DE60116189T2

DE60116189T2 - Vorrichtung zum Schweissen einer Spleissverbindung

Info

Publication number: DE60116189T2
Application number: DE60116189T
Authority: DE
Inventors: John Wnek; James A. Markus
Original assignee: Branson Ultrasonics Corp
Current assignee: Branson Ultrasonics Corp
Priority date: 2000-06-28
Filing date: 2001-06-19
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2021-06-20
Also published as: EP1168528A3; US6863205B2; MXPA01006340A; US20020000459A1; EP1168528A2; DE60116189D1; EP1168528B8; US6299052B1; JP3629225B2; EP1168528B1; JP2002192355A; ES2254291T3

Description

Die Erfindung betrifft eine Ultraschallschweißvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben derselben.
Eine Ultraschallschweißvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 9 ist aus der DE-A-4 429 684 bekannt. Hierdurch ist ein Verfahren zum Kompaktieren und nachfolgenden Ultraschallschweißen von elektrischen Drähten innerhalb einer Werkstückaufnahme offenbart. Nach dem Kompaktieren der Drähte wird ein typischer Parameter, der kennzeichnend für die Kompaktierung ist, gemessen oder von gemessenen Werten bestimmt. Der nachfolgende Schweißvorgang wird auf die gemessenen oder berechneten Parametern abgestimmt.
Die Verwendung von Vorrichtungen, die zum Ultraschallschweißen von elektrischen Leitern, vorzugsweise in Strangform geeignet sind, ist zu einem bevorzugten Verfahren zum Schweißen in der elektronischen Industrie geworden. Ein Ultraschallschweißer wird typischerweise mit einer Schweißspitze versehen, die eine Ultraschallvibration erzeugt, sowie mit einem Amboss als ein abgestimmtes Werkzeug. Der Amboss schließt eine Mehrzahl von Flächen ein, die jeweils entlang eines linearen Weges beweglich sind, um einen Raum zu definieren, in dem die Leiter auf verschiedene Dimensionen komprimiert werden können, während Ultraschallvibration auf sie angewandt wird. Wenn der Amboss geschlossen wird und die Leiter miteinander komprimiert werden, bilden die Flächen des Ambosses einen umfangsmäßig geschlossenen Raum. Wenn der Amboss offen ist, sind die Endflächen offengelassen, so dass die Leiter hindurchgelangen können.
Eine Vorrichtung dieser Art ist aus dem US-Patent 4 867 370 von Welter et al. (Welter'370) bekannt, wobei Vorbereitungen für unterschiedlich dimensionierte Drähte getroffen sind, die miteinander verschweißt werden sollen, während um die Leiter ein enger Griff gehalten wird.
Die 1-4 dieser Anmeldung verdeutlichen eine Betriebsweise von Welter'370, die damit beginnt, einen weit geöffneten Arbeitsbereich 4 zu besitzen, der ein Bündel von Drähten 2 aufnimmt, die lose in dieses Gebiet eingeführt werden. Nach dem Positionieren der Drähte auf eine willkürliche Weise bewegen sich Komponenten, die das Arbeitsgebiet bilden, nach innen, um die zu verschweißenden Drähte eng zu umschließen. Wie in Welter'370 offenbart, ist die Verschiebung der Komponenten eine Funktion der Feinheit der Drahtenden und wird sequenziert, um einen Sammelblock 6 zu bewegen, der der Bewegung des Ambosses 16 und der Schweißspitze 8 folgt, um die Arbeitsfläche zu reduzieren, wie in den 1 bis 3 dargestellt. Schließlich bewegt sich, wie in 4 gezeigt, im Anschluss an das Verschweißen der Drähte der Sammelblock von dem Arbeitsgebiet weg über seine anfängliche Position hinaus und wird dann in seine anfängliche Position zurückverschoben.
Es wurde festgestellt, dass es eine größere Effizienz beim Verschweißen von Drähten gibt, die vertikal zwischen einem vibrierenden Horn und einem stationären Amboss übereinandergestapelt sind, wenn man dies mit solchen Drähten vergleicht, die nebeneinander angeordnet sind. Die oben beschriebene Diskussion ist repräsentativ für den Stand der Technik und offenbart eine Vielzahl von Drähten, von denen viele nebeneinander zusammen mit einer Schweißfläche der Spitze angeordnet sind. Jedoch tendieren andere, obwohl sie in einer vertikalen Ebene verschweißt werden, dazu, Hohlräume zwischen aufeinanderfolgenden Drähten der benachbarten Säule auszufüllen und werden diagonal damit verschweißt, was eine relativ ineffiziente Schweißnaht produziert. Als Folge davon sind einige Verschweißungen schwächer als andere auf der Basis des Weges, auf dem die Drähte geladen wurden.
Es ist deshalb erwünscht, eine Ultraschallschweißvorrichtung für Drahtschweißungen anzugeben, die die Position des Werkzeuges automatisch einstellt, um so eine Drahtaufnahme zu begrenzen und zu fordern, dass der Bediener die Drähte in wenigstens einer vertikalen Reihe stapelt, die sich von einer Schweißspitze aus erstreckt. Es ist ferner erwünscht, ein Verfahren zum Betreiben der Ultraschallvorrichtung anzugeben, wobei es erlaubt ist, dass das Werkzeug von der Drahtaufnahme eine vorbestimmte Zeitdauer wegbewegt wird und anschließend in einer Anfangsposition zurückbewegt wird, die durch eine voreingestellte Weite charakterisiert ist.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Ultraschallschweißung anzugeben und ein verbessertes Ultraschallschweißverfahren, wobei die Position des Werkzeuges automatisch eingestellt wird, um so eine Drahtaufnahme zu begrenzen und die Einstellung eines vertikalen Stapels der Drähte zu erfordern, wodurch so eine höchste Schweißqualität sichergestellt wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß der Merkmale des Anspruchs 1 und durch eine Ultraschallschweißvorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Schweißvorrichtung mit einer Speichereinheit versehen, die eine Tabelle von gewünschten Dimensionen der Drahtaufnahme in Übereinstimmung mit der Art und dem Querschnitt der zu verschweißenden Drähte enthält.
Ferner kann der Speicher eine Tabelle von gewünschten Drücken enthalten, die vorzugsweise durch einen Amboss auf einen in der der voreingestellten Drahtaufnahme platzierten Drahtstapel ausgeübt werden, in Übereinstimmung mit der Art und der ungefähren Menge der zu verschweißenden Drähte.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung stellt ein Sammelwerkzeug eine der Ambossflächen dar, die eine Drahtaufnahme der Ultraschallschweißvorrichtung bilden, bewegt sich aus einer anfänglichen Position automatisch reziprok weg und wieder zu dieser zurück entsprechend einer voreingestellten Dimension der Drahtaufnahme. Die Verschiebung des Sammelwerkzeugs wird für eine vorbestimmte Zeitdauer festgestellt, bevor eine Bewegung zurück in die Anfangsposition erfolgt, um es der Bedienungsperson zu erlauben, die Verschweißung sicher zu entfernen.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Schweißvorrichtung angegeben, die Seitenschweißungen vermeidet, um die Qualität der Schweißung zu verbessern.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Schweißvorrichtung angegeben, die automatisch eine gewünschte Dimension der Drahtaufnahme einstellt, bevor eine Mehrzahl von zu verschweißenden Drähten in der Aufnahme platziert werden, um so einen vertikalen Stapel von Drähten zwischen dem vibrierenden Horn und dem stationären Amboss bereitzustellen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Mehrzahl von Drähten mit einem gewünschten Druck verschweißt, der ausreichend ist, um einen Stapel von Drähten gemäß der Anzahl und Größe der zu verschweißenden Drähten und mit voreingestellten Dimensionen der Drahtaufnahme wirksam verschweißt.
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile werden aus der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung im Zusammenhang mit der folgenden Zeichnung besser deutlich, in der:
1–4 eine teilweise geschnittene Vorderansicht bei der Ultraschallschweißvorrichtung in unterschiedlichen Stadien eines typischen Schweißverfahrens einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik zeigen;
5 eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer Schweißvorrichtung in einem Stadium zeigen, in der eine Mehrzahl von Drähten in eine voreingestellte Drahtaufnahme geladen ist;
6 eine derjenigen von 5 ähnliche Ansicht ist, die einen nachfolgenden Zustand zeigt, in dem die Drahtaufnahme geschlossen ist;
7 eine der Ansicht von 6 ähnliche Ansicht ist, die ein Stadium zeigt, in dem die Drahtaufnahme einen reduzierten Querschnitt nach dem Verschieben einer Oberfläche aufweist, was einen vorbestimmten Druck auf einen Stapel von Drähten ausübt;
8 eine Ansicht ähnlich der vorherigen Ansichten ist, die die Drahtaufnahme gemäß der Erfindung in einem Stadium des Ausbildens der Verschweißung zeigt;
9 eine Ansicht ist, die die Schweißvorrichtung gemäß der Erfindung in einem Stadium der Entfernung der Verschweißung zeigt;
10 eine Ansicht ähnlich der in 4 gezeigten ist, die ein Stadium in einem anfänglichen Zustand zeigt, in dem eine voreingestellte Dimension der Drahtaufnahme automatisch eingestellt wird;
11 eine Ansicht ähnlich der vorherigen Ansichten ist, die ein Stadium des Ladens von Drähten in die voreingestellte Drahtaufnahme zeigt;
12 eine teilweise freigeschnittene Darstellung eines Vibrationshorns zeigt, dass mit einer Schweißspitze gemäß der Erfindung versehen ist;
13 eine perspektivische Ansicht einer Schweißspitze ist und
14 eine Querschnittsdarstellung der Schweißspitze entlang der Linien XIV-XIV gemäß 13 ist.
Unter Bezugnahme auf die 5 bis 11 weist eine Schreibvorrichtung 10 gemäß der Erfindung eine Spitzenführung 12 in einer vertikalen Position auf, die in Bezug auf eine Schweißspitze 18 durch einen Aktuator 14 eingestellt werden kann, der nur schematisch gezeigt ist. Die an einem Ultraschall-Schweißhorn 22 lösbar befestigte Spitze 18 dient als eine Referenzfläche für die gesamte Struktur und ist neben der Schweißspitze 12 angeordnet, um die Verschiebung der Spitzenführung in einer vorbestimmten Position zu begrenzen. Die Spitze 18 weist vorzugsweise einen quadratischen Querschnitt auf, wie besser dargestellt und erläutert in den 12 bis 14 und kann eine Mehrzahl von Arbeitsflächen 20 haben, die zu verschweißende Drähte 24 aufnehmen. Die Arbeitsflächen, von denen jede an eine betreffende Ecke angrenzt, können sägeartig ausgebildet sein, um eine Beladung mit den Drähten 24 zu erleichtern.
Auf der Spitzenführung 12 ist ein Amboss 26 befestigt, der quer und parallel zu der Spitzenführung 12 in der Richtung des Pfeiles A durch einen Aktuator 28 verschiebbar ist, der vorzugsweise eine Einheit mit Luftkolben und Zylinder ist. Ein Sammelwerkzeug 30 komplettiert eine Kombination von verschiebbaren Elementen gemäß der Erfindung und ist parallel zu dem Amboss und der Spitzenführung nach der Betätigung einer Mutterschraube 32 bewegbar. Alle diese Elemente werden automatisch relativ zueinander verschoben, um eine Drahtaufnahme 34 zu bilden, wie nachfolgend beschrieben wird.
Unter besonderer Bezugnahme auf die 5 und 11 gibt eine Bedienungsperson unter Verwendung eines Scroll-Down-Menüs 36 einen Datensatz ein, der einen Typ eines individuellen Werkstückes einschließt, wobei der Datensatz in eine CPU 38 eingegeben wird, die typischerweise einen Speicher 40 besitzt, der eine Größe der eingegebenen Art enthält. Ferner gibt eine Bedienungsperson eine Größe des gesamten Bündels von Werkstücken gemäß der Kenntnis der Bedienungsperson und der Erfahrung ein, dass die zu verschweißenden elektrischen Drähte die präzise Größe besitzen. Als Ergebnis davon werden die beweglichen Ambossflächen in einer vorbestimmten Sequenz betätigt, wie nachfolgend beschrieben wird, um eine voreingestellte Breite der Drahtaufnahme entsprechend des Speichers 40 zu bilden, die ausreichend ist, um eine vorbestimmte Breite der Drahtaufnahme zu bilden. Insbesondere ist diese Breite W = DN, wobei D der Durchmesser eines einzelnen Drahtes oder Werkstückes ist und wo N eine Anzahl von Säulen ist. Wie nachfolgend beschrieben wird, ist diese Weite ausreichend, um die Drähte nur in einer Folge von angrenzenden vertikalen Säulen zu platzieren, um eine qualitativ hochwertige Verschweißung zu erreichen.
Wie in 11 gezeigt, sind die Schweißspitze 18 und die Spitzenführung 12 verschiebbar, so dass entweder ihre sich treffenden Flächen 42 bzw. 44 in einen sehr kleinen Abstand voneinander angehalten werden, wie etwa bei höchstens 0,05 mm (0,002 Inch), oder miteinander in Kontakt gelangen. Es ist erwünscht, eine Reiblast zwischen bewegbaren Teilen der Vorrichtung während der Voreinstellung der Drahtaufnahme zu vermeiden. Wenn die vorbestimmte Breite jedoch einmal eingestellt ist, können sich Teile weiterbewegen, um den Abstand dazwischen zu schließen, um so sicherzustellen, dass keiner der Drähte, die nachfolgend in die Drahtaufnahme eingeführt werden, während des Verschweißens zwischen den Teilen eingeschlossen wird.
Anschließend wird der Sammelblock betätigt, um sich zu der Fläche 44 der Spitzenführung 12 zu bewegen. Da die CPU 38 die Verschiebung automatisch steuert, indem z.B. eine Anzahl von Umdrehungen der Schraube 32 pro Zeiteinheit gesteuert wird, gelangt der Sammelblock in einem vorbestimmten Abstand zu der Fläche 44 zu einem Halt. Typischerweise entspricht dieser Abstand einer gewünschten Breite der Drahtaufnahme, die ausreichend ist, um die Drähte wenigstens in einer sich von der Schweißspitze vertikal erstreckenden Säule zu stapeln. Die Verschiebung des Sammelblockes wird festgestellt, sobald dieser eine vorbestimmte Position entsprechend einer gewünschten Breite der Arbeitsaufnahme erreicht.
Alternativ kann die Sequenz des gesteuerten Verschiebens der Spitzenführung 12 und des Sammelblocks 30 umgekehrt werden, indem zunächst der Sammelblock auf eine vorbestimmte Distanz bewegt wird und dann die Spitzenführung verschoben wird, um die vorbestimmte Breite der Drahtaufnahme als Reaktion auf die eingegebenen Daten zu bilden. Ferner ist es möglich, den Sammelblock und die Spitzenführung gleichzeitig zu verschieben, um die vorbestimmte Weite gemäß der eingegebenen Daten zu erhalten.
Unabhängig von der Folge, die zur vorbestimmten Weite der Drahtaufnahme führt, lädt eine Bedienungsperson, nachdem diese erreicht ist, Drähte 24, die darin nur in einer vertikalen Ebene positioniert werden können, wie in 5 gezeigt. Falls jedoch die Anzahl von Drähten groß ist, dann wird die Breite der Drahtaufnahme eingestellt auf W = DN, wie oben beschrieben. In diesem Fall wird die Breite voreingestellt, um einen ausreichenden Raum nur für eine begrenzte Anzahl von Säulen bereitzustellen, die sich jeweils in einer vertikalen Ebene erstrecken, die parallel zu den anderen ist. Mit anderen Worten gibt es keinen Raum zwischen benachbarten Säulen, der ausreichend ist, dass die Drähte aus einer der Säulen bestehen, um vertikal fehlausgerichtet zu sein und sich zwischen benachbarten Säulen zu verschieben. Indem die zu verschweißenden Drähte in parallelen Säulen aufgenommen sind, wird nicht nur während des Schweißvorgangs eine Sprüh- und Kunststoffextrusion verhindert, jedoch stellt eine solche Anordnung auch eine qualitativ hochwertige Verbindung zwischen den verschweißten Drähten sicher.
Im nächsten Schritt des Vorgangs bewegt sich der Amboss 26, wie in 6 gezeigt, in kontrollierter Weise zu dem Sammelblock unter der Wirkung der Druckluftkolben-/zylindereinheit 28, um in einem kleinen Abstand von einer Fläche 50 des Sammelblockes anzuhalten. Eine im Speicher 40 der CPU gespeicherten Luftmenge kann die Verschiebung des Ambosses steuern. In ähnlicher Weise zu der gesteuerten Verschiebung des Sammelblockes kann zusätzlich zu dem gesteuerten Luftdruck ein Sensor installiert sein, um das Ende des Weges zu signalisieren. Als Ergebnis einer solchen Verschiebung ist die Drahtaufnahme, die wenigstens eine vertikale Säule von zu verschweißenden Drähten enthält, vollständig durch die Flächen 50, 52, 20 und 44 des Sammelblocks, des Ambosses, der Spitzenführung bzw. der Schweißspitze eingeschlossen.
Nachfolgend zu der Bildung der Drahtaufnahme bewegen sich der Amboss 26 und die Spitzenführung 12, wie in 7 gezeigt, senkrecht nach unten, wie durch den Pfeil C angedeutet, um die Größe der Drahtaufnahme zu reduzieren. Diese Verschiebung wird durch die CPU 38 gesteuert, um einen vorbestimmten Druck auf den Stapel von Drähten auszuüben, wie im Speicher 40 gespeichert. Zusätzliche Drucksensoren 54, die schematisch dargestellt sind und mit der CPU 38 verbunden sind, steuern den ausgeübten Druck, so dass dieser innerhalb eines gewünschten Bereiches liegt, die eine hoch effiziente Verschweißung sicherstellt.
Nachdem die Drahtaufnahme in der oben beschriebenen Reihenfolge gebildet wurde, wird ein Verschweißen der Drahtenden 24 durch das Ultraschallhorn 22 bewirkt, das die Schweißspitze 18 parallel zu der Längsachse der Drähte und senkrecht zur Verschiebung des Werkzeuges entlang des Pfeiles A in Vibration versetzt. Vorzugsweise wird die Schweißspitze mit einer Frequenz von 20–40 kHz oszilliert.
Als ein Ergebnis des Schweißens sind die in 8 gezeigten Drähte verschweißt und besitzen einen Hydraulikdruck, so dass zur Entnahme der verschweißten Drähte aus der Drahtaufnah me der Sammelblock, der Amboss und die Spitzenführung in eine in 9 gezeigte Position zurückgefahren werden. Nach einer vorbestimmten Zeitdauer, die durch die CPU gesteuert ist und die für eine Bedienungsperson ausreichend ist, eine Verschweißung 46 zu entnehmen (10) wird das Sammelwerkzeug zurück zu seinem Halt an den vorbestimmten Abstand von der Spitzenführung verschoben, wie in 5 gezeigt. Diese Zeitdauer kann bis zu 5 Sekunden dauern, was es der Bedienungsperson erlaubt, die Verschweißung und seine/ihre Hände zu entfernen, bevor sich das Sammelwerkzeug zurück in die anfängliche Position bewegt, die eine vorbestimmte Breite der Drahtaufnahme definiert, wie in 11 gezeigt. Der Sammelblock und der Amboss können beginnen, sich von der Drahtaufnahme entweder gleichzeitig oder bevorzugt nacheinander wegzubewegen, indem zunächst der Sammelblock zurückgezogen wird und dann der Amboss 26 von der Aufnahme wegbewegt wird.
Bei einer wiederholten Verwendung des Ultraschallschweißverfahrens wird sowohl das Horn 22 als auch die Spitze 18, wie in den 12–14 gezeigt, einer erheblichen Abnutzung als Folge der Ultraschallvibration ausgesetzt, die einen substantiellen Anteil der Wärme erzeugt, die zu vorzeitigen Fehlern der Spitze und des Horn führen kann. Um dieses Problem zu vermeiden, hat die Spitze 26 ein Paar von einander beabstandeten Löchern 60, von denen jedes ein kontinuierliches konzentrisches Kissen 62 besitzt, das besser in 14 zu sehen ist, das einen betreffenden Bolzen 64 aufnimmt, der die Spitze 18 an einer Endfläche des Horns 22 befestigt. Als Folge davon wird die Ultraschallvibration in enger Nachbarschaft auf die Bolzenlöcher 60 fokussiert, indem die Ultraschallvibration über die Kissen 62, die mit dem Horn intakt bleiben, mit Hilfe der kon zentrierten Klemmkraft der Bolzen wirksam übertragen wird. Die ausgedehnten Oberflächen der Spitze, die mit den Arbeitsflächen 20 versehen sind, können frei vibrieren, ohne Gefahr für das Horn oder die Schweißspitze, wodurch die Produktivität und die Qualität der Verschweißung gleichermaßen verbessert werden, was die Verschweißung als auch die Beständigkeit der vibrierenden Teile und der Vorrichtung verbessert.
Wie in 13 gezeigt, hat die Schweißspitze 4 sägezahnartige Arbeitsflächen (nur zwei gezeigt) von denen drei Hilfsflächen sind, um eine neue Schweißfläche zu bilden, nachdem die zuvor verwendete Fläche ausgegeben ist, indem lediglich die Spitze um das Horn 20 gedreht wird.

Claims

Verfahren zum Schweißen einer Mehrzahl von Werkstücken, mit den folgenden Schritten: Positionieren einer Schweißspitze (18) und einer Spitzenführung (12) nebeneinander; Einführen eines Richtwertes, der einen Durchmesser D eines einzigen Werkstückes (24) und eine ungefähre Anzahl von zu verschweißenden Werkstücken (24) aufweist, wobei jedes der Werkstücke (24) den Durchmesser aufweist und diese gemeinsam ein Bündel von vorbestimmter Größe bilden; kontrolliertes Vorwärtsbewegen eines Sammelblockes (30) zu der Spitzenführung (12) aus einer Entladeposition in eine vorbestimmte Ladeposition, die der vorbestimmten Größe eines Bündels von Werkstücken (24) entspricht; Einbringen von zu verschweißenden Werkstücken (24) in die Werkstückaufnahme (34), so dass die Werkstücke (24) in einer Mehrzahl von im Wesentlichen zueinander parallelen vertikalen Säulen aufgenommen sind; kontrolliertes Verschieben eines Ambosses (26) nach unten zu der Schweißspitze (18), um die Werkstückaufnahme (34) umfangsmäßig zu schließen, wodurch ein vorbestimmter Druck auf die Säulen von Werkstücken (24) ausgeübt wird; Agitieren der Arbeitsspitze (18) mittels Ultraschall, um eine Verbindungsstelle (46) zu erzeugen; kontrolliertes Verschieben des Ambosses (26) weg von dem Sammelblock (30), wodurch die Werkstückaufnahme (34) zur nachfolgenden Entnahme der Verschweißung (46) geöffnet wird; Verschieben des Sammelblockes (30) weg von der vorbestimmten Ladeposition in die Entladeposition; Belassen des Sammelblockes (30) in der Entladeposition für eine vorbestimmte Zeitlang, um dadurch die Verschweißung (46) aus der Werkstückaufnahme (34) zu entfernen und Bewegen des Sammelblockes (30) zurück in die vorbestimmte Ladeposition, wodurch die vorbestimmte Breite der Werkstückaufnahme (34) zur Aufnahme von zu verschweißenden Werkstücken (24) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Sammelblock (30) verschiebbar ist, um die vorbestimmte Breite der Aufnahme (34) im Wesentlichen gleich zu dem Durchmesser D mal der Anzahl von Säulen N als Reaktion auf die eingeführten Daten einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das ferner den Schritt des Erfassens eines Kontaktes zwischen der einen Säule und dem Sammelblock (30) und der Spitzenführung (12) nach dem Laden der zu verschweißenden Werkstücke (24) in die Werkstückaufnahme (34) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend den Schritt des Erfassens des auf die eine Säule durch den Amboss (26) nach seiner Verschiebung in Richtung auf die Schweißspitze (18) ausgeübten Druckes.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend den Schritt des Verzögerns der Verschiebung des Sammelblockes (30) zu der vorbestimmten Ladeposition über eine vorbestimmte Zeitdauer.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die vorbestimmte Zeitdauer 5 Sekunden nicht überschreitet.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend den Schritt des gleichzeitigen Verschiebens des Ambosses (26) und der Spitzenführung zu der Schweißspitze (18), um die Werkstückaufnahme (34) kontrolliert zu schließen, wobei die Schweißspitze (18) eine Arbeitsfläche (20) hat, die sich im Wesentlichen in einer horizontalen Ebene erstreckt und die durch voneinander beabstandete Seitenflächen flankiert ist, von denen eine neben einer sich treffenden Fläche (42, 44) der Spitzenführung (12) ist, die sich vertikal über die Schweißspitze (18) hinaus erstreckt, um eine der Wände der Werkstückaufnahme (34) zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Arbeitsfläche (20) der Schweißspitze (18) verzahnt ist und parallel zu einem Boden des Ambosses (26) ist, der mit einem verzahnten Abschnitt ausgebildet ist, der der Arbeitsfläche (20) der Schweißspitze (18) nach dem Einschließen der Werkstückaufnahme (34) zugewandt ist.
Ultraschallschweißvorrichtung mit: einer ultraschallmäßig agitierten Schweißspitze (18), die eine Schweißfläche (20) besitzt, die sich in einer Ebene erstreckt; einer Spitzenführung (12), die neben der Schweißspitze (18) angeordnet ist und eine Führungsfläche (44) aufweist, die sich senkrecht zu der Schweißfläche (20) erstreckt; einem Amboss (26) über der Spitzenführung (12), der eine Ambossfläche (52) aufweist, die sich parallel zu der Schweißfläche (20) erstreckt; einem Sammelblock (30), der eine Sammelfläche (50) aufweist, die sich parallel zu der Führungsfläche (44) erstreckt, wobei die Sammelfläche (50) von der Führungsfläche (44) um einen vorbestimmten Abstand entfernt ist, um eine Werkstückaufnahme (34) zu bilden, die zwischen dem Amboss (26), Schweiß-, Sammel- und Führungsflächen (20, 50, 44) definiert ist und mit einem Controller (38) um den Sammelblock (30) und die Schweißspitze (18) zu aktivieren, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel vorgesehen ist, um einen Richtwert zu erzeugen, der einen Durchmesser D eines einzigen Werkstückes (24) und eine ungefähre Anzahl von zu verschweißenden Werkstücken (24) enthält, wobei jedes Werkstück (24) den Durchmesser aufweist, die Werkstücke (24) gemeinsam ein Bündel von vorbestimmter Größe bilden und wobei der Controller (38) dazu ausgebildet ist, den Sammelblock (30) aus einer Entladeposition in eine vorbestimmte Ladeposition zu bewegen, die der vorbestimmten Größe des Bündels von Werkstücken (24) entspricht, die dazu positioniert ist, die Werkstückaufnahme (34) zu bilden, und die dazu ausgebildet ist, den Sammelblock (30) zu aktivieren, um sich in einer zeitlich kontrollierten Weise von dem Arbeitsraum zurück zu der Entladeposition zu bewegen, nachdem die Verschweißung ausgeführt wurde.
Ultraschallschweißvorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein Ultraschallhorn (22), das eine Endfläche aufweist, wobei die Schweißspitze (18) eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten Löchern (60) aufweist, wobei jedes einen entsprechenden Bolzen (64) aufnimmt, der die Schweißspitze (18) an der Endfläche befestigt.
Ultraschallschweißvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Löcher (60) einen inneren Umfang aufweist, der mit einem durchgehenden Kissen (62) aus nachgiebigem Material ausgelegt ist und daran befestigt ist, um eine Pufferzone zwischen dem Horn (22) und der Schweißspitze (18) zu bilden.
Ultraschallschweißvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch vier Ambosse (12, 18, 30, 25), die sich treffende Oberflächen aufweisen, von denen zwei Seitenflächen einer Werkstückaufnahme (34) bilden, die eine vorbestimmte Breite hat, die zwischen den Seitenflächen der Aufnahme (34) definiert ist, die voneinander in einer vorbestimmten Ladeposition beabstandet sind, wobei der Controller (38) wenigstens einen (30) der Ambosse verschiebt, die die Seitenflächen aus der vorbestimmten Ladeposition in eine Entladeposition und für eine vorbestimmte Zeitdauer bewegt, die ausreichend ist, die verschweißten Werkstücke (24) zu entfernen und zurück in die vorbestimmte Ladeposition zu bewegen, nachdem die vorbestimmte Zeitdauer beendet ist, um die vorbestimmte Breite wieder einzustellen, bevor die Werkstückaufnahme (34) neue Werkstücke (24) erhält.
Ultraschallschweißvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die vier Ambosse eine agitierte Schweißspitze (18), eine Spitzenführung (12), einen Amboss (26) und einen Sammelblock (30) aufweisen.
Ultraschallschweißvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Amboss (26) zu der Schweißspitze (18) kontrolliert bewegbar ist, um einen voreingestellten Druck auszuüben.
Ultraschallschweißvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Ambosse, der die Seitenflächen des Werkstückes bildet, aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Sammelblock (30) und einem Spitzenführungsblock (12) ausgewählt ist.
Ultraschallschweißvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Ladeposition nur ausreichend ist, um die Drähte (24) in einer Folge von benachbarten, im Wesentlichen parallelen vertikalen Säulen zu platzieren.
Ultraschallschweißvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der vorbestimmten Ladeposition durch die Formel W = DN definiert ist, wobei D der Durchmesser eines einzigen Drahtes oder Werkstückes (24) ist und N eine Anzahl von Säulen ist.
Ultraschallschweißvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der vorbestimmten Ladeposition einer Breite der Werkstückaufnahme (34) entspricht, die ausreichend ist, um die Drähte (24) in wenigstens einer Säule zu stapeln, die sich im Wesentlichen vertikal von der Schweißspitze (18) erstreckt.
Ultraschallschweißvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (38) eine Speichereinheit (40) aufweist, die wenigstens einen (30) der Ambosse in die vorbestimmte Ladeposition als Reaktion auf Daten verschiebt, die einen Durchmesser des Werkstückes (24) enthalten.
Ultraschallschweißvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 19, gekennzeichnet durch einen Drucksensor (54), um den voreingestellten Druck, der von einem verschobenen Amboss (30) ausgeübt wird, zu erfassen.
Ultraschallschweißvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein verschobener Amboss (30) über eine vorbestimmte Zeitdauer kontrolliert angehalten wird, bevor er in die vorbestimmte Ladeposition zurückbewegt wird.