EP1776204A2 - Sonotroden-vorschubeinheit für die ultraschall-werkstück-bearbeitung und verfahren zum betreiben einer sonotroden-vorschubeinheit - Google Patents

Sonotroden-vorschubeinheit für die ultraschall-werkstück-bearbeitung und verfahren zum betreiben einer sonotroden-vorschubeinheit

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EP1776204A2
EP1776204A2 EP05769874A EP05769874A EP1776204A2 EP 1776204 A2 EP1776204 A2 EP 1776204A2 EP 05769874 A EP05769874 A EP 05769874A EP 05769874 A EP05769874 A EP 05769874A EP 1776204 A2 EP1776204 A2 EP 1776204A2
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EP
European Patent Office
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sonotrode
generator
feed unit
converter
unit according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05769874A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Solenthaler
Georg Lang
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Telsonic Holding AG
Original Assignee
Telsonic Holding AG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1776204A2 publication Critical patent/EP1776204A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B29C66/9513—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 by measuring or controlling the vibration frequency and/or the vibration amplitude of vibrating joining tools, e.g. of ultrasonic welding tools characterised by specific vibration frequency values or ranges

Definitions

  • the object of the invention is to provide a sonotrode feed unit for ultrasonic workpiece machining, for example, the less high frequency Shielding and voting problems with simple ellatechni ⁇ shear concept has.
  • a high-frequency line connection for supplying the converter with energy between the generator and the converter is substantially rigid and covered to the outside.
  • the mobile coupling of the generator together with the converter and / or the sonotrode enables the use of cable connections which are not moved even in the feed phase. This prevents line breaks, disconnected switches, etc.
  • the high-frequency generator and the converter in a common housing is arranged ange ⁇ integrated. On the one hand, this allows a particularly compact design. On the other hand, in addition, the cable between the converter and the generator is protected from damage to the outside.
  • the generator can furthermore be connected or connectable to a feed line and to a control line, which are arranged in a common cable. In this way, leads from the converter and the generator housing containing only an electrical line to the outside.
  • the housing may also be provided with a display and / or with a control panel. This is particularly easy due to the arrangement of the generator in the housing. An operating unit on the housing is particularly intuitive for the user. In the case of large plants, fault finding is possible at a glance directly at the unit of welding.
  • the high-frequency voltage for the converter 7 is generated by a high-frequency (HF) generator 9, which is flange-mounted in the immediate vicinity of the piston-cylinder drive 3 on the side of the base 2 facing away from the longitudinal guide 4.
  • HF high-frequency
  • To transmit the high-frequency voltage from the RF generator to Kon ⁇ verter 7 is the shielded RF cable 10, which are provided due to the spatial proximity of the RF generator 9 to the converter 7 particularly short and with little length to compensate for Sonotroden- delivery movement can.
  • the power supply of the HF generator 9 is gesi ⁇ chert via a standard power cord 11. Even a low-voltage supply is possible.
  • the converter 7 is provided with connection points 15.
  • the generator 9 is provided with connection points 16.
  • Kirsleitun ⁇ conditions 12 between the connection points 15, 16 may be due to the arrangement of converter 7 and generator 9 in a common housing very short, typically less than 20cm long sure ⁇ forms.
  • a short length of the line connection 12 is also obtained if a secondary-side connection 17 of the transformer (not specifically shown) of the generator 9 is closer to the connection points 15 of the converter 7 than the connection of the primary side 18 of the transformer.
  • HF generator 9 and converter 7 creates an extremely compact sonotrode unit 1 ", in which the usual high-frequency problems can be optimally reduced due to a conceivably close association of the two aforementioned components.
  • the HF generator 9 (possibly with converter 7) consist of a correspondingly populated board (see also FIG. 5), which is inserted into a housing, preferably made of aluminum with integral cooling fins.
  • the feed unit 1 '" is also provided with a displaceable limit switch 25, which defines the lower end position. Similarly, an upper limit switch (not shown) can be provided. In addition, the feed unit 1 '"is provided with a stroke limitation 26.
  • an adapter plug 23 is shown schematically.
  • the adapter plug 23 is inserted between the control and power supply unit, not shown, and the plug 22.
  • the adapter plug 23 permits the measurement of parameters, for example the power consumption of the generator 9, which can not be measured / displayed by the generator 9 itself. For reasons of cost and space it is attempted to make the generator 9 as simple as possible. Measurement arrangements for parameters which are not determined by default can thereby be outsourced in a simple manner to such a measuring adapter 23, which can be used variably for a plurality of feed units according to the invention.
  • the adapter plug can be provided with display elements. He may also have a memory with which measurement data can be transmitted in a computer.
  • the adapter can also be connected directly to a computer via suitable interfaces.
  • FIG. 5 shows an exploded view of the feed unit 1 '' 'according to FIG. 4a.
  • FIG. 5 shows a circuit board 27 of the generator 9.
  • the housing 14 made of aluminum is shown, which at the same time serves for receiving and holding the generator, for its protection and shielding, and in particular also for cooling.

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Abstract

Eine Sonotroden-Vorschubeinheit für die Ultraschall-Werkstück-Bearbeitung umfasst eine Basis (2), einen an der Basis (2) angeordneten Antrieb (3) sowie einen Konverter (7) mit Sonotrode (8), die mit dem Antrieb (3) bewegungsgekoppelt sind. Ein Hochfrequenz-Generator (9) ist statisch an der Basis (2) in Nachbarschaft zum Antrieb (3) oder mobil mit Konverter (7) und/oder Sonotrode (8) gekoppelt angeordnet.

Description

Sonotroden-Vorschubeinheit für die Ultraschall-Werkstück- Bearbeitung und Verfahren zum Betreiben einer Sonotroden- Vorschubeinheit
Die Erfindung betrifft eine Sonotroden-Vorschubeinheit für die Ultraschall-Werkstück-Bearbeitung und insbesondere für das Ult¬ raschall-Schweißen oder -Nieten sowie ein Verfahren zum Betrei¬ ben einer Sonotroden-Vorschubeinheit.
Derartige Sonotroden-Vorschubeinheiten sind in unterschiedlichs¬ ten Ausführungsformen auf dem Markt und auch druckschriftlich belegt, beispielsweise durch das Firmenprospekt „Pneumatische Ultraschall-Vorschubeinheiten in Kompaktbauweise Serie USV" von TELSONIC Ultrasonics. Diese Vorschubeinheiten umfassen eine in geeigneter Weise an zur Anbringung an einer Werkzeugmaschine an- gepasste Basis, an der ein Vorschub-Antrieb - in der Regel ein pneumatischer Kolben-Zylinder-Antrieb - sitzt. Die Ultraschall- Applikation erfolgt über eine sogenannte Sonotrode, über die Ultraschall-Schwingungen in das zu bearbeitende Werkstück einge¬ bracht werden. Der Ultraschall wird von einem, mit der Sonotrode gekoppelten Konverter erzeugt, der dazu mit einer Hochfrequenz- Spannung angesteuert wird.
In der Regel sitzt der Generator zur Erzeugung der Hochfrequenz- Spannung räumlich getrennt von der Sonotroden-Vorschubeinheit in der Bearbeitungsmaschine, wobei die Hochfrequenz-Spannung über entsprechende HF-Kabel zum Konverter geführt wird. Hierbei kommt eine Vielzahl von Kabel-Steckern und -Buchsen zum Einsatz, die grundsätzlich Störquellen darstellen. Da sich Konverter und So¬ notrode gegenüber der Basis und der Bearbeitungsanlage durch den Vorschub relativ bewegen, muss das Hochfrequenzkabel ferner eine entsprechende überschüssige Länge aufweisen. Insbesondere bei Applikationen, bei denen eine Vielzahl von So- notroden-Vorschubeinheiten zur Bearbeitung räumlich begrenzter Kunststoffteile verwendet werden, werden die einzelnen Konverter von einem oder wenigen Hochfrequenz-Generatoren versorgt, wobei die Konverter teilweise gleichzeitig, teilweise seriell mittels einer entsprechenden HF-Umschaltung angesteuert werden. Solche Generatoren haben einen hohen Raum- und Kühlungsbedarf, was ins¬ besondere bei beengten Verhältnissen zu Platzproblemen führt.
Aus DE 198 105 09 ist eine Vorrichtung zum Schweissen mit Ultra¬ schall bekannt, bei der eine Fügeeinrichtung einen Ultraschall¬ wandler und eine daran angeschlossene Sonotrode aufweist. Ein Kraftkoppler verbindet einen Träger und einen Rahmen, der die Sonotrode und den Amplitudenverstärker sowie einen Ultraschall¬ wandler trägt. In DE 100 09 174 ist ebenfalls eine Ultraschall¬ bearbeitungsvorrichtung und ein Ultraschallbearbeitungsverfahren gezeigt.
Grundsätzlich besteht bei dem vorstehend dargelegten Aufbau sol¬ cher Sonotroden-Vorschubeinheiten das Problem der Hochfrequenz- Abschirmung und Verstimmung der Resonanzkreise durch die Kabel¬ kapazität, die mit steigender Kabellänge zwischen HF-Generator und Konverter steigt. Ferner ist die Ansteuerung einer Vielzahl von Konvertern mit einer HF-Umschalteinheit gerätetechnisch auf¬ wändig. Falls mehrere Sonotroden verwendet werden, müssen diese für einen bestimmten Ablauf von Werkstück-Bearbeitungsschritten sauber in der Frequenz aufeinander abgestimmt sein.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Sonotroden-Vorschubeinheit für die Ultraschall-Werkstück- Bearbeitung bereitzustellen, z.B. die weniger Hochfrequenz- Abschirm- und Abstimmungsprobleme bei einfacher gerätetechni¬ scher Konzeption aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspru¬ ches 1 angegebenen Merkmale im Rahmen zweier alternativer Posi¬ tionierungskonzepte des Hochfrequenz-Generators gelöst. Demnach kann dieser statisch auf der Basis in Nachbarschaft zum Antrieb angeordnet sein. Der HF-Generator ist also in die Sonotroden- Vorschub-Einheit direkt integriert und steht in räumlich deut¬ lich engerer Beziehung zum Konverter, als beim Stand der Tech¬ nik. Zur Ansteuerung und Versorgung des Konverters mit Hochfre¬ quenz-Spannung genügt also ein kurzes HF-Kabel, das einfacher abschirmbar ist und geringere Abstimmungsprobleme zeigt. Für die Versorgung des HF-Generators genügt ein einfacher AC Netzan- schluss oder DC-Anschluss der naturgemäß unproblematisch ist.
Die zweite Alternative sieht vor, dass der HF-Generator mobil mit dem Konverter und der Sonotrode gekoppelt ist, also bei der Vorschubbewegung von Konverter und Sonotrode mit zum Werkstück zugestellt wird. Damit ist eine optimal enge räumliche Beziehung zwischen Konverter und Hochfrequenz-Generator erzielt, die in einer bevorzugten Ausführungsform dazu führt, dass die Hochfre¬ quenz-Leitungsverbindung zwischen HF-Generator und Konverter im Wesentlichen starr und nach außen abgedeckt - also kabel- und steckerlos ausgeführt - ist. Besonders vorteilhaft ist dabei ei¬ ne Integration von Konverter und HF-Generator in ein gemeinsames Gehäuse. Dies ermöglicht auch eine wasser- und dampfsichere Aus¬ führung, z.B. bei aseptischen Verpackungsmaschinen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der mobilen HF- Generator-Variante kommt bei Sonotroden-Vorschubeinheiten zum Tragen, die für größere Zustell-Längen gedacht sind. Bei solchen Vorschubeinheiten ist nämlich bekanntermaßen an der Basis eine Längsführung vorgesehen, auf der ein Schlitten verschiebbar ge¬ führt ist. Dieser Schlitten trägt den Konverter mit Sonotrode und wird vom Kolben-Zylinder-Antrieb zwischen einer aktiven und passiven Stellung hin und her bewegt, sodass diese Komponenten auch über größere Zustelllängen sauber geführt sind. Der Schlit¬ ten bietet nun die Möglichkeit, den Hochfrequenz-Generator dar¬ auf anzuordnen, sodass diese vergrößerte Einheit aus HF- Generator, Konverter und Sonotrode sauber gelagert und für ihre Zustellbewegung zur Werkstück-Bearbeitung geführt werden kann.
Bevorzugt ist eine Hochfrequenz-Leitungsverbindung zur Versor¬ gung des Konverters mit Energie zwischen dem Generator und dem Konverter im Wesentlichen starr ausgebildet und nach Aussen ab¬ gedeckt. Die mobile Kopplung des Generators zusammen mit dem Konverter und/der Sonotrode ermöglicht die Verwendung von Lei¬ tungsverbindungen, welche auch in der Vorschubphase nicht bewegt werden. Dadurch werden Leitungsbrüche, gelöste Schalter usw. verhindert. Besonders bevorzugt wird der Hochfrequenz-Generator und der Konverter in einem gemeinsamen Gehäuse integriert ange¬ ordnet. Dies erlaubt einerseits eine besonders kompakte Bauwei¬ se. Andererseits ist zusätzlich das Kabel zwischen Konverter und Generator nach Aussen vor Beschädigungen geschützt.
Bevorzugt besteht das Gehäuse aus einem elektrischen und/oder aus einem thermisch leitendem Material. Wenn das Gehäuse als ge¬ schlossenes Gehäuse aus elektrisch leitendem Material ausgebil¬ det ist, wirkt es als Faradaykäfig und schirmt gleichzeitig den Hochfrequenzteil der Vorschubeinheit ab. Wenn das Gehäuse aus thermisch leitendem Material ausgebildet ist, kann es gleichzei¬ tig als Kühlelement verwendet werden. Es ist ausserdem denkbar, die Aussenseite des Gehäuses mit Kühlrippen zu versehen. Bevor¬ zugt wird in diesem Zusammenhang der Generator an der Innenseite einer Aussenwand des Gehäuses befestigt. Die Aussenwand des Ge- häuses, an welcher der Generator auf der Innenseite befestigt ist, ist dabei vorzugsweise tragend ausgebildet. Daraus ergibt sich insbesondere eine einfache und kostengünstigere Konstrukti¬ on. Das Generatorgehäuse ist gleichzeitig die Vorschubeinheit.
Besonders bevorzugte Materialien sind in diesem Zusammenhang Me¬ talle, insbesondere Aluminium. Unter thermisch leitendem Materi¬ al wird typischerweise ein Material verstanden, das eine spezi¬ fische Wärmeleitfähigkeit bei 2O0C von mehr als 10Wm-1K"1 auf¬ weist.
Auf Grund der immobilen Anordnung von Generator und Konverter sind insbesondere Anschlusspunkte an Konverter und am Generator für eine Speiseleitung während dem Vorschub starr zueinander an¬ geordnet.
Der Generator ist vorzugsweise ein mit Kleinspannung betreibba¬ rer Hochfrequenzgenerator. Für Ultraschallanwendungen sind Hoch¬ frequenzgeneratoren typischerweise Generatoren welche ein Signal mit einer Frequenz von 10 '000 bis 50'000Hz erzeugen.
Unter Kleinspannung wird typischerweise eine Spannung von ca. 50VAC oder 120VDC oder weniger verstanden (Definition SEV) . Durch die Verwendung von Kleinspannung lässt sich ein besonders kompakter Generator bauen, der sich auch auf einfache Art und Weise in ein kompaktes Gehäuse integrieren lässt.
Gemäss einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse ausserdem mit einer Zufuhrleitung für Kühlluft versehen. Die Kühlluft wird zur Kühlung des Generators und/oder des Kon¬ verters verwendet. Besonders vorteilhaft kann die Zuführleitung durch eine Öffnung in einer Kolbenstange des Antriebs für die Vorschubeinheit angeordnet werden. Da die Kolbenstange ohnehin mit dem Schlitten verbunden werden muss, ermöglicht dies eine besonders kompakte Einführung der Kühlluft in den Schlitten.
Bevorzugt ist es ausserdem, dass die Zuführleitung für die Kühl¬ luft mit dem Pneumatiksystem des Antriebs, beispielsweise direkt mit dem Pneumatikzylinder verbunden oder verbindbar ist.
Bevorzugt ist ausserdem der Generator und der Konverter elekt¬ risch möglichst nahe beieinander angeordnet. Insbesondere ist dabei die Sekundärseite des Transformators des Generators räum¬ lich näher beim Konverter angeordnet als die Primärseite. Auf diese Weise lassen sich besonders kurze Hochfrequenzverbindungen zwischen Generator und Konverter realisieren. Abstimmungsproble¬ me sind geringer. Ausserdem können kürzere Kabel verwendet wer¬ den, was Produktionskosten spart. Insbesondere beträgt der Ab¬ stand zwischen sekundärseitigen Anschlüssen des Transformators des Generators und Anschlüssen des Konverters weniger als 20cm. Auf diese Art und Weise lässt sich Konverter und Generator be¬ sonders einfach in einem kompakten Gehäuse integrieren.
Der Generator kann ausserdem mit einer Speiseleitung und mit ei¬ ner Steuerleitung verbunden oder verbindbar sein, welche in ei¬ nem gemeinsamen Kabel angeordnet sind. Auf diese Weise führt aus dem Konverter und den Generator enthaltenden Gehäuse nur eine elektrische Leitung nach Aussen.
Bevorzugt ist die Vorschubeinheit ausserdem mit Endlagenschal¬ tern versehen, welche zum Definieren der Endpositionen des Schlittens dient. Es sind auch Längenmesssensoren oder Druck¬ messsensoren denkbar. Der Entlagenschalter und gegebenenfalls Elektronikbauteile für den Endlagenschalter sind im Gehäuse des Generators angeordnet. Eine derartige Anordnung erlaubt eine be¬ sonders kompakte und einfache Bauweise. Ausserdem besteht die Möglichkeit, Elektronikbauteile für den Generator auch für den Endschalter zu verwenden. Typischerweise können Elektronikbau¬ teile für den Endschalter am Gehäuse für den Generator angeord¬ net sein, was die Grosse der Anordnung weiter reduziert.
Das Gehäuse kann ausserdem mit einem Anzeige- und/oder mit einem Bedienfeld versehen sein. Dies ist auf Grund der Anordnung des Generators im Gehäuse besonders einfach. Eine Bedieneinheit am Gehäuse ist für den Benutzer besonders intuitiv. Bei Grossanla¬ gen wird dadurch Fehlerfindung auf einen Blick direkt bei der Einheit der Schweissung ermöglicht.
Typischerweise können als Anzeige LEDs vorgesehen sein, welche Grundfunktionen anzeigen. Schwieriger zu messende Parameter wie z.B. Leistungsmessung können dabei auch extern gemessen werden. Auf Grund der verwendeten Kleinspannung kann auf einfache Weise eine in die Speiseleitung zwischenschaltbarer Messadapter ver¬ wendet werden, der z.B. die Leistungsaufnahme misst.
Als Generator kann selbstverständlich sowohl ein digitaler als auch ein analoger Generator verwendet werden.
Gemäss einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Leitungsverbindungen zwischen dem Konverter und dem Generator direkt mit Anschlusspunkten am Konverter oder am Generator ver¬ bunden, so dass keine Buchsen oder Stecker benötigt werden. Eine derartige Konstruktion ist im Hinblick auf die starre Anordnung zwischen Konverter und Generator ohne weiteres möglich. Durch Verzicht auf Stecker und Buchsen kann die Herstellung der erfin- dungsgemässen Vorschubeinheit vereinfacht und die Fehleranfäl¬ ligkeit verringert werden. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beetreiben einer Sonotrodenvorschubeinheit. Typischerweise han¬ delt es sich um eine wie vorstehend beschriebene Sonotrodenvor¬ schubeinheit. Erfindungsgemäss wird während der Vorschubphase ein Hochfrequenz-Generator zum Betrieb eines Konverters gemein¬ sam mit diesem Konverter bewegt.
Das Konvertergehäuse kann so ausgebildet sein, dass es drehbar, und gleichzeitig eine starre Lagerung für einen eventuellen Booster ist, um Biegeschwingungen ins System zu verhindern.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung erge¬ ben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungs¬ beispiele anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 - 3 schematische Seitenansichten einer Sonotroden¬ vorschubeinheit in drei verschiedenen Ausführungs¬ formen,
Figur 4a perspektivische Darstellung eines weiteren Ausfüh¬ rungsbeispiels einer erfindungsgemässen Sonotro- den-Vorschubeinheit,
Figur 4b perspektivische Darstellung eines Adaptersteckers und
Figur 5 eine Explosionsdarstellung der Vorschubeinheit aus Figur 4a.
Anhand der Fig. 1 sind die grundsätzlichen Komponenten der dort gezeigten Sonotroden-Vorschubeinheit 1 zu erläutern. So ist an einer Basis 2, über die die Anbindung der Sonotroden- Vorschubeinheit 1 an eine entsprechende Bearbeitungsanlage er¬ folgt, z.B. ein pneumatisch betätigter Kolben-Zylinder-Antrieb 3 angeordnet. Ferner erstreckt sich von der Basis 2 aus eine schienenartige Längsführung 4, auf der ein Schlitten 5 in Vor¬ schubrichtung V verschiebbar geführt ist. Der Schlitten 5 ist an der Kolbenstange 6 des Kolben-Zylinder-Antriebs 3 befestigt. Am entgegengesetzten Ende des Schlittens 5 sitzt ein Konverter 7, der eine Hochfrequenz-Spannung über entsprechende piezoelektri¬ sche Elemente in Ultraschall verwandelt. Dieser wird in die am Konverter angebrachte Sonotrode 8 eingeleitet, sodass bei Beauf¬ schlagung eines Werkstücks mit der Sonotrode 8 eine entsprechen¬ de Verschweißung, Vernietung oder dergleichen durchgeführt wer¬ den kann.
Die Hochfrequenz-Spannung für den Konverter 7 wird über einen Hochfrequenz- (HF-) Generator 9 erzeugt, der in unmittelbarer Nachbarschaft des Kolben-Zylinder-Antriebs 3 an der der Längs¬ führung 4 abgewandten Seite der Basis 2 angeflanscht ist. Zur Übertragung der Hochfrequenz-Spannung vom HF-Generator zum Kon¬ verter 7 dient das geschirmte HF-Kabel 10, das aufgrund der räumlichen Nähe des HF-Generators 9 zum Konverter 7 besonders kurz und mit geringer Längenzugabe zum Ausgleich der Sonotroden- Zustellbewegung versehen sein kann. Die Stromversorgung des HF- Generators 9 wird über ein übliches Netzanschlusskabel 11 gesi¬ chert. Auch eine Niedervolt-Versorgung ist möglich.
Der HF-Generator kann in einem so genannten Zeit-Modus betrieben werden, d. h. er wird nach Zustellung der Sonotrode 9 lediglich eingeschaltet und nach Ablauf einer bestimmten Aktivierungszeit abgeschaltet. Alternative Betriebsmodi anstelle eines Zeitmodus zum Abschalten sind denkbar, so z.B. Abschalten in Abhängigkeit von Energie, Leistung, Kraft und/oder Weg. Die in Fig. 2 gezeigte Variante der Sonotroden-Einheit 1' unter¬ scheidet sich von der in Fig. 1 lediglich in der Anordnung des HF-Generators 9. Dieser sitzt auf dem Schlitten 5, ist also mo¬ bil, jedoch relativ zum Konverter 7 in Ruhe. Insoweit kann die in Fig. 2 strichliert angedeutete Hochfrequenz- Leitungsverbindung 12 zwischen HF-Generator 9 und Konverter 7 innerhalb der Gehäuse-Abdeckung 13 dieser beiden Komponenten oh¬ ne Verwendung eines in irgendeiner Weise losen Kabels und ohne Steckverbindung gelegt werden.
Alle anderen Bauteile der Sonotroden-Vorschubeinheit 1' gemäß Fig. 2 stimmen mit den entsprechenden Bauteilen der Ausführungs¬ form nach Fig. 1 überein und sind mit identischen Bezugszeichen versehen. Insofern erübrigt sich eine nochmalige Beschreibung dieser Teile.
Der Konverter 7 ist mit Anschlusspunkten 15 versehen. Der Gene¬ rator 9 ist mit Anschlusspunkten 16 versehen. Verbindungsleitun¬ gen 12 zwischen den Anschlusspunkten 15, 16 können auf Grund der Anordnung von Konverter 7 und Generator 9 in einem gemeinsamen Gehäuse sehr kurz, typischerweise weniger als 20cm lang ausge¬ bildet sein. Eine kurze Länge der Leitungsverbindung 12 ergibt sich auch, wenn ein sekundärseitiger Anschluss 17 des Transfor¬ mators (nicht spezifisch dargestellt) des Generators 9 näher bei den Anschlusspunkten 15 des Konverters 7 liegt als die Anschlüs¬ se der Primärseite 18 des Transformators.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist konzeptionell wie bei der Variante gemäß Fig. 2 eine mobile Anordnung des HF- Generators 9 gekoppelt mit dem Konverter 7 an der Kolbenstange 6 des Kolben-Zylinder-Antriebs 3 vorgesehen. Hierbei sind aller¬ dings Konverter 7 und HF-Generator 9 in ein gemeinsames Gehäuse 14 integriert, das auf einer Längsführung 4, beispielsweise ei- ner nicht näher dargestellten Kugelbuchse in Vorschubrichtung V zusätzlich geführt sein kann. Bei entsprechender Auslegung des Kolben-Zylinder-Antriebes 3 mit seiner Kolbenstange 6 kann diese zusätzliche Längsführung auch weggelassen werden.
Ersichtlich wird durch die Integration von HF-Generator 9 und Konverter 7 eine äußerst kompakte Sonotroden-Einheit 1' ' ge¬ schaffen, bei der die üblichen Hochfrequenz-Probleme aufgrund einer denkbar engen Zuordnung der beiden vorgenannten Komponen¬ ten optimal reduzierbar sind.
Im Übrigen sind wiederum Bauteile der Ausführungsform gemäß Fig. 3, die mit denjenigen der Fig. 1 und 2 übereinstimmen, mit iden¬ tischen Bezugszeichen versehen und bedürfen keiner nochmaligen Erörterung.
In allen gezeigten Ausführungsformen kann der HF-Generator 9 (ggf. mit Konverter 7) aus einer entsprechend bestückten Platine bestehen (siehe auch Fig. 5) , die in ein Gehäuse vorzugsweise aus Aluminium mit einstückig angeformten Kühlrippen eingesetzt ist.
Figur 4a zeigt in perspektivischer Darstellung eine Sonotroden- Vorschubeinheit 1' ' ' , welche im Wesentlichen gleich aufgebaut ist wie die Vorschubeinheit gemäss Figur 2. Eine Basis 2 trägt eine Längsführung 4, auf welcher mit einem Schlitten 5 die in einem Gehäuse 14 angeordnete Einheit aus Generator 9, Konverter 7 und Sonotrode 8 verschiebbar angeordnet ist. Der Generator 9 ist über ein Speise- und Steuerkabel 11 und über einen Stecker 22 mit einem Steuer- und Netzgerät verbindbar. Das Netzgerät liefert typischerweise eine Kleinspannung in der Höhe von 48V. Die Verwendung von Kleinspannung ermöglicht die Verwendung von kleinen, elektrischen und elektronischen Komponenten im Genera- tor 9 und daher eine kompakte Bauweise. Dadurch wird die Kon¬ struktion des Generators auf der Vorschubeinheit 1''' ermög¬ licht.
Die Vorschubeinheit 1''' ist mit einem ersten Pneumatikanschluss 19 und einem zweiten Pneumatikanschluss 21 zum Betrieb eines Pneumatikzylinders 3 versehen. Ausserdem ist ein Anschluss 20 für Kühlluft versehen. Die Kühlluft kann über eine Verzweigung vom Druckluftsystem für den Pneumatikantrieb 3 abgezweigt wer¬ den. Die Vorschubeinheit 1' ' ' ist ausserdem mit einem Ultra¬ schall-Testschalter 24 versehen. Durch Betätigen des Schalters 24 kann direkt von der Vorschubeinheit zu Testzwecken der Gene¬ rator kurzzeitig in Betrieb gesetzt werden.
Die Vorschubeinheit 1''' ist ausserdem mit einem verschiebbaren Endlagenschalter 25 versehen, welcher die untere Endposition de¬ finiert. Gleichermassen kann ein oberer Endlagenschalter (nicht dargestellt) vorgesehen werden. Ausserdem ist die Vorschubein¬ heit 1''' mit einer Hubbegrenzung 26 versehen.
In Figur 4b ist schematisch ein Adapterstecker 23 gezeigt. Der Adapterstecker 23 ist zwischen die nicht gezeigte Steuer- und Netzteileinheit und den Stecker 22 einsteckbar. Der Adapterste¬ cker 23 erlaubt die Messung von Parametern, beispielsweise der Leistungsaufnahme des Generators 9, welche vom Generator 9 nicht selbst gemessen/angezeigt werden können. Aus Kosten- und Platz¬ gründen wird versucht, den Generator 9 so einfach wie möglich zu gestalten. Messanordnungen für Parameter, welche nicht standard- mässig ermittelt werden, können dadurch auf einfache Weise in einen solchen Messadapter 23 ausgelagert werden, welcher für ei¬ ne Mehrzahl von Vorschubeinheiten gemäss der Erfindung variabel eingesetzt werden kann. Der Adapterstecker kann mit Anzeigemit¬ teln versehen sein. Er kann auch einen Speicher aufweisen, mit welchem Messdaten in einem Rechner übertragen werden können. Der Adapter kann über geeignete Schnittstellen auch direkt mit einem Rechner verbindbar sein.
Figur 5 zeigt eine Explosionsdarstellung der Vorschubeinheit 1' ' ' gemäss Figur 4a. Figur 5 zeigt eine Platine 27 des Genera¬ tors 9. Ausserdem ist das aus Aluminium bestehende Gehäuse 14 dargestellt, welches gleichzeitig zur Aufnahme und Halterung des Generators, zu dessen Schutz und Abschirmung und insbesondere auch zur Kühlung dient.
Alternativ zu den in Figur 4a und 5 gezeigten Kühlflussanschlüs¬ sen 20 ist es auch denkbar, Kühlluft aus dem Pneumatiksystem durch die Kolbenstange 6 in das Gehäuse 14 zu führen (nicht dar¬ gestellt) .
Selbstverständlich können anstelle von Pneumatikantrieben auch andere Antreibe verwendet werden, z.B. motorische Antriebe.

Claims

Patentansprüche
1. Sonotroden-Vorschubeinheit (1, 1', 1",1'" für die Ultra¬ schall-Werkstück-Bearbeitung, insbesondere für das Ultra¬ schall-Schweißen, umfassend
- eine Basis (2) ,
-einen an der Basis (2) angeordneten Antrieb, vorzugsweise pneumatischen Kolben-Zylinder-Antrieb (3) , -einen Konverter (7) mit Sonotrode (8), die mit dem Antrieb
(3) bewegungsgekoppelt sind, gekennzeichnet durch
- einen Hochfrequenz-Generator (9) , der
= statisch an der Basis (2) in Nachbarschaft zum Antrieb (3) oder
= mobil mit Konverter (7) und/oder Sonotrode (8) gekoppelt angeordnet ist.
2. Sonotroden-Vorschubeinheit nach Anspruch 1, wobei eine Längs¬ führung (4) an der Basis (2), sowie ein auf der Längsführung (4) verschiebbar geführten Schlitten (5) vorgesehen sind, der vom Antrieb (3) zwischen einer aktiven und passiven Stellung verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochfre¬ quenz-Generator (9) auf dem Schlitten (5) angeordnet ist.
3. Sonotroden-Vorschubeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenz-Leitungsverbindung (12) zwischen Hochfrequenz-Generator (9) und Konverter (7) im We¬ sentlichen starr und nach außen abgedeckt ist.
4. Sonotroden-Vorschubeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Hochfrequenz-Generator (9) und Konverter (7) in ein gemeinsames Gehäuse integriert sind.
5. Sonotroden-Vorschubeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Gehäuse (14) aus elektrisch und/oder ther¬ misch leitendem Material ausgebildet ist, insbesondere aus Aluminium ausgebildet ist.
6. Sonotroden-Vorschubeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekenn- zeichent, dass der Generator an der Innenseite einer Aussen- wand des Gehäuses (14) befestigt ist.
7. Sonotroden-Vorschubeinheit nach Anspruch 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Gehäuse (14) mit Kühlrippen versehen ist.
8. Sonotroden-Vorschubeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlusspunkte (15, 16) für ei¬ ne Leitungsverbindung (12) am Konverter (7) und am Generator
(9) während des Vorschubs starr zueinander angeordnet sind.
9. Sonotroden-Vorschubeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator ein mit Kleinspan¬ nung gespiesener Hochfrequenzgenerator (9) ist.
10. Sonotroden-Vorschubeinheit nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) mit einer Zu¬ fuhrleitung für Kühlluft zum Kühlen des Generators (9) und/oder des Konverters (7) versehen ist.
11. Sonotroden-Vorschubeinheit nach Anspruch 10, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Zuführleitung durch eine Öffnung in einer Kolbenstange (6) des Antriebs (3) angeordnet ist.
12. Sonotroden-Vorschubeinheit nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführleitung mit einem Pneumatiksystem des Antriebs (3) , insbesondere mit einem Pneumatikzylinder verbunden oder verbindbar ist.
13. Sonotroden-Vorschubeinheit nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (9) und der Kon¬ verter (7) derart im Gehäuse (14) angeordnet sind, dass die Sekundärseite (17) des Transformators des Generators (9) räumlich näher beim Konverter liegt als die Primärseite (18) des Generators (9) .
14. Sonotroden-Vorschubeinheit nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen sekundär- seitigen Anschlüssen (16) des Transformators des Generators (9) und Anschlüssen (15) des Konverters (7) weniger als 20cm beträgt.
15. Sonotroden-Vorschubeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator mit einer Speise¬ leitung (11) und einer Steuerleitung verbunden oder verbind¬ bar ist, welche in einem gemeinsamen Kabel angeordnet sind.
16. Sonotroden-Vorschubeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubeinheit (1) Endla¬ genschalter zum Definieren der Endposition aufweist, wobei der Endlagenschalter und gegebenenfalls Elektronik Komponen¬ ten für den Endlagenschalter im Gehäuse (14) des Generators (9) angeordnet sind.
17. Sonotroden-Vorschubeinheit nach einem der Ansprüche 4 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) mit einem An¬ zeige- und/oder Bedienfeld (24) versehen ist.
18. Sonotroden-Vorschubeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leitungsverbindung (12) zwischen Konverter (7) und Generator (9) ohne Buchsen oder Stecker direkt mit Anschlusspunkten (15, 16) des Konverters (7) und/oder des Generators (9) verbunden ist.
19. Verfahren zum Betreiben einer Sonotroden-Vorschubeinheit ins¬ besondere nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass während der Vorschubphase ein Hochfrequenz- Generator (9) zum Betrieb eines Konverters (7) gemeinsam mit dem Konverter (7) bewegt wird.
20. Steckadapter für eine Sonotroden-Vorschubeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckadapter mit einer Messanordnung zum Messen von Betriebs¬ parametern der Vorschubeinheit, insbesondere deren Leistungs¬ aufnahme, versehen ist und dass der Steckadapter (23) mit Mitteln zum Anzeigen oder Ausgeben der Betriebsparameter ver¬ sehen ist.
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