DE4406818C1 - Method and device for welding at least metal parts - Google Patents

Method and device for welding at least metal parts

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DE4406818C1 DE19944406818 DE4406818A DE4406818C1 DE 4406818 C1 DE4406818 C1 DE 4406818C1 DE 19944406818 DE19944406818 DE 19944406818 DE 4406818 A DE4406818 A DE 4406818A DE 4406818 C1 DE4406818 C1 DE 4406818C1
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Abstract

The invention concerns a method and a device for welding at least metal parts by means of ultrasound energy transmitted by a sonotrode (12) or a sonotrode head (14) of an ultrasound welding device. The sonotrode (12) or sonotrode head (14) is set in torsional oscillation to allow metal parts to be welded in a space-saving manner.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verschweißen von zumindest Metallteilen mittels von einer Sonotrode bzw. einem Sonotrodenkopf einer Ultraschallschweißvorrichtung übertragener Ultraschallenergie. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Verschweißen von zumindest Metallteilen mittels Ultraschallenergie umfassend eine Sonotro­ de mit zumindest einer dieser zugeordneten Gegenelektrode, wobei die zu verschweißenden Metallteile zwischen zumindest Abschnitten der Sonotrode und der Gegenelektrode anordbar sind, die gegebenenfalls Begrenzungen eines Verdichtungs- bzw. Schweißraums bilden, der von zumindest einer Seite zugänglich ist.The invention relates to a method for welding at least metal parts by means of a sonotrode or a sonotrode head of an ultrasonic welding device transmitted ultrasound energy. Furthermore, the invention relates to a device for Welding of at least metal parts using ultrasound energy comprising a Sonotro de with at least one associated counter electrode, the ones to be welded Metal parts can be arranged between at least sections of the sonotrode and the counter electrode are, which may form boundaries of a compression or welding space, the is accessible from at least one side.

Entsprechende Verfahren bzw. Ultraschallschweißvorrichtungen sind beispielhaft der DE 31 51 151 A1, der EP 0 143 936 B1 oder der DE 39 35 335 C1 zu entnehmen. Dabei wird die Sonotrode in Längsschwingung versetzt, wobei der wirksame Verdichtungsraum zum Verschweißen von Litzen sich in Längsrichtung der Sonotrode erstreckt. Dies bedeutet, daß das Einlegen bzw. Entfernen von Litzenenden raumgreifend ist. Zwar ist den den Fig. 3 und 4 zu entnehmenden Ausführungsbeispielen der EP 0 143 936 B1 bereits der Gedanke zu entnehmen, den Verdichtungsraum senkrecht zur Längsachse der Sonotrode auszurichten, entlang der die Sonotrode in Längsschwingung angeregt wird. Hiermit kann jedoch ein Metallschweißen nicht erfolgen. Corresponding methods or ultrasonic welding devices can be found, for example, in DE 31 51 151 A1, EP 0 143 936 B1 or DE 39 35 335 C1. The sonotrode is set in longitudinal vibration, the effective compression space for welding strands extending in the longitudinal direction of the sonotrode. This means that the insertion or removal of stranded wires takes up a lot of space. Although the FIGS. 3 and 4 already can be seen to be taken embodiments of EP 0143936 B1 of the idea to align the compression chamber perpendicular to the longitudinal axis of the sonotrode, along which the sonotrode is excited in the longitudinal vibration. However, this cannot be used for metal welding.

Mit einer der DE 39 35 335 C1 zu entnehmenden Ultraschallschweißvorrichtung können sowohl Metallteile als auch Kunststoffteile verschweißt werden. Hierzu werden die zu verschweißenden Metallteile parallel zur Schwingungsrichtung der Sonotrode und die Kunststoffteile senkrecht hierzu ausgerichtet. Stirnseitig begrenzt die Sonotrode einen Verdichtungsraum, in den die Kunststoffteile einbringbar sind, wohingegen in bekannter Weise entlang eines Umfangsabschnitts der Sonotrode der Verdichtungsraum für die Metall­ teile verläuft. Aus der SU 302 203 ist eine Vorrichtung zum Ultraschallschweißen mit rotierendem Schwinger bekannt.With an ultrasonic welding device that can be found in DE 39 35 335 C1 both metal parts and plastic parts are welded. For this, the welding metal parts parallel to the direction of vibration of the sonotrode and the Plastic parts aligned perpendicular to this. The sonotrode limits one end Compression room into which the plastic parts can be inserted, whereas in a known one Way along a peripheral portion of the sonotrode of the compression space for the metal parts runs. From SU 302 203 is a device for ultrasonic welding rotating vibrator known.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, mit der platzsparend ein Verschweißen von Metallteilen möglich ist. Dabei soll den Schweißbedingungen entsprechend gegebenen­ falls von unterschiedlichen Bereichen der Sonotrode Ultraschallenergie abgenommen werden können. Auch soll gegebenenfalls die Möglichkeit gegeben sein, nicht nur Metallteile, sondern auch Kunststoffteile zu verschweißen.The problem underlying the present invention is a method and a device of the type mentioned at the outset, with which space-saving welding of metal parts is possible. The welding conditions should be given accordingly if ultrasonic energy is taken from different areas of the sonotrode can. The possibility should also be given, not only metal parts, but also to weld plastic parts.

Verfahrensmäßig wird das Problem dadurch gelöst, daß zur Übertragung der Ultraschallener­ gie die Sonotrode bzw. der Sonotrodenkopf in Drehschwingung wie Torsionsschwingung versetzt wird. Dabei kann die Ultraschallenergie von der Sonotrode bzw. dem Sonotrodenkopf umfangsseitig und/oder stirnseitig abgenommen werden.In procedural terms, the problem is solved in that the ultrasound is used to transmit gie the sonotrode or the sonotrode head in torsional vibration like torsional vibration is transferred. The ultrasound energy can come from the sonotrode or the sonotrode head can be removed circumferentially and / or at the end.

Sofern ein umfangsseitiger Abschnitt der Sonotrode einen Elektrodenabschnitt für zu ver­ schweißende Metallteile bildet, kann ein Verdichtung- bzw. Schweißraum ausgebildet werden, der senkrecht zur Sonotrodenlängsachse verläuft. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß die Metallteile seitlich von der Sonotrode her in den Verdichtung- bzw. Schweißraum eingebracht werden können, wodurch eine einfache Handhabung gewährleistet ist.If a peripheral section of the sonotrode has an electrode section for ver forms welding metal parts, a compression or welding space can be formed, which runs perpendicular to the longitudinal axis of the sonotrode. This has the advantage that the Metal parts are inserted laterally from the sonotrode into the compression or welding chamber can be, which ensures easy handling.

Stirnseitige Elektrodenabschnitte, die im peripheren Bereich der Stirnfläche verlaufen, ermöglichen auf einfache Weise ein Verschweißen entlang eines Kreises, z. B. zum Ver­ schließen von Metallgefäßen, oder ein Linien- oder Punktschweißen. Entsprechend der zu erfüllenden Schweißaufgaben ist die Stirnfläche der Sonotrode in den gewünschten Bereichen strukturiert. End-face electrode sections that run in the peripheral area of the end face, enable welding in a simple manner along a circle, e.g. B. Ver closing of metal vessels, or a line or spot welding. According to the fulfilling welding tasks is the end face of the sonotrode in the desired areas structured.  

Ferner zeichnet sich das Verfahren, wobei die Sonotrode über einen Konverter angeregt wird, dadurch aus, daß die Sonotrode über den Konverter in Längsschwingung angeregt wird, die durch Formgebung und/oder Materialwahl der Sonotrode oder eines Abschnitts dieser in die Dreh- bzw. Torsionsschwingungen selbsttätig umgesetzt wird.The method is also distinguished, the sonotrode being excited via a converter, characterized in that the sonotrode is excited by the converter in longitudinal vibration, the by shaping and / or choosing the material of the sonotrode or a section thereof in the Torsional or torsional vibrations is implemented automatically.

Erfindungsgemäß wird der die Ultraschallenergie applizierende Bereich der Sonotrode in Drehschwingungen dadurch angeregt, daß der Sonotrode selbst über den Konverter eine Längsschwingung aufgeprägt wird, die jedoch durch Schwächung des Materials teilweise von einer Dreh- bzw. Rotationsschwingung überlagert wird, die ihrerseits in dem Bereich der Sonotrode, in dem die Ultraschallenergie abgenommen wird, vorherrscht.According to the invention, the area of the sonotrode that applies the ultrasonic energy is in Torsional vibrations excited by the fact that the sonotrode itself via the converter Longitudinal vibration is impressed, which, however, partially due to weakening of the material a torsional or rotational vibration is superimposed, which in turn in the area of Sonotrode, in which the ultrasonic energy is extracted, prevails.

Eine Vorrichtung zum Verschweißen von zumindest Metallteilen mittels Ultraschallenergie umfassend eine Sonotrode mit zumindest einer dieser zugeordneten Gegenelektrode der eingangs beschriebenen Art zeichnet sich dadurch aus, daß die Sonotrode zumindest an ihrem freien Ende (Sonotrodenkopf) ein um eine Drehachse schwingender Drehschwinger wie Torsionsschwinger ist. Dabei fällt die Drehachse mit der Längsachse der Sonotrode zu­ sammen.A device for welding at least metal parts using ultrasonic energy comprising a sonotrode with at least one counter electrode associated therewith Characterized above is characterized in that the sonotrode at least on its free end (sonotrode head) a rotating oscillator like an oscillating axis Is torsional vibrator. The axis of rotation coincides with the longitudinal axis of the sonotrode together.

Um auf einfache Weise eine Dreh- bzw. Torsionsschwingung zu erzeugen, sieht eine beson­ ders hervorzuhebende Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Sonotrode einen hohlzylin­ drischen Endabschnitt aufweist, dessen senkrecht zur Sonotrodenlängsachse verlaufende freie Endfläche als eine die Ultraschallenergie übertragende Scheibe ausgebildet ist, und daß die Seitenwandungen des Endabschnitts Längsschlitze derart aufweisen, daß eine auf den Abschnitt aufgeprägte Längsschwingung in eine Dreh- bzw. Torsionsschwingung der Scheibe umwandelbar ist. Dabei verlaufen die Längsschlitze unter einem Winkel zur Längsachse der Sonotrode.In order to generate a torsional vibration in a simple way, one particular ders to be emphasized embodiment of the invention that the sonotrode a hollow cylin has end portion, the free perpendicular to the longitudinal axis of the sonotrode End face is designed as a disk transmitting the ultrasonic energy, and that the Side walls of the end portion have longitudinal slots such that one on the Section impressed longitudinal vibration in a torsional or torsional vibration of the disc is convertible. The longitudinal slots run at an angle to the longitudinal axis of the Sonotrode.

Durch diese Maßnahmen kann eine übliche Ultraschallschweißvorrichtung benutzt werden, bei der der Sonotrode über einen Konverter eine Längsschwingung aufgeprägt wird. Diese wird aufgrund der Materialschwächung im Bereich des Sonotrodenkopfes in eine Drehschwingung umgewandelt, so daß die vordere, vorzugsweise als Kreisscheibe ausgebildete Begrenzung, die aus Vollmaterial besteht, eine im wesentlichen reine Dreh- bzw. Torsionsschwingung ausübt. A conventional ultrasonic welding device can be used by these measures a longitudinal vibration is impressed on the sonotrode via a converter. This will due to the weakening of material in the area of the sonotrode head into a torsional vibration converted so that the front boundary, preferably designed as a circular disc, which consists of solid material, an essentially pure torsional vibration exercises.  

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Sonotrodenkopf Quaderform aufweisen, wobei ein erster Abschnitt zum Verschweißen von Metallteilen sich in etwa entlang eines Bogens eines Radius erstreckt, der von der Drehachse ausgeht, und daß der Sonotrodenkopf einen in etwa senkrecht zu dem ersten Abschnitt verlaufenden zweiten Abschnitt aufweist, der Elektrode für Kunststoffschweißen ist. Dabei kann sowohl dem ersten als auch dem zweiten Abschnitt jeweils eine Gegenelektrode zugeordnet sein, die zumindest abschnittsweise einen Schweißraum bzw. -spalt begrenzt.In a further embodiment of the invention, the sonotrode head can have a cuboid shape, wherein a first section for welding metal parts approximately along a Arc of a radius extending from the axis of rotation, and that the sonotrode head has a second section running approximately perpendicular to the first section, the Electrode for plastic welding is. Both the first and the second Section each be assigned a counter electrode, which at least in sections a Welding space or gap limited.

Vorzugsweise weist der Sonotrodenkopf zwei symmetrisch zu seiner Mittelachse angeordnete zweite Abschnitte auf, denen jeweils eine Gegenelektrode zugeordnet ist.The sonotrode head preferably has two arranged symmetrically to its central axis second sections, each of which is assigned a counter electrode.

Nach einem weiteren besonders hervorzuhebenden Merkmal der Erfindung ist der Sonotro­ denkopf eine eine freie Stirnfläche aufweisende Kreisscheibe, über die umfangsseitig und/oder stirnseitig Ultraschallenergie übertragbar ist. Dabei kann die Stirnfläche peripher zumindest abschnittsweise als ein Ultraschallenergie übertragender Elektrodenbereich ausgebildet sein. Gegebenenfalls kann die Stirnfläche umfangsseitig umlaufend als Gegenelektrode wirken.According to another feature of the invention that is particularly noteworthy is the Sonotro denkopf a circular disk having a free end face, over the circumferential side and / or Ultrasonic energy can be transmitted at the front. The end face can at least be peripheral be designed in sections as an electrode area transmitting ultrasonic energy. If necessary, the end face can act circumferentially as a counter electrode.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiel.Further details, advantages and features of the invention result not only from the Claims, the features to be extracted from these - individually and / or in combination -, but also from the following description of the drawing preferred embodiment.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Konverter mit Sonotrode einer Ultraschallschweiß­ vorrichtung, Fig. 1 is a plan view of apparatus to a converter with an ultrasonic welding horn,

Fig. 2 im Ausschnitt und in Seitenansicht eine Sonotrode mit einen Schweißraum begrenzenden Schiebern, Figure 2 is a sonotrode limiting in detail and in a side view with a welding chamber slides.,

Fig. 3 eine Vorderansicht der Anordnung gemäß Fig. 2, Fig. 3 is a front view of the arrangement according to Fig. 2,

Fig. 4 im Ausschnitt und in Seitenansicht eine weitere Ausführungsform einer Sonotrode, Fig. 4 a detail and in side view a further embodiment of a sonotrode,

Fig. 5-7 verschiedene Ausführungsformen der Stirnfläche der Sonotrode gemäß Fig. 4 und Fig. 5-7 different embodiments of the end face of the sonotrode according to Fig. 4 and

Fig. 8 in Vorderansicht eine weitere Ausführungsform eines Sonotrodenkopfes zum Verschweißen von sowohl Metall- als Kunststoffteilen. Fig. 8 in front view a further embodiment of a sonotrode head for welding both metal and plastic parts.

In Fig. 1 ist in Draufsicht rein prinzipiell ein Konverter (10) einer üblichen Ultraschall­ schweißvorrichtung mit von diesem anzuregender Sonotrode (12) dargestellt, die stirnseitig eine Scheibe (14), einen sogenannten Sonotrodenkopf aufweist, über die in nachstehend be­ schriebener Art Ultraschallenergie auf zu verschweißende Metallteile abgegeben wird.In Fig. 1 is a top view of a converter ( 10 ) of a conventional ultrasonic welding device with this to be excited sonotrode ( 12 ), which has a disk ( 14 ), a so-called sonotrode head, on the front in the type described below on ultrasonic energy metal parts to be welded is delivered.

Der Konverter prägt in gewohnter Weise auf die Sonotrode (12) eine Längsschwingung (Pfeil (16)) auf, die jedoch am Sonotrodenkopf (14) als Dreh- bzw. Torsionsschwingung in Er­ scheinung tritt. Die Achse (18) der Drehschwingung fällt dabei mit der Längsachse der Sonotrode (12) zusammen.The converter embosses a longitudinal vibration (arrow ( 16 )) on the sonotrode ( 12 ) in the usual way, but which appears on the sonotrode head ( 14 ) as a torsional or torsional vibration. The axis ( 18 ) of the torsional vibration coincides with the longitudinal axis of the sonotrode ( 12 ).

Um die Längsschwingung (16) in die Torsionsschwingung zu konvertieren, ist die Sonotrode (12) als topfförmiger Hohlzylinder ausgebildet, dessen Seitenwandung (20) schräg zur Längsachse (18) der Sonotrode verlaufende Materialschwächungen wie Schlitze (22) aufweist.In order to convert the longitudinal vibration ( 16 ) into the torsional vibration, the sonotrode ( 12 ) is designed as a cup-shaped hollow cylinder, the side wall ( 20 ) of which has material weakenings such as slots ( 22 ) that run obliquely to the longitudinal axis ( 18 ) of the sonotrode.

Hierdurch bedingt überlagert sich zu der Translationsschwingung eine Drehschwingung, die im Sonotrodenkopf (14) zum Übertragen der Ultraschallenergie wirksam wird.As a result of this, a torsional vibration is superimposed on the translation vibration, which is effective in the sonotrode head ( 14 ) for transmitting the ultrasound energy.

Bei dem Sonotrodenkopf (14) handelt es sich vorzugsweise um eine massive Scheibe, die in den Bereichen, also sowohl umfangsseitig als auch stirnseitig strukturiert ist, in denen Ultraschallenergie abgenommen werden soll.The sonotrode head ( 14 ) is preferably a solid disk which is structured in the regions, that is to say both on the circumferential side and on the end face, in which ultrasonic energy is to be taken off.

Dadurch, daß der Sonotrodenkopf (14) in Drehschwingung (Pfeile (24) und (26) in Fig. 3) versetzt wird, kann zum Verschweißen von Metallteilen ein Verdichtungs- bzw. Schweißraum (28) ausgebildet werden, der seitlich von der Sonotrode (12) zugänglich ist; denn den senk­ recht zur Längsachse (18) und damit Drehachse des Sonotrodenkopfs (14) sich innerhalb des Verdichtungs- bzw. Schweißraums (28) erstreckenden Metallteilen wird entlang ihrer Längen­ erstreckung durch die Torsionsbewegung des Sonotrodenkopfs (14) die zum Verschweißen erforderliche Ultraschallenergie appliziert.Because the sonotrode head ( 14 ) is set in torsional vibration (arrows ( 24 ) and ( 26 ) in Fig. 3), a compression or welding space ( 28 ) can be formed for welding metal parts, which is laterally from the sonotrode ( 12 ) is accessible; Because the metal parts extending perpendicular to the longitudinal axis ( 18 ) and thus the axis of rotation of the sonotrode head ( 14 ) within the compression or welding space ( 28 ) are applied along their lengths by the torsional movement of the sonotrode head ( 14 ) the ultrasonic energy required for welding.

Um den Verdichtungsraum (28) umfangsseitig zu begrenzen, verläuft eine von einem Schieber (30) gebildete Begrenzungsfläche (32) parallel zur Stirnfläche (34) des Sonotroden­ kopfs (14), wohingegen die verbleibenden Flächen (36) und (38) von weiteren Schiebern (40) und (42) gebildet werden. Dabei handelt es sich bei dem Schieber (42) um ein innerhalb des Schiebers (30) verstellbares Element, welches an der Begrenzungsfläche (36) des Schiebers (40) bei geschlossenem Verdichtungs- bzw. Schweißraum (28) anliegt. Der Schieber (40) selbst ist parallel zur Längsachse (18) der Sonotrode (12) verschiebbar, wie die Fig. 2 verdeutlicht.In order to limit the compression space ( 28 ) on the circumference, a boundary surface ( 32 ) formed by a slide ( 30 ) runs parallel to the end face ( 34 ) of the sonotrode head ( 14 ), whereas the remaining surfaces ( 36 ) and ( 38 ) of further sliders ( 40 ) and ( 42 ) are formed. The slide ( 42 ) is an element which is adjustable within the slide ( 30 ) and which bears against the boundary surface ( 36 ) of the slide ( 40 ) when the compression or welding chamber ( 28 ) is closed. The slide ( 40 ) itself can be moved parallel to the longitudinal axis ( 18 ) of the sonotrode ( 12 ), as shown in FIG. 2.

Wie die Fig. 3 zeigt, muß der Sonotrodenkopf (14) nicht zwingenderweise eine Kreisscheibe darstellen. Vielmehr kann der Sonotrodenkopf (14) auch eine Quaderform besitzen, wie anhand der Fig. 8 verdeutlicht ist.As FIG. 3 shows, the sonotrode (14) must not necessarily represent as a circular disk. Rather, the sonotrode head ( 14 ) can also have a cuboid shape, as is illustrated in FIG. 8.

Sofern jedoch - wie bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 4 bis 7 - der Sonotrodenkopf (14) eine Kreisscheibe darstellt, besteht die Möglichkeit, daß nicht nur umfangsseitig, also entlang des parallel zur Längsachse (18) verlaufenden Randes (44), sondern auch die Stirn­ fläche (34) zumindest abschnittsweise als Elektrode ausgebildet ist, über die Ultraschallen­ ergie abnehmbar ist.However, if - as in the exemplary embodiments of FIGS. 4 to 7 - the sonotrode head ( 14 ) represents a circular disk, there is the possibility that not only the peripheral side, i.e. along the edge ( 44 ) running parallel to the longitudinal axis ( 18 ), but also that End face ( 34 ) is at least partially designed as an electrode, via which ultrasound energy can be removed.

So können gemäß der Ausführungsbeispiele der Fig. 5 bis 7 entlang des Umfangs der Stirn­ fläche (34) Abschnitte (46), (48), (50) und (52) als Elektroden ausgebildet sein, um ein punktuelles Schweißen zu ermöglichen.Thus, the embodiments of Fig. 5 may be (50) and (52) formed to 7 area along the circumference of the end (34) sections (46), (48) as an electrode to enable a punctual welding according.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 erstrecken sich peripher entlang der Stirnfläche (34) insgesamt drei einem Bogenabschnitt folgende Elektroden (54), (56), (58), wobei der Radius der Bogenabschnitte (54), (56), (58) mit der Drehachse (18) bzw. Längsachse der Sonotrode (12) zusammenfällt.In the embodiment of FIG. 6, a total of three electrodes ( 54 ), ( 56 ), ( 58 ) extend peripherally along the end face ( 34 ), the radius of the arc sections ( 54 ), ( 56 ), ( 58 ) coincides with the axis of rotation ( 18 ) or longitudinal axis of the sonotrode ( 12 ).

Schließlich besteht nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 die Möglichkeit, die Stirnfläche (34) peripher umlaufend als Elektrode (60) auszubilden, um z. B. Dosen durch Ultraschall­ schweißen zu verschließen. Finally, according to the embodiment of FIG. 7, it is possible to design the end face ( 34 ) peripherally circumferentially as an electrode ( 60 ) in order, for. B. sealing cans by ultrasonic welding.

Anhand des Ausführungsbeispiels der Fig. 8 soll verdeutlicht werden, daß mit der erfindungs­ gemäßen Ultraschallschweißvorrichtung sowohl Metallteile als auch Kunststoffteile ver­ schweißt werden können, also eine Lehre realisierbar ist, wie diese der DE 39 35 335 C1 zu entnehmen ist.On the basis of the embodiment of Fig. 8 will be clear that with the fiction, modern ultrasonic welding device both metal parts and plastic parts ver welded can be, can be realized therefore a teaching of how this is to be found in DE 39 35 335 C1.

Der eine Quaderform aufweisende Sonotrodenkopf (14) ist um seine Längs- und Drehachse (18) drehbar (Pfeile (24), (26)). Dabei erstreckt sich die Seitenrandfläche (44) in etwa entlang eines Bogens mit einem Radius, der von der Drehachse (18) ausgeht.The sonotrode head ( 14 ), which has a cuboid shape, can be rotated about its longitudinal and rotational axis ( 18 ) (arrows ( 24 ), ( 26 )). The side edge surface ( 44 ) extends approximately along an arc with a radius that starts from the axis of rotation ( 18 ).

Der Randabschnitt (44) stellt daher eine Elektrode zum Verschweißen von Metallteilen (62) dar, der auf dem Sonotrodenkopf (14) gegenüberliegender Seite eine Gegenelektrode (64) in gewohnter Weise zugeordnet ist.The edge section ( 44 ) therefore represents an electrode for welding metal parts ( 62 ), to which a counter electrode ( 64 ) is assigned in the usual way on the opposite side of the sonotrode head ( 14 ).

Von den Seitenrändern (66) und (68), die in etwa senkrecht zu dem oberen Randabschnitt (44) verlaufen, gehen nun Abschnitte (70) und (72) aus, die Begrenzungen für Verdichtungs­ räume (74) und (76) bilden, in denen Kunststoffteile verschweißt werden können. Um die Verdichtungsräume bzw. Schweißräume (74), (76) zu verschließen, sind um Achsen (78) und (80) verschwenkbare Arme (82) und (84) vorhanden, die über einen Zylindermechanismus verschwenkt werden. Hierdurch bedingt kann ein synchrones Öffnen und Schließen der Schweißräume (74), (76) zum Einbringen bzw. Entfernen der zu verschweißenden Kunststoff­ teile erfolgen.From the side edges ( 66 ) and ( 68 ), which run approximately perpendicular to the upper edge section ( 44 ), sections ( 70 ) and ( 72 ) now emanate, which form boundaries for compression spaces ( 74 ) and ( 76 ), in which plastic parts can be welded. In order to close the compression spaces or welding spaces ( 74 ), ( 76 ), there are arms ( 82 ) and ( 84 ) which can be pivoted about axes ( 78 ) and ( 80 ) and which are pivoted via a cylinder mechanism. As a result, a synchronous opening and closing of the welding spaces ( 74 ), ( 76 ) for introducing or removing the plastic parts to be welded can take place.

Claims (15)

1. Verfahren zum Verschweißen von zumindest Metallteilen mittels von einer Sonotrode (12) bzw. einem Sonotrodenkopf (14) einer Ultraschallschweißvorrichtung über­ tragener Ultraschallenergie, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung der Ultraschallenergie die Sonotrode (12) bzw. der Sonotroden­ kopf (14) in Drehschwingung versetzt wird.1. A method for welding at least metal parts by means of a sonotrode ( 12 ) or a sonotrode head ( 14 ) of an ultrasonic welding device via transmitted ultrasound energy, characterized in that the sonotrode ( 12 ) or the sonotrode head ( 14 ) in for transmitting the ultrasound energy Torsional vibration is offset. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrode (12) bzw. der Sonotrodenkopf (14) in Torsionsschwingung versetzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the sonotrode ( 12 ) or the sonotrode head ( 14 ) is set in torsional vibration. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallenergie von der Sonotrode (12) bzw. dem Sonotrodenkopf (14) umfangsseitig und/oder stirnseitig übertragen wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the ultrasonic energy from the sonotrode ( 12 ) or the sonotrode head ( 14 ) is transmitted circumferentially and / or on the end face. 4. Verfahren nach zumindest Anspruch 1, wobei die Sonotrode (12) über einen Konver­ ter (10) angeregt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrode über den Konverter (10) in Längsschwingung angeregt wird, die durch Formgebung und/oder Materialwahl der Sonotrode (12) oder eines Abschnitts von dieser selbsttätig in die Dreh- bzw. Torsionsschwingungen umgesetzt wird.4. The method according to at least claim 1, wherein the sonotrode ( 12 ) via a converter ter ( 10 ) is excited, characterized in that the sonotrode is excited via the converter ( 10 ) in longitudinal oscillation by the shape and / or choice of material of the sonotrode ( 12 ) or a section of this is automatically converted into the torsional or torsional vibrations. 5. Vorrichtung zum Verschweißen von Metallteilen (62) mittels Ultraschall umfassend eine Sonotrode (12, 14) mit zumindest einer dieser zugeordneten Gegenelektrode (30, 40, 42, 64), wobei die zu verschweißenden Metallteile zwischen zumindest Abschnit­ ten der Sonotrode und der Gegenelektrode anordbar sind, in denen gegebenenfalls Begren­ zungen eines Verdichtungs- bzw. Schweißraums (28) gebildet sind, der von zumindest einer Seite zugänglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrode (12) zumindest an ihrem freien Ende (Sonotrodenkopf (14)) ein um eine Drehachse schwingender Dreh- oder Torsionsschwinger ist.5. Device for welding metal parts ( 62 ) by means of ultrasound comprising a sonotrode ( 12 , 14 ) with at least one associated counter electrode ( 30 , 40 , 42 , 64 ), the metal parts to be welded between at least sections of the sonotrode and the counter electrode can be arranged, in which, if necessary, limits of a compression or welding chamber ( 28 ) are formed, which are accessible from at least one side, characterized in that the sonotrode ( 12 ) at least at its free end (sonotrode head ( 14 )) an axis of rotation is an oscillating rotary or torsional oscillator. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreh- bzw. Torsionsachse (18) mit der Längsachse der Sonotrode (12) zusammenfällt.6. The device according to claim 5, characterized in that the axis of rotation or torsion ( 18 ) coincides with the longitudinal axis of the sonotrode ( 12 ). 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Sonotrode (12, 14) und der Gegenelektrode (30, 40, 42, 64) zu­ mindest bereichsweise umgebene Verdichtungsraum (28) von zumindest einer parallel zur Sonotrodenlängsachse (18) ausgerichteten Seite zugänglich ist.7. The device according to claim 5, characterized in that of the sonotrode ( 12 , 14 ) and the counter electrode ( 30 , 40 , 42 , 64 ) at least partially surrounding compression space ( 28 ) of at least one parallel to the sonotrode longitudinal axis ( 18 ) aligned Page is accessible. 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrode (12) einen hohlzylindrischen Endabschnitt aufweist, dessen senk­ recht zur Sonotrodenlängsachse (18) verlaufende Fläche als die Ultraschallenergie übertragende Scheibe (14) ausgebildet ist, und daß die Seitenwandung des Endab­ schnitts Längsschlitze (22) derart aufweist, daß eine auf den Abschnitt aufgeprägte Längsschwingung in eine Torsions- bzw. Drehschwingung der Scheibe (14) um­ wandelbar ist. 8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sonotrode ( 12 ) has a hollow cylindrical end portion, the perpendicular to the longitudinal axis of the sonotrode ( 18 ) extending surface is designed as the ultrasonic energy-transmitting disc ( 14 ), and that the side wall of the end Sectional longitudinal slots ( 22 ) such that a longitudinal vibration impressed on the section into a torsional or torsional vibration of the disc ( 14 ) is convertible. 9. Vorrichtung nach zumindest Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsschlitze (22) unter einem Winkel zur Längsachse (18) der Sonotrode (12) angeordnet sind.9. The device according to at least claim 8, characterized in that the longitudinal slots ( 22 ) are arranged at an angle to the longitudinal axis ( 18 ) of the sonotrode ( 12 ). 10. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (14) eine Kreisscheibe ist.10. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the disc ( 14 ) is a circular disc. 11. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sonotrodenkopf (14) eine Quaderform aufweist und entlang seines Seiten­ randes (44) einen ersten Abschnitt als Elektrode zum Verschweißen von Metallteilen (62), der sich in etwa entlang eines Bogens eines Radius erstreckt, der von der Dreh­ bzw. Torsionsachse (18) ausgeht, und einen in etwa senkrecht zu dem ersten Abschnitt verlaufenden zweiten Abschnitt (70, 72) als Elektroden für Kunststoffschweißen aufweist.11. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sonotrode head ( 14 ) has a cuboid shape and along its side edge ( 44 ) has a first section as an electrode for welding metal parts ( 62 ), which is approximately along an arc of a radius extending from the axis of rotation or torsion ( 18 ) and having a second section ( 70 , 72 ) running approximately perpendicular to the first section as electrodes for plastic welding. 12. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Sonotrodenkopf (14) symmetrisch zu seiner Mittelachse jeweils ein zweiter Abschnitt (70, 72) ausgeht.12. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sonotrode head ( 14 ) symmetrically to its central axis in each case a second section ( 70 , 72 ). 13. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sonotrodenkopf (14) eine eine freie Stirnfläche (34) ,aufweisende Kreisscheibe ist, über die umfangsseitig und/oder stirnseitig Ultraschallenergie übertragbar ist.13. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sonotrode head ( 14 ) is a circular face having a free end face ( 34 ), via which peripheral and / or end face ultrasonic energy can be transmitted. 14. Vorrichtung nach zumindest Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (34) des Sonotrodenkopfes (14) peripher umlaufend als Elektrode (60) ausgebildet ist.14. The device according to at least claim 13, characterized in that the end face ( 34 ) of the sonotrode head ( 14 ) is formed peripherally circumferentially as an electrode ( 60 ). 15. Vorrichtung nach zumindest Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (34) des Sonotrodenkopfs (14) peripher zumindest abschnittsweise als ein Ultraschallenergie übertragender Elektrodenabschnitt (46, 48, 50, 52, 54, 56, 58) ausgebildet ist.15. The apparatus according to at least claim 13, characterized in that the end face ( 34 ) of the sonotrode head ( 14 ) is formed peripherally at least in sections as an electrode section ( 46 , 48 , 50 , 52 , 54 , 56 , 58 ) transmitting ultrasound energy.
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