellenden Führungsstift-Bohrung-Anordnung würden sich dann Führungsstift und Bohrung nicht mehr zentriert gegenüber stehen und in der Zusammenführbewegung keine entsprechende Korrekturbewegung der Fehlstellung auslösen.

Claims

Ultraschallschweißanlage mit aus einer an einem Stack (1) angebrachten Sonotrode (4), einer dem Stack (1) gegenüberliegend angebrachten Aufnahme (7), die eine zur Befestigung von mittels der Sonotrode (4) zu verschweißenden Bauteilen (6) dienende Bauteilhalterung (9) aufweist, gekennzeichnet durch ein Mittel zur Positionierung des Stacks (1) und/oder der Sonotrode (4) unmittelbar relativ zur Bauteilhalterung (9) der Aufnahme (7) in einer vorbestimmten Position während des einzelnen Schweißprozesses, wobei mindestens ein Führungsstift (8) an dem Stack und/oder der Sonotrode (4) angebracht ist und mindestens eine Führungsvertiefung (10) zur formschlüssigen oder zumindest teilweisen formschlüssigen Führung des mindestens einen Führungsstiftes (8) in der Aufnahme (7) eingelassen ist.
Ultraschallschweißanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Führungsvertiefung (10) eine Bohrung ist.
Ultraschallschweißanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrode zusammen mit dem Stack als Gesamtheit in der zu der zum Ansatz des Schweißens durchgeführten Bewegung der Sonotrode in Richtung der Aufnahme senkrechten x-y Ebene bewegbar ist.
Ultraschallschweißanlage nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, daß die Position der Aufnahme (7) vor dem Schweißprozeß verstellbar und vorjustierbar ist.
Ultraschallschweißanlage nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Einstellschrauben zur Verstellung und Vorjustierung der Aufnahme (7) vor dem Schweißprozeß.
Ultraschallschweißanlage nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, daß während der zum Ansetzen des Schweißvorgangs durchgeführten Zusammenführbewegung von Stack (1) und Aufnahme (7) die Position von Stack und/oder Sonotrode (4) relativ zur Aufnahme (7) über eine Auslenkung des Führungsstiftes und/oder der Führungsvertiefung in der zu der Zusammenführbewegung senk rechten x-y Ebene in einer relativen Korrekturbewegung veränderbar ist, wenn die Sonotrode nicht die gewünschte Relativposition in der x-y Ebene gegenüber der Bauteilhalterung (9) der Aufnahme (7) aufweist.
Ultraschallschweißanlage nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, daß während der zum Ansetzen des Schweißvorgangs durchgeführten Zusammenführbewegung von Stack (1) und Aufnahme (7) der Stack und/oder die Sonotrode (4) über eine Auslenkung des Führungsstiftes in der zu der Zusammenführbewegung senkrechten x-y Ebene in einer Korrekturbewegung auslenkbar ist, wenn die Sonotrode nicht die gewünschte Relativposition in der x-y Ebene gegenüber der Bauteilhalterung (9) der Aufnahme (7) aufweist.
Ultraschallschweißanlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß während der zum Ansetzen des Schweißvorgangs durchgeführten Zusammenführbewegung von Stack (1) und Aufnahme (7) die Aufnahme (7) über eine Auslenkung der Führungsvertiefung (10) in der zu der Zusammenführbewegung auslenkbar ist, wenn die Sonotrode nicht die gewünschte Relativposition in der x-y Ebene gegenüber der Bauteilhalterung (9) der Aufnahme (7) aufweist.
Ultraschallschweißanlage nach einem der Ansprüche 6–8, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturbewegung in der x-y-Ebene durchführbar ist, wenn die Sonotrode (4) nicht zentriert der Bauteilhalterung (9) der Aufnahme (7) gegenüberliegend positioniert ist.
Ultraschallschweißanlage nach einem der Ansprüche 6–9, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsstift (8) an dem das in die Führungsvertiefung (10) der Aufnahme (7) zu führende freie Ende eine derartig angeordnete Einführschräge (11) aufweist, daß durch Auftreffen der Einführschräge auf den Rand der Führungsvertiefung (10) die Korrekturbewegung in der x-y-Ebene hervorgerufen wird.
Ultraschallschweißanlage nach einem der Ansprüche 6–9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Führungsvertiefung (10) der Aufnahme (7) eine derart angeordnete Einführschräge (11) aufweist, daß durch Auftreffen des freien Endes des Führungsstiftes auf die Einführschräge am Rand der Führungsvertiefung (10) die Korrekturbewegung in der x-y-Ebene hervorgerufen wird.
Ultraschallschweißanlage nach einem der Ansprüche 1–10, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Sonotrode (4) befestigte Führungsstift (8) und die in die Aufnahme (7) eingelassene Führungsvertiefung (10) eine zylindrische Form aufweisen, und die Einführschräge (11) am Ende des Führungsstiftes (8) durch eine kegelförmige, auf die Führungsvertiefung (10) weisende Spitze am freien Ende des Führungsstiftes (8) gegeben ist.
Ultraschallschweißanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei die Führung der Sonotrode (4) entlang den beiden Freiheitsgraden in der zur ersten Bewegung senkrechten x-y Ebene bewirkende Führungsstifte (8).
Aufnahme (7) zur Halterung (9) von in einem Ultraschallschweißprozeß zu verschweißende Bauteile (6), gekennzeichnet durch mindestens eine Vertiefung (10) zum formschlüssigen oder zumindest teilweise formschlüssigen Führen eines an eine Sonotrode (4) und/oder Stack (1) eines Ultraschallgerätes angebrachten Führungsstiftes (8).
Aufnahme (7) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (10) zylinderförmig ist.
Aufnahme nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand oder ein Teil des Randes der Vertiefung (10) eine Einführschräge aufweist.
Aufnahme (7) nach einem der Ansprüche 14–16, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (10) eine Bohrung ist.
Verfahren zur Positionierung einer an einem Stack (1) angebrachten Sonotrode (4) eines Ultraschallschweißgerätes und/oder einer der Halterung (9) von Bauteilen (6) dienende Aufnahme (7), dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrode (4) unmittelbar relativ zur Bauteilhalterung (9) der Aufnahme (7) in einer vorbestimmten Position während des einzelnen Schweißprozesses positioniert wird, indem mindestens ein an dem Stack (1) und/oder an der Sonotrode (4) angebrachter Führungsstift (8) bei einer zum Ansetzen des Schweißvorgangs in Richtung auf die Aufnahme (7) durchgeführten ersten Bewegung des Stacks (1) in mindestens eine in die Aufnahme (7) zur Halterung (9) von zu verschweißenden Bauteilen (6) eingelassene Bohrung oder Vertiefung (10) geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrode (4) zusammen mit dem Stack (1) als Gesamtheit in der zu der zum Ansatz des Schweißens durchgeführten Bewegung der Stacks (1) in Richtung der Aufnahme (7) senkrechten x-y Ebene bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsstift (8) im Falle einer falschen Position der Sonotrode (4) relativ zur Bauteilhalterung der Aufnahme (7) in der Ebene senkrecht zur ersten Bewegung zusammen mit dem Stack (1) in einer Korrekturbewegung ausgelenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsvertiefung (10) im Falle einer falschen Position des Stacks relativ zur Aufnahme in der Ebene senkrecht zur ersten Bewegung zusammen mit der Aufnahme (7) in einer Korrekturbewegung ausgelenkt wird.