DE4024941C2 - Verfahren zum Fügen und Schweißen von Teilen durch Ultraschall sowie Halbzeug zur Verwendung bei diesen Verfahren - Google Patents

Verfahren zum Fügen und Schweißen von Teilen durch Ultraschall sowie Halbzeug zur Verwendung bei diesen Verfahren

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Fügen und Schweißen von Teilen durch Ultraschall, wobei wenigstens ein Teil als flächenhaft ausgedehntes Halbzeug vorliegt. Daneben bezieht sich die Erfindung auch auf das Halbzeug zur Verwendung bei einem solchen Verfahren.
Speziell für das Kontaktieren von Kontaktstücken in Schaltgeräten besteht das Problem, die Lötflächen mit einer Lotschicht zu versehen. Aus "Patent Abstracts of Japan" M-461, 15.3.1986, Vol. 10/No. 66 ist die Herstellung von mit Lot plattiertem Material und das Verbinden entsprechend plattierter Platten bekannt, bei dem auf das Material ein Pulver von als Lot geeigneten Metallkomponenten mittels Ultraschallschweißmethoden aufgebracht und so eine Lotschicht erzeugt wird. Wenn dagegen bereits das Lot als freitragende, flächenhaft ausgedehnte Folie vorliegt, muß zunächst ein entsprechend abgelängtes Folienstück exakt innerhalb der Fügefläche des Kontaktes positioniert werden. Anschließend kann die Folie beispielsweise durch Ultraschall auf der Fügefläche punktuell angeschweißt werden. Zu diesem Zweck muß die Folie zunächst exakt innerhalb der Fügefläche des Kontaktes positioniert werden, so daß sie anschließend insbesondere durch Ultraschall auf der Fügefläche punktuell angeschweißt werden kann. Bei späteren Arbeitsgängen zum Kontaktieren des Kontaktstückes wird dann die exakt angeheftete Lotfolie aufgeschmolzen und somit das Kontaktstück belotet.
Speziell für obige Arbeitsverfahren wurden bisher in einem separaten Fertigungsschritt einzelne Plättchen vorgegebener Dimensionierung durch Ausstanzen aus einer großflächigen Folie oder dergleichen Verfahren separat hergestellt. Zum eigentlichen Ultraschall-Schweißen mußten die Plättchen vereinzelt und separat über Zuführ- und Positioniereinrichtungen dem Ultraschall-Schweißgerät zugeführt werden.
Ähnliche Probleme ergeben sich auch beim Fügen von Teilen aus Kunststoff, die flächenhaft ausgedehnt sind. Solche Teile werden beispielsweise in zusammenhängenden Teilen durch Spritzgießen hergestellt, anschließend getrennt und ebenfalls vereinzelt. Auch in diesem Fall ist das Handling relativ kompliziert.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Fügen und/oder Schweißen der eingangs genannten Art hinsichtlich einer exakten Handhabung der Teile die flächenhaft ausgedehnt sind und exakt positioniert werden müssen, zu vereinfachen.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das flächenhafte Halbzeug als Vielfachteil in bandförmiger und/oder verketteter Form verwendet wird und daß durch die Ultraschalleinwirkung mit dem Fügen und/oder Schweißen gleichermaßen eine Vereinzelung des Vielfachteiles erfolgt.
Eine erste vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens besteht beim Anschweißen von Lotfolien auf Kontakt­ stücken. Dabei wird ein Lotfolienband jeweils abschnittsweise und intermittierend einer Einrichtung zum Ultraschall-Metall- Schweißen zugeführt.
Als Halbzeug bei obiger Anwendung weist die Lotfolie als Streifen vorgegebener Breite Sollbruchstellen auf. Die Soll­ bruchstellen können Einkerbungen oder Ausstanzungen in dem Streifen sein.
Eine zweite vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens besteht im Fügen von Kunststoffteilen. Auch in diesem Fall wird einer Einrichtung zum Ultraschall-Kunststoffschweißen ein Band der verketteten Fügeteile jeweils abschnittsweise zugeführt. Das Halbzeug besteht also in diesem Fall aus miteinander verketteten Kunststoffteilen, wie sie vorteilhafterweise bei der Fertigung durch Spritztechnik bereits vorliegen. Dabei realisieren die Spritzstege die Sollbruchstellen für die Vereinzelung.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungs­ beispielen. Es zeigt
Fig. 1 die Draufsicht auf eine bisher zum Löten von Kontakt­ stücken verwendete Kontaktfolie,
Fig. 2 und Fig. 3 in perspektivischer Darstellung als Lotfolie verwendetes Halbzeug gemäß der Erfindung,
Fig. 4 das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgende Verschweißen des Metallfolien-Halbzeuges unter gleichzeitigem Vereinzeln und
Fig. 5 in der Draufsicht als Halbzeug verkettete Kunststoffteile zur analogen Anwendung beim Kunststoffügen,
Fig. 6 das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgende Fugen des Kunststoff-Halbzeuges unter gleichzeitigem Vereinzeln.
In Fig. 1 ist ein auf ein nicht dargestelltes Kontakt­ stück aufzuschweißendes Plättchen mit den Abmessungen A und B mit 1 gekennzeichnet. Derartige Plättchen werden bisher üblicherweise aus einer großflächigen Folie ausgestanzt oder ausgeschnitten und im vereinzelten Zustand separat einer Ultraschall-Schweißmaschine zugeführt. Bei diesbezüglichen Fertigungsanlagen sind dafür aufwendige Zuführ- und Positioniereinrichtungen notwendig.
In Fig. 2 und Fig. 3 kennzeichnet 10 bzw. 20 einen gesamten Streifen mit der Breite B. Diese Streifen 10 bzw. 20 sind im Abstandsmaß A jeweils mit einer Sollbruchstelle versehen, so daß einzelne Plättchen 1 entsprechend Fig. 1 definiert werden. In Fig. 2 ist die Sollbruchstelle jeweils durch Kerben 11, in Fig. 3 durch Ausstanzungen 21 realisiert. Es wird so­ mit das Längenmaß des Lotplättchens genau eingehalten.
In Fig. 4 ist eine Werkzeuganordnung 40 zum Ultraschall-Metall­ schweißen dargestellt, die aus einer in Horizontalrichtung schwingenden Ultraschall-Sonotrode 41 und einem zugehörigen Amboß 42 als Aufnahmewerkzeug für die Werkstücke besteht. Letztere sind ein Kontaktstück 5 mit darauf als Lotfolie anzuheftendem Plättchen 1. Zu diesem Zweck wird der mit den Sollbruchstellen 11 bzw. 21 versehene Streifen 10 bzw. 20 so unter die Sonotrode 41 geführt, daß durch die Ultraschall- Schwingungen beim Schweißen die Sollbruchstellen 11 bzw. 21 aufreißen und somit nur das Plättchen 1 mit der Schweißstelle 45 auf dem Kontaktstück 5 angeschweißt wird.
Ein sinngemäß gleicher Vorgang kann beim Ultraschall- Fügen bzw. -Schweißen von Kunststoffteilen erfolgen. Dazu sind gemäß Fig. 5 als Halbzeug einzelne Kunststoffteile 3 vorgegebener Geometrie zu Vielfachteilen 30 verkettet. Letzteres erfolgt üblicherweise bereits beim Fertigungsvorgang durch Spritzgießen oder dergleichen, wobei bisher die Teile anschließend wieder mechanisch vereinzelt wurden. Nunmehr kann ein solches streifenförmiges Vielfachteil 30, bei dem die Einzelteile 3 nur durch schmale Stege 31 verbunden sind, als Gesamtes einer Bearbeitungseinrichtung zugeführt werden.
In Fig. 6 ist eine Werkzeuganordnung 60 zum Ultraschall-Fügen bzw. -Schweißen dargestellt, die im wesentlichen aus einer in Vertikalrichtung schwingenden Ultraschall-Sonotrode 61 besteht. Speziell beim Fügen wird das einzelne Kunststoffteil 3 beispiels­ weise mit einem großvolumigen Kunststoffteil 6 verbunden, wobei für diesen spezifischen Anwendungsfall kein separater Amboß als zusätzliches Aufnahmewerkzeug notwendig ist. Letzteres ist nur dann erforderlich, wenn die zu fügenden Teile etwa gleiche Größe haben. Der Werkzeuganordnung 60 wird ein Streifen 30 der über die Spitzstege 31 verketteten Kunststoffteile 3 zugeführt. Die Ultraschall-Schwingungen bei der Auflage der Sonotrode 61, die an ihrer Arbeitsfläche vorteilhafterweise strukturiert ist, reißen beim eigentlichen Fügevorgang bereits die Spritzstege 31 auf, so daß nur ein einzelnes Kunststoffteil 3 mit dem anderen Werkstückteil 6 verbunden wird.
Mit obigem Verfahren ist also eine Vereinzelung von als Halbzeug zugeführten Vielfachteilen realisiert, ohne daß separate Zuführ- und/oder Positioniereinrichtungen für die Weiterverarbeitung notwendig wären. Insbesondere das Kontaktstück 5 mit dem entsprechend aufgeschweißten Lotplättchen 1 kann nunmehr separat gehandhabt werden, wobei die angeheftete Lotfolie aufgeschmolzen wird, so daß das Kontaktstück an seiner Fügefläche zur weiteren Verarbeitung belotet wird. Entsprechendes gilt für Kunststoffteile.

Claims (6)

1. Verfahren zum Fügen und Schweißen von Teilen durch Ultraschall, wobei wenigstens ein Teil als flächenhaft aus­ gedehntes Halbzeug vorliegt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das flächenhaft ausgedehnte Halbzeug als Vielfachteil in bandförmiger und/oder verketteter Form als Lotfolie verwendet wird und daß durch die Ultraschall-Einwirkung mit dem Fügen und/oder Schweißen gleichermaßen eine Vereinzelung des Vielfachteiles erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwendung zum Aufschweißen von Lotfolien auf Kon­ taktstücke.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß einer Einrichtung zum Metallschweißen ein Lotfolienband jeweils abschnittsweise und intermittierend zugeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwendung zum Fügen von Kunststoffteilen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß einer Einrichtung zum Kunststoffügen die verketteten Kunststoffteile als Streifen jeweils ab­ schnittsweise und intermittierend zugeführt werden.
6. Halbzeug aus Lotfolie zur Verwendung bei einem Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lotfolie (1) als Streifen (10, 20) vorgegebener Breite im Abstand (A) Sollbruchstellen (21, 22) aufweist.
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