DE3710603C1 - Insbesondere zum Verbinden elektrischer Leiter bestimmte Vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine weitere Ausbildung der Vorrichtung nach dem Hauptpatent 36 36 072, betreffend eine Vorrichtung zum Verbinden von Drähten, Strängen, Folienstreifen od. dgl. aus Metallen und Kunststoffen, insbesondere von elektrischen Leitern wie Litzen, mittels Ultraschall, umfassend ein Ge­ häuse, eine Ultraschallschwingungen erzeugende, am Gehäuse festliegend angeordnete Sonotrode, einen zweiteiligen Amboß mit insgesamt drei Arbeitsflächen und einen in seinen Quer­ schnittsabmessungen auf unterschiedliche Querschnitte der zu verbindenden Gegenstände einstellbaren, durch die Sonotrode und die Arbeitsflächen des Ambosses begrenzten Verdichtungs­ raum, dessen Stirnseiten zum Durchführen der zu verbindenden Gegenstände permanent geöffnet sind, wobei die beiden Amboß­ teile in zwei unterschiedlichen Richtungen bewegbar zuein­ ander und zur Sonotrode am Gehäuse gelagert sind und zu diesem Zweck mit am Gehäuse befestigten Pneumatikzylinder­ und -kolbenanordnungen in Antriebsverbindung stehen, wobei die Pneumatikzylinder- und -kolbenanordnungen nebeneinander­ liegend und achsparallel zueinander sowie zur Mittelachse der Sonotrode im Gehäuse angeordnet sind und an Übertragungs­ elemente kraftschlüssig angreifen, welche ihre geradlinige Arbeitsbewegung rechtwinklig zu den Amboßteilen umlenken, und wobei am Gehäuse pistolengriffartig eine Handhabe befestigt ist, die mit einem den Druckluftantrieb der Amboßteile und die Ultraschalleinwirkung steuernden Abzug versehen ist.

Die Vorrichtung gemäß dem Hauptpatent zeichnet sich insbe­ sondere durch kleine Abmessungen, eine schlanke Bauform, leichte Handhabbarkeit und Einsatzfähigkeit auch an schwer zugänglichen Schweißorten aus.

Der Zusatzerfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vor­ richtung nach dem Hauptpatent für eine noch weitergehende Einsetzbarkeit auszubilden, insbesondere auch für solche Einsatzsituationen, die es beispielsweise wegen der Vielzahl der zu verbindenden Einzellitzen wünschenswert erscheinen lassen, die zu verbindenden Litzen mit beiden Händen in den Verdichtungsraum einzulegen.

Die gestellte Aufgabe wird ausgehend von der eingangs ange­ gebenen Vorrichtung dadurch gelöst, daß die Handhabe lösbar am Gehäuse befestigt und gegen ein Kupplungselement aus­ wechselbar ist, welches auf einen zur stationären Befesti­ gung vorgesehenen Sockel aufsteck- und davon abnehmbar ist. Der Sockel, der beispielsweise auf einem Arbeitstisch be­ festigt werden kann, gestattet die Verwendung der Vorrichtung als Tischgerät, wenn anstelle der pistolenartigen Handhabe das Kupplungselement an der Vorrichtung befestigt ist. In diesem Falle ist die Vorrichtung nicht mehr von Hand zu führen, so daß die Bedienungsperson beide Hände frei hat, um den Verdichtungsraum zu beschicken.

Vorzugsweise ist die Vorrichtung so ausgebildet, daß die im Gehäuse vorhandenen Druckluftkanäle an damit fluchtende Druckluftkanäle im Kupplungselement abgedichtet anschließbar sind, daß der elektrische Anschluß der mit der Sonotrode verbundenen Bauteile über ein zum Kupplungselement geführtes Verbindungskabel erfolgt, welches an im Kupplungselement vorgesehene elektrische Leiter anschließt, daß die Druckluft­ kanäle und die elektrischen Leiter aus einer freien Fläche des Kupplungselements als Steckerelemente herausgeführt sind, daß entsprechende Buchsenelemente in einer Fläche des Sockels angeordnet sind, die mit aus dem Sockel herausgeführten Druckluftleitungen bzw. elektrischen Leitungen verbunden sind, und daß am Sockel eine elektrische Anschlußbuchse zum Anschluß des Verbindungskabels eines den Druckluftantrieb der Amboßteile und die Ultraschalleinwirkung steuernden Fuß­ schalters angebracht ist.

Diese bevorzugte Ausführungsform der Zusatzerfindung ermög­ licht vorteilhaft, daß mehrere Sockel für räumlich getrennte Schweißpositionen an einem Arbeitsplatz vorgesehen sein können, wobei alle Sockel zentral an eine Druckluftquelle und einen Generator für die Ultraschallenergie angeschlossen sind. Die Vorrichtung kann wahlweise dann auf die an ver­ schiedenen Stellen befindlichen Sockel je nach Arbeits­ erfordernis aufgesteckt oder davon entfernt werden. Außerdem bietet diese Ausgestaltung die Möglichkeit, das eigentliche Ultraschallschweißgerät im Bedarfsfalle schnell austauschen zu können, beispielsweise wenn ein bestimmter Sockel ein Schweißgerät mit unterschiedlich eingestellten oder unter­ schiedlich ausgebildeten Schweißwerkzeugen aufnehmen soll. In diesem Fall ist eine Umrüstung der eigentlichen Ultra­ schallschweißvorrichtung entbehrlich, weil die Schweißvor­ richtung ohne Zeitaufwand gegen eine andere Schweißvorrich­ tung ausgetauscht werden kann, die den jeweiligen Erforder­ nissen entsprechend ausgerüstet ist.

Zweckmäßig ist die Anordnung so getroffen, daß das Kupplungs­ element und der Sockel beim Aufstecken lösbar miteinander verrastet sind. Dadurch wird eine unbeabsichtigte Lösung der Vorrichtung mit dem daran befestigten Kupplungselement von dem Sockel vermieden.

Eine vorteilhafte Möglichkeit für eine lösbare Verrastung wird dann erzielt, wenn die Steckerelemente und Buchsen­ elemente für die Druckluftanschlüsse als an sich bekannte selbstverriegelnde und selbstabdichtende Kupplungen ausge­ bildet sind, deren Entriegelungselemente mit außen am Sockel angebrachten Entriegelungsschiebern kraftschlüssig verbunden sind.

Zweckmäßig ist am Kupplungselement mindestens ein Masse­ stecker vorgesehen, der einer entsprechenden Massebuchse im Sockel zugeordnet ist. Diese Maßnahme dient der elektrischen Sicherheit der Vorrichtung.

Um eine beschädigungsfreie Einführung der Steckerelemente in die Buchsenelemente zu ermöglichen, ist es von Vorteil, wenn am Kupplungselement mehrere Zentrierstifte befestigt sind, die beim Aufstecken auf den Sockel in entsprechende Zentrierbuchsen des Sockels eingreifen.

Die Zusatzerfindung ermöglicht unter Verwendung derselben Grundvorrichtung die Ausgestaltung dieser Vorrichtung ent­ weder als Handschweißpistole oder als Tischgerät. Dement­ sprechend sind bei Verwendung der Vorrichtung als Tischgerät alle Steuerfunktionen für die Schweißvorrichtung durch einen Fußschalter zu besorgen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der ein Ausführungsbeispiel zum Teil in schematischer Dar­ stellung wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Seiten­ ansicht der Vorrichtung mit daran lösbar angebrachter pistolengriffartiger Hand­ habe,

Fig. 2 die Seitenansicht der Vorrichtung mit daran befestigtem Kupplungselement, aufgesteckt auf einen Sockel,

Fig. 3 die Draufsicht auf die in Fig. 2 gezeigte Anordnung,

Fig. 4 die Vorderansicht der Anordnung gemäß der Fig. 2 und 3 und

Fig. 5 die teilweise aufgebrochene Seiten­ ansicht der Anordnung gemäß Fig. 2.

Die in den Zeichnungen dargestellte Schweißvorrichtung ent­ spricht der in den Fig. 8 bis 12 des Hauptpatents darge­ stellten Ausführungsform. Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem aus einem Gehäuseblock 2 und einem Gehäusekopf 3 zusammengesetzten Gehäuse 1, einem vom Gehäuse­ kopf 3 mit Hilfe einer auf und ab verschiebbaren Stange 15 vertikal verschiebbar gelagerten Amboßteil 6′, einem Amboß­ teil 7′, das an einem durch einen Lagerzapfen 29 schwenkbar am Gehäusekopf 3 gelagerten Schwenkteil 25 befestigt ist, einer Sonotrode 10′, die zusammen mit einem Booster 44 und einem Konverter 45 zu einer am Gehäuseblock 2 befestigten Baueinheit 11 zusammengefaßt ist, einer die Baueinheit 11 umschließenden Hülse 46, die am rückwärtigen Ende durch einen Deckel 47 verschlossen ist, Zuführungselementen 48 am Deckel 47 für den elektrischen Anschluß des Konverters 45, einem geradlinig verschiebbar im Gehäuse 1 gelagerten und von einer (nicht dargestellten) Pneumatikzylinder- und -kolbenanordnung angetriebenen Übertragungselement 17′ für den Antrieb der Stange 15 in beiden Vertikalrichtungen und einem Übertragungs­ element 39 für den Schwenkantrieb des Schwenkteils 25. Die Amboßteile 6′ und 7′ begrenzen zusammen mit der Sonotrode 10′ einen Verdichtungsraum 42′.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, kann mit der bis hierher be­ schriebenen Vorrichtung eine pistolengriffartige Handhabe 5 durch mit dem Gehäuseblock 2 eingreifende Schrauben 94, 95 und 96 verbunden sein. Die Pistolengrifform der Handhabe 5 wird durch einen entsprechend geformten Rahmen 66 gebildet, der einen Hohlraum 67 umschließt, in welchem ein Betätigungs­ schieber 86 gelagert und ein dadurch betätigter Mikroschalter 89 untergebracht ist. Der Mikroschalter 89 liefert den elektrischen Impuls zur Steuerung der für die beiden Amboß­ bewegungen vorgesehenen Pneumatikventile, die sich außerhalb der Vorrichtung befinden. Im Gehäuse 1 angeordnete Druckluft­ kanäle, von denen aus den Fig. 1 bis 5 nur der vorn liegende Druckluftkanal 97 ersichtlich ist, stellen die Verbindung zu den im Gehäuse angeordneten und nicht gezeigten beiden Pneumatikzylinder- und -kolbenanordnungen her. Diese Druck­ luftkanäle sind fluchtend und abgedichtet angeschlossen an entsprechende Druckluftkanäle in der Handhabe 5, von denen wiederum nur der vorn liegende Druckluftkanal 98 aus Fig. 1 ersichtlich ist. An die beiden Druckluftkanäle in der Hand­ habe 5 ist jeweils eine Druckluftleitung abnehmbar ange­ schlossen, von der aus Fig. 1 ebenfalls nur die vorn liegende Druckluftleitung 99 ersichtlich ist.

Wie aus den Fig. 2 bis 5, insbesondere aber aus Fig. 5 her­ vorgeht, ist dort anstelle der pistolengriffartigen Hand­ habe 5 ein plattenförmiges Kupplungselement 100 mit Hilfe der Schrauben 94 bis 96 am Gehäuse 1 der Vorrichtung be­ festigt. Wie die Zeichnungen erkennen lassen, ist das Kupplungselement 100 in seinen Außenabmessungen so an die Vorrichtung angepaßt, daß es allseits bündig damit liegt und nicht übersteht. Im Kupplungselement 100 befinden sich ebenfalls mit den Druckluftkanälen 97 im Gehäuse 1 fluchtend angeordnete und gegenüber dem Gehäuse abgedichtete Druck­ luftkanäle, von denen wiederum nur der vorn liegende 98′ aus Fig. 5 hervorgeht. Die Druckluftkanäle 98′ münden jeweils in einer senkrechten Querbohrung 101, in welche das Stecker­ element 102 einer in Fig. 5 teilweise im Schnitt und teil­ weise in Ansicht dargestellten selbstverriegelnden und selbstabdichtenden Pneumatikkupplung 103 eingeschraubt ist. Das Steckerelement 102 steht aus einer unteren freien Fläche 104 des Kupplungselements 100 hervor. Die Pneumatik­ kupplungen 103 sind in einem Hohlraum 105 innerhalb eines mit dem Kupplungselement 100 auf noch näher zu beschreibende Weise verbundenen Sockels 106 untergebracht. Zu diesem Zweck sind die den Steckerelementen 102 komplementären Buchsen­ elemente 107 in Querbohrungen 108 im Sockel 106 einge­ schraubt. Aus Fig. 5 ist nur jeweils die vorn liegende An­ ordnung ersichtlich, d. h. eine Pneumatikkupplung 103 mit ihren Elementen 102 und 107 und eine der Querbohrungen 108. Mit jeder Querbohrung 108 steht ein in Längsrichtung durch den Sockel 106 geführter Druckluftkanal 109 in Verbindung. An die Druckluftkanäle 109 ist jeweils über ein lösbares Verbindungsstück 110 eine Druckluftleitung 111 angeschlossen. Der Hohlraum 105 wird durch beiderseits des Sockels 106 an­ gebrachte Entriegelungsschieber 112 abgedeckt, die jeweils mit dem hülsenförmigen Entriegelungselement 113 des benach­ barten Buchsenelements 107 kraftschlüssig verbunden sind. Die Pneumatikkupplungen 103 sind in ihrer Bauweise an sich bekannt, so daß eine nähere Erläuterung ihres konstruktiven Aufbaus und des dabei realisierten Verriegelungs- und Ab­ dichtungsprinzips an dieser Stelle entbehrlich ist.

Die elektrische Verbindung des Konverters 45 mit im Kupplungselement 100 isoliert vorgesehenen elektrischen Leitern erfolgt durch ein Verbindungskabel 114, das einer­ seits an die Zuführungselemente 48 und andererseits an das Kupplungselement 100 angeschlossen ist. Dabei ist das Ver­ bindungskabel 114 an einem oder beiden Enden steckbar mit dem Deckel 47 und dem Kupplungselement 100 verbunden. Die im Kupplungselement 100 vorgesehenen elektrischen Leiter sind über Steckerelemente aus der unteren Fläche 104 heraus­ geführt. Das Steckerelement 115 dient der Verbindung der Baueinheit 11 mit dem Generator für die Hochfrequenz­ erzeugung. Zu diesem Zweck ist in einem weiteren Hohlraum 116 des Sockels 106, der nach oben durch eine mit Öffnungen für den Durchtritt der Steckerelemente versehene Platte 117 abgeschlossen ist, ein komplementäres Buchsenelement 118 be­ festigt, an welches eine elektrische Leitung 119 angeschlossen ist, die mit dem aus dem Sockel 106 nach außen geführten allgemein mit der Bezugszahl 120 bezeichneten elektrischen Anschluß in Verbindung steht. Das Steckerelement 115 und das Buchsenelement 118 sind in Fig. 5 teilweise im Schnitt und teilweise in Ansicht dargestellt. Im gezeichneten Bei­ spiel steht aus der unteren Fläche 104 des Kupplungselements 100 noch ein Massestecker 121 heraus, der in eine komplemen­ täre ebenfalls im Hohlraum 116 befestigte Massebuchse 122 eingreift. Die Massebuchse 122 ist mit einem Masseleiter 123 verbunden, der ebenfalls aus dem Sockel 106 über den elektri­ schen Anschluß 120 herausgeführt ist.

Um ein beschädigungsfreies Einstecken der Steckerelemente 102, 115 und 121 in die zugeordneten Buchsenelemente 107, 118 und 122 zu gewährleisten, sind am Kupplungselement 100 ebenfalls aus der unteren Fläche 104 vorstehend mehrere Zentrierstifte 124 befestigt, die in entsprechende Zentrier­ bohrungen 125 im Sockel 106 eingreifen. In Fig. 5 ist ledig­ lich ein Zentrierstift 124 und eine Zentrierbohrung 125 dargestellt.

Am Sockel 106 befindet sich weiterhin eine elektrische An­ schlußbuchse 126 zum Anschluß eines Fußschalters 127 über ein Verbindungskabel 128. Fußschalter und Verbindungskabel sind in Fig. 5 in strichpunktierten Linien dargestellt. Der Fußschalter steuert den Druckluftantrieb der Amboßteile 6′ und 7′ und aktiviert auch die Ultraschalleinwirkung auf die zu verschweißenden im Verdichtungsraum 42′ befindlichen Litzen. Die hierfür erforderlichen elektrischen Verbindungen sind von der Anschlußbuchse 126 durch den Sockel 106 hin­ durch über den elektrischen Anschluß 120 aus dem Sockel herausgeführt. Mit dem Fußschalter 127 wird die Schweiß­ vorrichtung wie folgt gesteuert. Nach dem Einlegen der Litzen in den Verdichtungsraum 42′ bewegt sich zunächst das Amboßteil 7′ bis zur Anlage an das Amboßteil 6′. Der somit allseits geschlossene Verdichtungsraum 42′ wird nun durch das abwärtsfahrende Amboßteil 6′ unter Verdichtung der ein­ gelegten Litzen verkleinert. Nach dem Aktivieren des Ultra­ schalls werden die Litzen verschweißt, wobei sich das Amboß­ teil 6′ bis zur vollständigen Verdichtung der Litzen weiter nach unten bewegt. Nach Beendigung des Schweißvorgangs be­ wegen sich die Amboßteile 6′ und 7′ automatisch in ihre jeweilige Ausgangsstellung zurück, wodurch die Vorrichtung für den nächsten Arbeitszyklus bereitsteht.

In der unteren Fläche 129 des Sockels 106 befinden sich mehrere Gewindebohrungen 130, von denen aus Fig. 5 nur eine ersichtlich ist, zur stationären Befestigung des Sockels auf einem Tisch od. dgl.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Verbinden von Drähten, Strängen, Folienstreifen od. dgl. aus Metallen und Kunststoffen, ins­ besondere von elektrischen Leitern wie Litzen, mittels Ultraschall, umfassend ein Gehäuse, eine Ultraschall­ schwingungen erzeugende, am Gehäuse festliegend angeordnete Sonotrode, einen zweiteiligen Amboß mit insgesamt drei Arbeitsflächen und einen in seinen Querschnittsabmessungen auf unterschiedliche Querschnitte der zu verbindenden Gegenstände einstellbaren, durch die Sonotrode und die Arbeitsflächen des Ambosses begrenzten Verdichtungs­ raum, dessen Stirnseiten zum Durchführen der zu verbindenden Gegenstände permanent geöffnet sind, wobei die beiden Amboß­ teile in zwei unterschiedlichen Richtungen bewegbar zuein­ ander und zur Sonotrode am Gehäuse gelagert sind und zu diesem Zweck mit am Gehäuse befestigten Pneumatikzylinder- und -kolbenanordnungen in Antriebsverbindung stehen, wobei die Pneumatikzylinder- und -kolbenanordnungen nebeneinander­ liegend und achsparallel zueinander sowie zur Mittelachse der Sonotrode im Gehäuse angeordnet sind und an Übertragungs­ elemente kraftschlüssig angreifen, welche ihre geradlinige Arbeitsbewegung rechtwinklig zu den Amboßteilen umlenken, und wobei am Gehäuse pistolengriffartig eine Handhabe befestigt ist, die mit einem den Druckluftantrieb der Amboßteile und die Ultraschalleinwirkung steuernden Abzug versehen ist, nach Patent 36 36 072, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabe (5) lösbar am Gehäuse (1) befestigt und gegen ein Kupplungselement (100) auswechselbar ist, welches auf einen zur stationären Befestigung vorge­ sehenen Sockel (106) aufsteck- und davon abnehmbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Gehäuse (1) vorhandenen Druckluftkanäle (97) an damit fluchtende Druckluftkanäle (98′) im Kupplungselement (100) abgedichtet anschließbar sind, daß der elektrische Anschluß der mit der Sonotrode (10′) verbundenen Bauteile über ein zum Kupplungselement (100) geführtes Verbindungs­ kabel (114) erfolgt, welches an im Kupplungselement vorge­ sehene elektrische Leiter anschließt, daß die Druckluft­ kanäle (98′) und die elektrischen Leiter aus einer freien Fläche (104) des Kupplungselements (100) als Steckerelemente (102, 115, 121) herausgeführt sind, daß entsprechende Buchsenelemente (107, 118, 122) in einer Fläche des Sockels (106) angeordnet sind, die mit aus dem Sockel herausgeführ­ ten Druckluftleitungen (111) bzw. elektrischen Leitungen (119, 123) verbunden sind, und daß am Sockel (106) eine elektrische Anschlußbuchse (126) zum Anschluß des Verbindungs­ kabels (128) eines den Druckluftantrieb der Amboßteile (6′, 7′) und die Ultraschalleinwirkung steuernden Fußschalters (127) angebracht ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kupplungselement (100) und der Sockel (106) beim Aufstecken lösbar miteinander verrastet sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckerelemente (102) und Buchsen­ elemente (107) für die Druckluftanschlüsse als an sich be­ kannte selbstverriegelnde und selbstabdichtende Kupplungen (103) ausgebildet sind, deren Entriegelungselement (113) mit außen am Sockel (106) angebrachten Entriegelungsschiebern (112) kraftschlüssig verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Kupplungselement (100) mindestens ein Massestecker (121) vorgesehen ist, dem eine entsprechende Massebuchse (122) im Sockel (106) zugeordnet ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß am Kupplungselement (100) mehrere Zentrierstifte (124) befestigt sind, die beim Aufstecken auf den Sockel (106) in entsprechende Zentrierbohrungen (125) des Sockels eingreifen.