WO2018011129A1 - Vorrichtung zum ultraschallschweissen und sonotrode für eine solche vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zum ultraschallschweissen und sonotrode für eine solche vorrichtung Download PDF

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WO2018011129A1
WO2018011129A1 PCT/EP2017/067238 EP2017067238W WO2018011129A1 WO 2018011129 A1 WO2018011129 A1 WO 2018011129A1 EP 2017067238 W EP2017067238 W EP 2017067238W WO 2018011129 A1 WO2018011129 A1 WO 2018011129A1
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WO
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sonotrode
support
booster
block
support region
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PCT/EP2017/067238
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English (en)
French (fr)
Inventor
Albert Büttiker
Peter Solenthaler
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Telsonic Holding Ag
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
    • B23K20/103—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding using a roller
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding

Definitions

  • the invention relates to a device for ultrasonic welding ⁇ sen and a sonotrode for such a device according to the features of the preamble of the independent claims.
  • an alternating voltage generated by a generator is transmitted at an ultrasonic frequency to a vibration system.
  • the oscillating system may consist of a converter, a booster or amplitude transformation piece and a sonotrode.
  • a Amplitudentrans ⁇ formation piece can fulfill the task as Amplitudenüber- or coasters depending on the geometric design.
  • the sonotrode converts, also due to its geometric design, the output amplitude of the converter or amplitude ⁇ transformations Facultys in a working amplitude.
  • the sonotrode is brought into contact with the material to be welded by means of a work surface and thus represents the actual welding tool which transfers the vibration energy into the sonotrode. coupled on the side facing joint partner.
  • the work surface may be in one piece with the horn, or be mounted as a sepa rates ⁇ part of the sonotrode, for example, be attached ⁇ screwed.
  • the vibrating system may vibrate at a resonant frequency in the longitudinal direction along a longitudinal axis of the sonotrode, the maximum amplitude occurring at the working surface of the sonotrode.
  • regions of minimum vibration nodes requisite for a fastening or Abstüt- of the oscillating system are suitable, where for example, a Be ⁇ festistsflansch is attached.
  • the attachment is intended to allow a defined attachment of the components of the vibration system and at the same time ensure rapid mounting or replacement.
  • a Sonotrodeniernähme is known, which is designed as a machined parallel guide and includes a clamping device for the ultrasonic vibrating system.
  • the clamping device surrounds the vibration system positive and non-positive.
  • a clamping device is disclosed with which a clear fixation of the sonotrode is to be ensured in its vibration node and at the same time a simple or fast replacement of the sonotrode is made possible.
  • the sonotrode is surrounded by a Hal ⁇ sion formed as a ring element, which is accurately used in a correspondingly adapted recess in the surface of the sonotrode.
  • the Ring element has sections so that the sonotrode can be supported at two points. Opposite, a screw is received by the holder, via which the sonotrode is supported in a third point.
  • a sonotrode storage is known in which the sonotrode is supported in its vibration node.
  • the bearing has a projection which engages in a recess in the sonotrode.
  • the sonotrode frequently has to be inserted into a precisely fitting receptacle surrounding it later, or the receptacle has to be arranged around the sonotrode. He ⁇ sword the assembly. Abutment elements can also get into intrinsic ⁇ vibrations, which can weaken or disturb the overall system.
  • the invention is therefore based on the object to overcome the disadvantages of the known and in particular a device and to provide a sonotrode for ultrasonic welding, which have a particularly simple structure, can be manufactured inexpensively and allow easy and quick installation of the ultrasonic components.
  • the object is achieved by a device for ultrasonic welding ⁇ , comprising at least one sonotrode which is preferably excited by a vibration generator to the longitudinal vibrations.
  • the sonotrode has at least a first support area.
  • the device also includes a Sonotrodenaufnähme with a support block which supports the sonotrode in the mounted state in the first support area.
  • an outer surface of the first support region of the sonotrode preferably bears against a corresponding surface of the support block.
  • a threaded bore is provided in the first support region of the sonotrode, the threaded axis of which extends transversely, preferably perpendicular, to the longitudinal axis of the sonotrode.
  • the support block In the support block is a passage in the form of a through-axis passing through the support block opening.
  • the passage is aligned with the threaded hole in the first support region. The sonotrode is then zoom in with a screw engaging in the threaded hole through the passage to the support block.
  • a through opening can be ⁇ introduced and in the support block a thread, so that a screw from the sonotrode into the support frame can be performed and the support block can be pulled to the sonotrode.
  • the support area has then a perfect contact, whereby an op ⁇ timale attachment of the sonotrode can be achieved to the supporting block and thus of the Sonotrodeniernähme. It may be sufficient, by means of the screw, the fixation between sonotrode and Sonotrodenaufnähme vorzu ⁇ take only at an attachment point, which allows an inexpensive installation. Moreover, the screw is easily accessible from the side of the sonotrode and the sonotrode holder, which further facilitates quick and easy assembly.
  • the passage can also be designed as a threaded bore.
  • the mounting screw then has a tight fit with respect to the Sonotrodenaufnähme and the sonotrode.
  • the sonotrode has at least one second support region.
  • a retaining block is preferably fastened, which supports the sonotrode in the mounted state in the second support region.
  • the holding block can serve as a support and / or as a rotation for the sonotrode.
  • the second support region preferably lies opposite the first support region with respect to the longitudinal axis of the sonotrode, so that the sonotrode is enclosed from two sides. This results in a solid attachment, with which it is possible to exert a sufficiently high force on the workpiece to be welded ⁇ pieces.
  • the holding block can be fastened in particular to the sonotrode holder with one or more screws.
  • the first support area in the sonotrode can be brought into contact with the support block. With a screw passing through the passage in the
  • the sonotrode can be used to the Sonotrodeniernähme.
  • the holding block can be applied to the second support area and then attached to the Sonotrodeniernähme.
  • the sonotrode When bringing the sonotrode into the sonotrode, the sonotrode only needs to be positioned with respect to the support block. The exact alignment is done by the support on the support block and / or in the fixation with the screw and when pulling the sonotrode to the support block.
  • the Sonotrodenaufnähme can be arranged so that the Sonot ⁇ rode hangs in the mounted state on the support block or rests on it.
  • the sonotrode does not necessarily have to be screwed to the support block.
  • a damping element is provided between the second support region and the holding block.
  • the damping element may contain a fiber-reinforced plastic. Under load may lead to bending vibrations in the sonotrode, which are decoupled by the damping element of the holding block, which may be particularly important if the sonotrode is not used with a screw firmly against the support block.
  • the support block is not destructively removable from the Sonotrodenaufnähme.
  • the support block can be divided lig be made with the Sonotrodenaufnähme or non-detachably connected to the Sonotrodenaufnähme.
  • the sonotrode receiver may comprise a flange-like or annular element on which the support block is formed.
  • the Sonotrodenaufnähme is preferably made of brass.
  • the sonotrode is preferably guided during assembly into a passage of the Sonotrodenaufnähme whose axis extends along the sonotroodenachse.
  • the support block has a bearing surface, against which in a mounted state a complementary surface of the first support region of the sonotrode rests.
  • the surfaces may be formed so that a positive connection is formed at least in one direction.
  • the first support region of the sonotrode is pulled with ei ⁇ ner screw to the support block.
  • the sonotrode can be removed from the Sonotrodenaufnähme.
  • the threaded bore in the first Abstützungs- area is designed as a blind hole, which preferably does not extend to the central longitudinal axis of the sonotrode. The sonotrode can thus oscillate freely over large parts of its diameter, regardless of the attachment.
  • the passage in the support block is advantageously carried out as Runaway ⁇ rising bore.
  • the threaded bore in the first support region of the sonotrode is arranged in the region of a longitudinal oscillation node. The attachment point of the sonotrode therefore oscillates minimally, which promotes the strength and durability of the fixation.
  • a guide element is mounted in the first support area, which can interact with a corre sponding ⁇ element on the support block.
  • the guide element can be above, so that it can be introduced, for example, in an opening provided in the support block korres ⁇ pondierende recess.
  • the guide member may be, for example as a ring member out ⁇ leads surrounding the threaded hole.
  • the corresponding recess can be designed as a depression, for example as a groove, in which the guide element can be inserted during assembly.
  • the guide element can help, during assembly of the sonotrode in the ring member to align the threaded bore and the passage axially to each other, so that the screw can then be easily inserted.
  • the guide member and the off ⁇ recess can also contribute to a positive connection, so that a stable compound is present and is used for In ⁇ play mounting of the annular element with attached sonotrode in a machine receiving, for example at a base station, favored.
  • the sonotrode has two opposing abutments with respect to the longitudinal axis. areas of support that are the same. The sonotrode can then be tightened with a screw to the support block, regardless of which support region rests against the support surface of the support block.
  • the sonotrode is symmetrical with respect to a 180 ° rotation about the longitudinal axis.
  • the horn can then be used in two ver ⁇ different mounting positions.
  • the first and the second support region are of identical design, that is to say that in both support regions there is a threaded bore and both support regions are suitable for abutment against the retaining block.
  • the guide element is suitable for receiving a damping element.
  • the longitudinal axis preferably with respect to the sonotrode circumferential side arranged at least one further working surface before ⁇ two with respect to the longitudinal axis opposite Ar ⁇ beits vom Trains t are provided.
  • the working surface which is in contact with an adherend during ultrasonic welding, may be disposed on a tool element which in turn is attached to the sonotrode.
  • the workspace can also be in one piece out ⁇ leads with the horn.
  • the sonotrode has a block section, each having parallel side surfaces, preferably having a rectangular or square cross-section, a tapered portion and a working portion in which we ⁇ a working surface is disposed ssens.
  • the sonotrode may have a base body with a round cross-sectional area, wherein the support areas may be milled.
  • the block section serves to absorb the vibration.
  • Block section can vorgese ⁇ hen a threaded bore along the axis, via which the sonotrode can be attached to a converter or an amplitude transformation piece.
  • a rectangular cross-section may be present in the tapered region, with two side surfaces remaining parallel and approaching two side surfaces. The rejuvenation leads to a
  • the support region is disposed in the Blockab ⁇ section of the sonotrode.
  • the attachment of the sonotrode is thus preferably in Blockab ⁇ cut, before the amplitude is transformed.
  • the block portion, the tapered portion and the Schwarzab are ⁇ section arranged, in particular along the longitudinal axis of the horn one after the other, preferably in each case in succession.
  • the sonotrode should preferably be kept at a constant temperature during operation.
  • the serving for pulling the sonotrode to the support block screw is therefore acted upon preferably Tempe ⁇ rierffenn.
  • It has to particular Minim ⁇ least one temperature control medium, through which a Temperierflu- id, for example a cooling liquid, can be passed.
  • the channel is designed so that when the screw is mounted, the channel extends into a region which is arranged within the sonotrode.
  • the channel is preferably with a tempering id clips in fluid connection can be brought, so that it forms, for example, a part of a Temperierstoffnikanks. It is also conceivable, however, in the Temperierstoffkanal perform an electrical Lei ⁇ tion for feeding an electric heating or cooling element.
  • the sonotrode receiver preferably has a detachable indexing element for fine adjustment.
  • the Sonotrodenaufnähme can serve to orient the axis of the sonotrode with respect to a base station and fix.
  • the Sonotrodenaufnähme is to be attached to a bracket of the base station.
  • the holder can be designed as an opening into which the Sonotrodenaufnähme along its longitudinal axis can be inserted.
  • the inner contour of the opening is preferably formed substantially complementary to the outer contour of the Sonotrodenaufnähme.
  • the sonotrode ustieren with respect to a tool top surface or to allow the joining partners can be provided that between the opening and Sonotrodeniernähme is still a game initially so that the Sonotrodenaufnähme in the on scho ⁇ surrounded state may be rotatable about its longitudinal axis at least marginally ,
  • the Sonotrodenaufnähme is equipped with an indexing, which allows the establishment of a rotationally fixed connection with the base station.
  • the indexing element may be an indexing plate with at least one pin.
  • the Indexierplatte can be fixed with at least one screw on So ⁇ notrodenaufnähme.
  • Such an indexing plate serves to fine tune the orientation with respect to rotation about the longitudinal axis.
  • the at least one pin engages in a corresponding groove in the opening.
  • the Sonotrodeniernähme can now still geringmos ⁇ gig, in particular to about 1-2 °, will be rotated until the working surface of the sonotrode against a tool (eg, an ammonium boss) has the desired orientation. Then the indexing ⁇ plate is screwed. Is the index plate once Festge screwed ⁇ , ie with the screw on the Sonotrodenaufnähme zoom pulled ⁇ , there is a rotationally fixed connection between Sonotrodenaufnähme and base station.
  • the groove may be fixed in the opening or be formed with a sliding block, a releasably secured and slidable within the socket block.
  • indexing elements can be provided, by means of which the alignment of the sonotrode with respect to a transverse displacement, for example along or perpendicular to the longitudinal axis, can be fine-tuned.
  • a device for the ultrasonic welding is preferred, as described above, a booster and a booster receiving umfas ⁇ sen.
  • the booster is held in a booster holder with a mounting ring.
  • the booster receptacle can be fixed in a fixing device to a base station or a machine frame.
  • the booster holder can for example rest on two support prisms and be pressed against the support prisms with a clamping prism.
  • two fixing devices are provided on the base station or the machine frame, one for the booster receptacle and one for the Sonotrodenaufnähme.
  • the booster has, preferably in a nodal plane of a longitudinal vibration, a web which runs perpendicular to the longitudinal extent of the booster around the booster.
  • the web has openings or recesses or consists of mutually circumferentially spaced web elements.
  • the booster can be passed through the booster recording and the fixing ⁇ ring, so that the booster to the horn can have contact with the one end contact with the converter and at the other end.
  • the bridge is arranged in the assembled state between the booster receptacle and the mounting ring.
  • Booster recording and mounting ring are interconnected ⁇ bar.
  • fastening means can be introduced Kings ⁇ nen, for example, screws, the eingrei ⁇ fen in a corresponding Auf ⁇ acquisition, for example, a thread, in the booster receptacle.
  • the web is not located on the Boos ⁇ terfact in the assembled state.
  • Exactly one anti-rotation element is provided in the assembled state between the booster mount and the web, in particular an anti-rotation ring which interacts with the web in the mounted state on the one hand, and with the booster mount on the other hand. Since only one anti-rotation element is provided, the Mon ⁇ days is very simple.
  • the anti-rotation ring comprises first cams extending in a first axial direction.
  • the first cams have a shape that corresponds to the contour of the recesses or openings in the web or the space between two web elements, so that the first cams can engage in the web.
  • the cams preferably have a cross section in a sectional plane which is perpendicular to the extension direction, which corresponds to the cross section of AusNFun ⁇ gene or openings in the web or the space between two web elements.
  • the anti-rotation ring comprises second cams, which extend in the second axial direction, ie Chryslerge ⁇ sets to the first cam.
  • the second cams preferably have a shape which corresponds to the contour of recesses or openings in a stop surface of the booster receptacle, so that the second cams can engage in the booster receptacle.
  • the first cams have a first cross-sectional shape in the axial direction and the second cams have a second cross-sectional shape in the axial direction, the first and second cross-sectional shapes being different.
  • the first cross-sectional shape may be substantially rectangular and the second cross-sectional shape may be substantially semicircular. It can be formed each four first and four second cams, which are each directly opposite. The cams prevent the booster from rotating relative to the booster receptacle.
  • the anti-rotation ring can be mounted very easily.
  • the shape of the cams shows in which direction the Lock ring affixed to the booster recording or to the web heranzu ⁇ .
  • the anti-rotation ring may be formed as a damping element containing a fiber-reinforced plastic, for example, be made of a so-called green glass.
  • the Ver ⁇ rotation lock ring can then compensate for occurring in the nodal plane radial vibrations and prevent them from being passed to the machine frame.
  • an O-ring is preferably arranged in the mounted state.
  • the O-ring ensures that the bridge does not rest directly on the mounting ring.
  • the thermal changes in length can occur because the material heats up to 40 ° during oscillation.
  • the object underlying the invention is further ge ⁇ triggers by a sonotrode, in particular for a device for ultrasonic welding as described above, which can be excited by a vibrator to longitudinal vibrations.
  • the sonotrode comprising a block section, each with parallel opposed side surfaces and a work area, in which at least one working surface is arranged ⁇ .
  • the sonotrode has at least in the block section a first support region, in which a threaded bore is provided, whose threaded axis is perpendicular to the longitudinal axis of the sonotrode.
  • the threaded hole is provided in particular at a point at which there is a vibration node during operation of the sonotrode.
  • a tapering section is provided between the block section and the working section.
  • the sonotrode preferably has at least one second support region, which lies opposite the first support region, preferably with respect to the longitudinal axis.
  • the support areas are preferably formed the same.
  • the sono ⁇ trode is symmetrical with respect to a 180 ° rotation about the longitudinal axis.
  • the sonotrode has a recess provided along the longitudinal axis, for example a threaded bore, for attaching a fastening element, by means of which the sonotrode can be coupled to a vibration exciter.
  • a recess provided along the longitudinal axis, for example a threaded bore, for attaching a fastening element, by means of which the sonotrode can be coupled to a vibration exciter.
  • Figure 1 a sectional view of a first example of an inventive device
  • Figure 2 is a schematic representation of the first example in a first plan view perpendicular to the longitudinal axis;
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the first example in a second plan view along the longitudinal axis;
  • FIG. 4 shows a representation of the device according to the invention in a perspective view
  • Figure 5 a sectional view of the inventive device alternatively mounted;
  • Figure 6 a schematic representation of the inventive
  • Figure 7 is a sectional view of a second example of an inventive device
  • FIG. 8 a representation of the second example in a perspective view
  • FIG. 9 shows an illustration of a base station in a perspective view
  • FIG. 10 a representation of a further example of a device according to the invention in a perspective view
  • FIG. 11 an exploded view in perspective view of the further example from FIG. 10;
  • FIG. 12 shows a first plan view of an example from FIG. 10
  • FIG. 13 shows a second plan view of the example from FIG. 10;
  • FIG. 14 is a sectional view of the example from FIG. 10.
  • 1 shows a schematic representation of a first device 1 according to the invention for ultrasonic welding in a first sectional view along the longitudinal axis
  • FIG. 2 shows the same device 1 in a first plan view perpendicular to the longitudinal axis L
  • FIG. 3 in a second plan view along the longitudinal axis L of FIG seen from the top of the sonotrode.
  • the device 1 comprises a sonotrode 2, which can be excited by a vibration generator not shown in the drawing to longitudinal vibrations along a longitudinal axis L.
  • the sonotrode 2 has a first support region 3.
  • the device 1 further comprises a sonotrode receiving means 5 with a support block 6, which supports the sonotrode 2 in the first supporting region 3.
  • a threaded bore 4 is provided, whose threaded axis G is perpendicular to the longitudinal axis L of the sonotrode 2.
  • a passage 8 is provided, which is aligned with the threaded bore 4 in the first support region 3.
  • the sonotrode 2 is pulled with a screw 9 engaging in the threaded bore 4 through the passage 8 to the support block 6.
  • the sonotrode 2 has a second support region 10 which lies opposite the first support region 3 with respect to the longitudinal axis L. Attached to the sonotrode holder 5 is a holding block 11 which supports the sonotrode 2 in the second support region 10.
  • the Sonotrodenaufnähme 5 has a ring member 24, in wel ⁇ chem along the longitudinal axis L, a passage 25 is provided. In these the sonotrode 2 is introduced.
  • the ring element 24 and the support block 6 are manufactured in one piece.
  • Screws 12, 13 are screwed parallel to the longitudinal axis L in the Ringele ⁇ ment 24 of the Sonotrodenaufnähme. 5
  • a damping element 14 is mounted between the second support portion 10 and the holding block 11.
  • guide elements 15a, 15b in the form of ring elements, which are arranged around the threaded bore 4.
  • a guide element 15a engages in a in the support block 6 before ⁇ seen recess 16, which is designed as, for example, as a groove in the direction of the longitudinal axis L.
  • the opposite guide element 15b lies in a corresponding recess 22, which is provided in the holding block 11.
  • the sonotrode 2 has at one end two with respect to the longitudinal axis L opposite working surfaces 17, 18.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the device 1 according to the invention with sonotrode 2 and sonotrode receiving means 5 in a perspective view.
  • the sonotrode 2 comprises a block portion 19, in which the side surfaces are each aligned in parallel, a tapered ⁇ end portion 20 in which the sonotrode 2 is narrower and a working portion 21, in which the work surfaces 17, 18 are arranged.
  • the attachment of the sonotrode 2 to the sonotrode receiving 5 takes place in the block section 19.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of the device 1 according to the invention in a sectional view, in which the sonotrode 2 is mounted as an alternative.
  • the first support region 3 rests on the support block 6.
  • a fixing screw is not necessary in this case.
  • the sonotrode 2 is held by the holding block 11. Sonotrode 2 and holding block 11 are decoupled from each other by a damping element 14.
  • a further screw 23 is provided, which is screwed into a thread in the Sonotrodenaufnähme 5 and a Counterbore in the holding block 11 presses, whereby an additional protection of the holding block 11 is achieved.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of the device 1 according to the invention in the unassembled state in a perspective view.
  • the sonotrode 2 is not inserted into the sonotrode receiver 5.
  • FIG. 7 shows a sectional view of a second example of an inventive device 1 ⁇ in a sectional view.
  • Components which are analogous to the first example are designated by ⁇ , following with the same reference numerals.
  • FIG. 8 shows a representation of the same example in a perspective view.
  • FIG. 9 shows a schematic representation of a base station in a perspective view.
  • the sonotrode receiver 5 is guided into the opening 34 of a base station 33.
  • Indexierplatte 28 On the side facing away from the working surface 17 of the sonotrode 2 side of the Sonotrodenaufnähme 5 Indexierplatte is an Indexierplatte 28 as indexing provided, which is zoom with a screw 29 to the Sonotrodenaufnähme 5 zoom.
  • the Indexier ⁇ plate 28 can be arranged within a recess 37 in the sonotrode 5, in which the indexing ge ⁇ slightly back and is pushed or rotatable, as long as it is not fixed by the screw 29.
  • the holding block 11 has a recess 30, in which a not explicitly shown tool is feasible to rotate the screw 29, so that the screw 29 can be rotated when the sonotrode 2 is already used against the sonotrode 5 in the correct position.
  • thread 31 is also provided on both sides of the indexing plate 28. These serve to receive grub screws with which the indexing plate 28 can also be supported.
  • the Indexierplatte 28 has two, in the figure facing down, pin 32.
  • the pins 32 When inserted into the opening 34 of the base station 33, the pins 32 engage in two grooves 36 which are formed on both sides between a sliding block 35 and the opening 34.
  • the sliding block 35 is displaceably mounted in a groove 38 running parallel to the longitudinal axis L on the inside of the opening 34 and fixed with a screw.
  • the base station 33 is usually arranged fixed in space, has a vibration generator and the necessary power supply.
  • FIG. 10 shows a perspective view of another ⁇ In the game for an inventive device 1 ⁇ .
  • the device 1 ⁇ comprises a booster 50 which can be excited by a vibration generator (not visible in FIG. 10) to form longitudinal oscillations and a booster receptacle 53.
  • FIG. 11 shows an exploded view in perspective view of the device 1 ⁇ according to the invention.
  • the device 1 comprises a booster ⁇ receptacle 53 and a fastening ring Be ⁇ 54th
  • the booster 50 has a radially outwardly extending web 51, which is arranged in the assembled state between booster receptacle 53 and mounting ring 54.
  • the device 1 ⁇ has exactly one anti-rotation element 55, which is designed as anti-rotation ring 56.
  • the web 51 extends perpendicular to the longitudinal extent of the booster 50 around the booster 50 around.
  • the web 51 has recesses 57.
  • the anti-rotation ring 56 has first cams 58 which extend in a first axial direction 59 and which have a shape which corresponds to the contour of the recesses 57 in the web.
  • the Lock ring 56 further has second cam 60 extending in the second axial direction 61, with a shape that the contour of the recesses 64 in a stop surface 62 (see Fig. 12) of the booster recording pondiert 53 korres ⁇ . Between the web 51 and the mounting ring 54, an O-ring 63 is arranged to compensate for thermal change in length.
  • the fastening ring 54 can be fixed to the booster housing 53 with four screws 65.
  • FIG. 12 shows a first plan view of an example from FIG. 10.
  • the second cams 60 have a shape which corresponds to the recesses 57 in the abutment surface 62 of the booster receptacle 53, so that the second cams 60 engage in the booster receptacle 53 in the mounted state can.
  • FIG. 13 shows a second plan view of the example from FIG. 10.
  • the four screws 65 are distributed uniformly around the circumference of the fastening ring 54.
  • FIG. 14 shows a first sectional view of the example from FIG. 10 along a section line A-A in FIG. 12.
  • the booster receptacle 53 has an approximately Z-shaped transverse section.
  • Section surface so that the mounting surface 66, which rests against a fixing device, not shown, a base station, not at the level of the nodal plane 67 must lie.
  • the screws 65 engage in a thread 68 in the stop surface 62 of the booster receptacle 53.
  • the arranged between the web 51 and the mounting ring 54 O-ring 63 is used to compensate for thermal changes in length.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Ultraschallschweissen und eine Sonotrode (2) für eine solche Vorrichtung. Die Sonotrode (2), welche von einem Schwingungserzeuger zu Längsschwingungen anregbar ist, weist mindestens einen ersten Abstützungsbereich (3) auf. Die Vorrichtung (1) umfasst eine Sonotrodenaufnahme (5) mit einem Stützblock (6), welcher die Sonotrode (2) in dem ersten Abstützbereich (3) abstützt. In dem ersten Abstützungsbereich (3) der Sonotrode (2) ist eine Gewindebohrung (4) vorgesehen, deren Gewindeachse (G) senkrecht zur Längsachse (L) der Sonotrode (2) verläuft, und in dem Stützblock (6) ist ein Durchgang (8) vorgesehen, der in einem montierten Zustand mit der Gewindebohrung (4) in dem ersten Abstützungsbereich (3) fluchtet, sodass die Sonotrode (2) mit einer in die Gewindebohrung (4) eingreifenden Schraube (9) durch den Durchgang (8) an den Stützblock (6) heranziehbar ist.

Description

Vorrichtung zum Ultraschallschweissen und Sonotrode für eine solche Vorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ultraschallschweis¬ sen und eine Sonotrode für eine solche Vorrichtung gemäss den Merkmalen des Oberbegriffs der unabhängigen Ansprüche.
Beim Ultraschallschweißen wird mechanische, hochfrequente
Schwingungsenergie zum Beispiel über ein torsional oder ein li¬ near angeregtes Schwingsystem in Fügeteile eingeleitet, wobei die Fügeflächen einer lokal begrenzten, sehr kurzzeitigen Erwärmung ausgesetzt werden und eine Stoffschlüssige Verbindung er¬ zeugt wird.
Hierzu wird eine von einem Generator erzeugte Wechselspannung mit einer Ultraschallfrequenz an ein Schwingsystem weitergegeben. Das Schwingsystem kann aus einem Konverter, einem Booster oder Amplitudentransformationsstück und einer Sonotrode bestehen .
In dem Konverter wird zumeist durch den Einsatz von Piezokerami- ken elektrische in mechanische Energie umgewandelt. Die Schwin¬ gung wird an die Sonotrode weitergegeben. Ein Amplitudentrans¬ formationsstück kann je nach geometrischer Gestaltung die Aufgabe als Amplitudenüber- bzw. Untersetzer erfüllen.
Die Sonotrode wandelt, ebenfalls bedingt durch ihre geometrische Auslegung, die Ausgangsamplitude des Konverters oder Amplituden¬ transformationsstücks in eine Arbeitsamplitude um.
Die Sonotrode wird mit einer Arbeitsfläche in Kontakt mit dem zu schweissenden Material gebracht und stellt somit das eigentliche Schweisswerkzeug dar, das die Schwingungsenergie in den sonotro- denseitig zugewandten Fügepartner einkoppelt. Die Arbeitsfläche kann einteilig mit der Sonotrode ausgeführt sein oder als sepa¬ rates Teil an die Sonotrode montiert sein, zum Beispiel ange¬ schraubt sein.
Das Schwingsystem kann zum Beispiel mit einer Resonanzfrequenz in longitudinaler Richtung vibrieren, entlang einer Längsachse der Sonotrode, wobei die maximale Amplitude an der Arbeitsfläche der Sonotrode auftritt. Umgekehrt gibt es Bereiche minimaler Vibration, Knoten genannt, die für eine Befestigung oder Abstüt- zung des Schwingsystems geeignet sind, wo beispielsweise ein Be¬ festigungsflansch angebracht ist.
Mit der Befestigung soll ein definiertes Anbringen der Komponen- ten des Schwingsystems ermöglicht und gleichzeitig ein schnelles Montieren bzw. Auswechseln sichergestellt werden.
Aus der DE19921177 ist eine Sonotrodenaufnähme bekannt, die als aus einem Stück gearbeitete Parallelführung ausgebildet ist und eine Klemmvorrichtung für das Ultraschallschwingsystem umfasst. Die Klemmvorrichtung umgibt das Schwingsystem form- und kraftschlüssig .
Dazu müssen entsprechende Passflächen sehr präzise gefertigt werden.
In der DE102004022313 ist eine Klemmeinrichtung offenbart, mit der eine eindeutige Fixierung der Sonotrode in ihrem Schwingungsknoten sichergestellt werden soll und gleichzeitig ein ein- faches bzw. schnelles Auswechseln der Sonotrode ermöglicht wird. Die Sonotrode wird von einer als Ringelement ausgebildeten Hal¬ terung umgeben, die in einer entsprechend angepassten Vertiefung in der Oberfläche der Sonotrode passgenau einsetzbar ist. Das Ringelement weist Abschnitte auf, so dass die Sonotrode an zwei Punkten abstützbar ist. Gegenüberliegend wird von der Halterung eine Schraube aufgenommen, über welche die Sonotrode in einem dritten Punkt abgestützt wird.
Auch in dieser Lösung müssen Passflächen präzise aufeinander abgestimmt sein.
Aus der WO2014170131 ist eine Sonotrodenlagerung bekannt, bei der die Sonotrode in ihrem Schwingungsknoten abgestützt wird. Die Lagerung weist einen Vorsprung auf, der in eine Ausnehmung in der Sonotrode eingreift.
Bei den bekannten Lösungen muss die Sonotrode häufig in eine sie später umgebende passgenaue Aufnahme eingeführt werden oder die Aufnahme muss um die Sonotrode herum angeordnet werden. Das er¬ schwert die Montage. Abstützelemente können überdies in Eigen¬ schwingungen geraten, was das Gesamtsystem schwächen oder stören kann .
Aus der US 4,647,336 ist eine Anordnung zum Halten von Ultra¬ schallkomponenten bekannt, bei welchem die Ultraschallkomponenten, zum Beispiel ein Booster, einen Flansch in einer Knotenebene besitzt. Die Befestigung erfolgt über ein Paar von Halterin- gen, die miteinander verschraubt sind. Auf jeder Seite des Flan¬ sches sind schockabsorbierende O-Ringe vorgesehen. Eine Rotati¬ onssicherung kann mit Stiften erreicht werden, die durch Löcher in den Halteringen und in Schlitzen im Flansch geführt werden. Durch die Vielzahl von separaten Befestigungs- und Sicherungs- mittein ist die Montage sehr aufwendig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Bekannten zu überwinden und insbesondere eine Vorrichtung und eine Sonotrode zum Ultraschallschweissen zu schaffen, die einen besonders einfachen Aufbau besitzen, kostengünstig gefertigt werden können und die eine einfache und schnelle Montage der Ultraschallkomponenten erlauben.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Ultraschall¬ schweissen, die wenigstens eine Sonotrode umfasst, welche von einem Schwingungserzeuger bevorzugt zu Längsschwingungen anregbar ist.
Die Sonotrode weist mindestens einen ersten Abstützungsbereich auf .
Die Vorrichtung umfasst ausserdem eine Sonotrodenaufnähme mit einem Stützblock, welcher die Sonotrode im montierten Zustand in dem ersten Abstützbereich abstützt.
In einem montierten Zustand liegt bevorzugt eine Aussenfläche des ersten Abstützbereiches der Sonotrode an einer korrespondie- renden Fläche des Stützblocks an.
Erfindungsgemäss ist in dem ersten Abstützbereich der Sonotrode eine Gewindebohrung vorgesehen, deren Gewindeachse quer, bevorzugt senkrecht, zur Längsachse der Sonotrode verläuft. In dem Stützblock befindet sich ein Durchgang in Form einer entlang einer Durchgangsachse durch den Stützblock durchgehenden Öffnung. In einem montierten Zustand der Sonotrode fluchtet der Durchgang mit der Gewindebohrung in dem ersten Abstützungsbereich . Die Sonotrode ist dann mit einer in die Gewindebohrung eingreifenden Schraube durch den Durchgang an den Stützblock heranziehbar.
Alternativ kann in der Sonotrode eine durchgehende Öffnung ange¬ bracht sein und im Stützblock ein Gewinde, sodass eine Schraube von der Sonotrode aus in den Stützbock geführt werden kann und der Stützblock an die Sonotrode gezogen werden kann.
Der Abstützungsbereich hat dann zu dem Stützblock und damit zu der Sonotrodenaufnähme einen perfekten Kontakt, wodurch eine op¬ timale Befestigung der Sonotrode erreicht werden kann. Es kann ausreichen, mittels der Schraube die Fixierung zwischen Sonotrode und Sonotrodenaufnähme nur an einem Befestigungspunkt vorzu¬ nehmen, was eine unaufwendige Montage erlaubt. Die Schraube ist überdies gut von der Seite der Sonotrode und der Sonotrodenauf- nähme erreichbar, was eine schnelle und einfache Montage weiter begünstigt .
Der Durchgang kann ebenfalls als Gewindebohrung ausgeführt sein. Die Befestigungsschraube hat dann einen festen Sitz bezüglich der Sonotrodenaufnähme und der Sonotrode.
Vorteilhafterweise weist die Sonotrode mindestens einen zweiten Abstützungsbereich auf. An der Sonotrodenaufnähme ist bevorzugt ein Halteblock befestigbar, welcher die Sonotrode im montierten Zustand in dem zweiten Abstützungsbereich abstützt.
Der Halteblock kann als Auflage und/oder als Verdrehsicherung für die Sonotrode dienen.
Bevorzugt liegt der zweite Abstützungsbereich dem ersten Abstüt- zungsbereich bezüglich der Längsachse der Sonotrode gegenüber, so dass die Sonotrode von zwei Seiten eingefasst ist. Damit ergibt sich eine solide Befestigung, mit welcher es möglich ist, eine ausreichend hohe Kraft auf die zu verschweissenden Werkstü¬ cke auszuüben. Der Halteblock ist insbesondere mit einer oder mehreren Schrauben an der Sonotrodenaufnähme befestigbar.
Zur Montage der Sonotrode kann zunächst der erste Abstützungsbe- reich in der Sonotrode mit dem Stützblock in Kontakt gebracht werden. Mit einer Schraube, die durch den Durchgang in dem
Stützblock und in die Gewindebohrung im ersten Abstützungsbe- reich geführt ist, kann die Sonotrode an die Sonotrodenaufnähme herangezogen werden. Zusätzlich kann der Halteblock an den zwei- ten Abstützungsbereich angelegt werden und anschliessend an der Sonotrodenaufnähme befestigt werden.
Beim Heranführen der Sonotrode an die Sonotrodenaufnähme muss der Sonotrode nur bezüglich des Stützblocks positioniert werden. Die genaue Ausrichtung geschieht durch die Abstützung auf dem Stützblock und/oder bei der Fixierung mit der Schraube und beim Heranziehen der Sonotrode an den Stützblock.
Die Sonotrodenaufnähme kann so angeordnet sein, dass die Sonot¬ rode im montierten Zustand an dem Stützblock hängt oder auf ihm aufliegt. Im zweiten Fall muss die Sonotrode nicht unbedingt an dem Stützblock festgeschraubt werden.
In einer vorteilhaften Ausführung ist zwischen dem zweiten Abstützungsbereich und dem Halteblock ein Dämpfungselement vorge- sehen. Das Dämpfungselement kann einen faserverstärkten Kunststoff enthalten. Unter Belastung kann es in der Sonotrode zu Biegeschwingungen kommen, die durch das Dämpfungselement von dem Halteblock entkoppelt werden, was insbesondere von Bedeutung sein kann, wenn die Sonotrode nicht mit einer Schraube fest an den Stützblock herangezogen ist.
Bevorzugt ist der der Stützblock nicht zerstörungsfrei von der Sonotrodenaufnähme entfernbar. Der Stützblock kann dabei eintei- lig mit der Sonotrodenaufnähme gefertigt sein oder nicht lösbar mit der Sonotrodenaufnähme verbunden sein. Die Sonotrodenaufnähme kann ein flanschartiges oder ringförmiges Element umfassen, an welchem der Stützblock angeformt ist. Die Sonotrodenaufnähme ist bevorzugt aus Messing gefertigt.
Die Sonotrode wird bei der Montage bevorzugt in einen Durchgang der Sonotrodenaufnähme geführt, dessen Achse entlang der Sonot- rodenachse verläuft.
In einer besonders günstigen Ausführung der Erfindung weist der Stützblock eine Auflagefläche auf, an welcher in einem montierten Zustand eine komplementäre Fläche des ersten Abstützungsbe- reichs der Sonotrode anliegt. Die Flächen können so ausgebildet sein, dass zumindest in einer Richtung ein Formschluss gebildet wird .
Bevorzugt ist der erste Abstützungsbereich der Sonotrode mit ei¬ ner Schraube an den Stützblock herangezogen.
Wird die Schraube gelöst und gegebenenfalls der Halteblock ent¬ fernt, kann die Sonotrode von der Sonotrodenaufnähme abmontiert werden . Vorteilhafterweise ist die Gewindebohrung im ersten Abstützungs- bereich als Sackloch ausgeführt, das sich bevorzugt nicht bis zur zentralen Längsachse der Sonotrode erstreckt. Die Sonotrode kann somit über weite Teile ihres Durchmessers unabhängig von der Befestigung frei schwingen.
Der Durchgang im Stützblock ist vorteilhafterweise als durchge¬ hende Bohrung ausgeführt. Bevorzugt ist die Gewindebohrung im ersten Abstützungsbereich der Sonotrode im Bereich eines longitudinalen Schwingungsknotens angeordnet. Der Befestigungspunkt der Sonotrode schwingt daher minimal, was die Festigkeit und Haltbarkeit der Fixierung be- günstigt.
In einer vorteilhaften Ausführung ist in dem ersten Abstützungs- bereich ein Führungselement angebracht, das mit einem entspre¬ chenden Element am Stützblock zusammenwirken kann.
Insbesondere kann das Führungselement vorstehend sein, so dass es beispielsweise in eine in dem Stützblock vorgesehene korres¬ pondierende Ausnehmung einführbar ist. Das Führungselement kann beispielweise als Ringelement ausge¬ führt sein, welches die Gewindebohrung umgibt.
Die korrespondierende Ausnehmung kann als Vertiefung, zum Beispiel als Nut, ausgeführt sein, in welche das Führungselement bei der Montage einschiebbar ist.
Das Führungselement kann dazu beitragen, während der Montage der Sonotrode im Ringelement die Gewindebohrung und den Durchgang axial zueinander auszurichten, damit die Schraube anschliessend leicht eingeführt werden kann. Das Führungselement und die Aus¬ nehmung können ausserdem zu einer formschlüssigen Verbindung beitragen, sodass eine stabile Verbindung vorliegt und zum Bei¬ spiel die Montage des Ringelements mit angebrachter Sonotrode in einer Maschinenaufnahme, beispielweise an einer Basisstation, begünstigt wird.
In einer zweckdienlichen Ausführung der Vorrichtung weist die Sonotrode zwei bezüglich der Längsachse gegenüberliegende Ab- stützungsbereiche auf, die gleich ausbildet sind. Die Sonotrode ist dann mit einer Schraube an den Stützblock heranziehbar, unabhängig davon, welcher Abstützungsbereich an der Auflagefläche des Stützblocks anliegt.
Insbesondere ist die Sonotrode symmetrisch bezüglich einer 180°- Drehung um die Längsachse. Die Sonotrode kann dann in zwei ver¬ schiedenen Montagepositionen benutzt werden. Insbesondere sind der erste und der zweite Abstützungsbereich gleich ausgebildet, das heisst, in beiden Abstützungsbereichen befindet sich eine Gewindebohrung und beide Abstützungsbereiche sind zum Anliegen an den Halteblock geeignet. Bevorzugt ist das Führungselement zur Aufnahme eines Dämpfungselements geeignet.
Bevorzugt ist an der Sonotrode bezüglich der Längsachse umfangs- seitig wenigstens eine Arbeitsfläche angeordnet, weiter bevor¬ zugt sind zwei bezüglich der Längsachse gegenüberliegende Ar¬ beitsflächen vorgesehen.
Die Arbeitsfläche, die während des Ultraschallschweissens in Kontakt mit einem Fügeteil steht, kann an einem Werkzeugelement angeordnet sein, das seinerseits an der Sonotrode befestigt ist. Die Arbeitsfläche kann auch einteilig mit der Sonotrode ausge¬ führt sein.
In einer beispielhaften Ausführung besitzt die Sonotrode einen Blockabschnitt mit jeweils parallelen Seitenflächen, bevorzugt mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt, einen sich verjüngenden Abschnitt und einen Arbeitsabschnitt, in welchem we¬ nigstens eine Arbeitsfläche angeordnet ist. Alternativ kann die Sonotrode einen Grundkörper mit runder Querschnittsfläche aufweisen, wobei die Abstützungsbereiche gefräst sein können. Der Blockabschnitt dient zur Aufnahme der Schwingung. In dem
Blockabschnitt kann eine Gewindebohrung längs der Achse vorgese¬ hen sein, über welche die Sonotrode an einem Konverter oder einem Amplitudentransformationsstück befestigt werden kann. In dem verjüngenden Bereich kann ein rechteckiger Querschnitt vorliegen, wobei zwei Seitenflächen parallel bleiben und sich zwei Seitenflächen annähern. Die Verjüngung führt zu einer
Amplitudentransformation . Vorteilhafterweise ist der Abstützungsbereich in dem Blockab¬ schnitt der Sonotrode angeordnet.
Die Befestigung der Sonotrode erfolgt also bevorzugt im Blockab¬ schnitt, bevor die Amplitude transformiert wird.
Der Blockabschnitt, der verjüngende Abschnitt und der Arbeitsab¬ schnitt sind insbesondere entlang der Längsachse der Sonotrode nacheinander angeordnet, bevorzugt jeweils direkt nacheinander. Die Sonotrode soll während des Betriebs bevorzugt auf konstanter Temperatur gehalten werden. Die zum Heranziehen der Sonotrode an den Stützblock dienende Schraube ist daher bevorzugt mit Tempe¬ riermitteln beaufschlagbar. Sie weist dazu insbesondere mindes¬ tens einen Temperiermittelkanal auf, durch den ein Temperierflu- id, zum Beispiel eine Kühlflüssigkeit, leitbar ist. Bevorzugt ist der Kanal so ausgeführt, dass bei montierter Schraube der Kanal bis in einen Bereich reicht, der innerhalb der Sonotrode angeordnet ist. Der Kanal ist bevorzugt mit einer Temperierflu- idversorgung in Fluidverbindung bringbar, so dass er beispielweise einen Teil eines Temperiermittelkreislaufs bildet. Denkbar ist es aber auch, im Temperiermittelkanal eine elektrische Lei¬ tung zum Speisen eines elektrischen Heiz- oder Kühlelements durchzuführen.
Bevorzugt weist die Sonotrodenaufnähme eine lösbares Indexie- relement zur Feinj ustierung auf. Die Sonotrodenaufnähme kann dazu dienen, die Achse der Sonotrode bezüglich einer Basisstation zu orientieren und zu fixieren. Dazu kann vorgesehen sein, dass die Sonotrodenaufnähme an einer Halterung der Basisstation zu befestigen ist. Die Halterung kann als Öffnung ausgeführt sein, in welche die Sonotrodenaufnähme entlang ihrer Längsachse einschiebbar ist. Dazu ist die Innenkontur der Öffnung bevorzugt im Wesentlichen komplementär zu der Aussenkontur der Sonotrodenaufnähme ausgebildet.
Um das Feinj ustieren der Sonotrode bezüglich einer Werkzeugober- fläche oder der Fügepartner zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass zwischen Öffnung und Sonotrodenaufnähme zunächst noch ein Spiel besteht, so dass die Sonotrodenaufnähme im eingescho¬ benen Zustand zumindest noch geringfügig um ihre Längsachse drehbar sein kann.
Bevorzugt ist die Sonotrodenaufnähme mit einem Indexierelement ausgestattet, welches das Herstellen einer drehfesten Verbindung mit der Basisstation ermöglicht. Bei dem Indexierelement kann es sich um eine Indexierplatte mit mindestens einem Zapfen handeln. Die Indexierplatte kann mit mindestens einer Schraube an der So¬ notrodenaufnähme fixierbar sein. Eine solche Indexierplatte dient zum Beispiel zur Feinj ustierung der Ausrichtung bezüglich einer Drehung um die Längsachse. Bei der Montage des Sonotrodenaufnähme an der Basisstation wird die Sonotrodenaufnähme in die Öffnung der Basisstation gescho¬ ben, wobei die Indexierplatte noch nicht fest an die Sonotroden- aufnahme herangezogen ist und ihrerseits, zumindest in geringem Masse, gegenüber der Sonotrodenaufnähme bewegt werden kann.
Der mindestens eine Zapfen greift in eine entsprechende Nut in der Öffnung ein. Nun kann die Sonotrodenaufnähme noch geringfü¬ gig, insbesondere um etwa 1-2°, gedreht werden, bis die Arbeits- fläche der Sonotrode gegenüber einem Werkzeug (z.B. einem Am- boss) die gewünschte Ausrichtung hat. Dann wird die Indexier¬ platte festgeschraubt. Ist die Indexierplatte einmal festge¬ schraubt, also mit der Schraube an die Sonotrodenaufnähme heran¬ gezogen, besteht eine drehfeste Verbindung zwischen Sonotroden- aufnähme und Basisstation.
Die Nut kann fest in der Öffnung vorgegeben sein oder mit einem Nutenstein gebildet werden, einem lösbar befestigten und innerhalb der Buchse verschiebbaren Block.
Alternativ oder zusätzlich können andere Indexierelemente vorgesehen sein, mittels derer sich die Ausrichtung der Sonotrode bezüglich einer transversalen Verschiebung, zum Beispiel entlang oder senkrecht zur Längsachse, feinj ustieren lassen.
Eine Vorrichtung zum Ultraschallschweissen, bevorzugt wie oben beschrieben, kann einen Booster und eine Boosteraufnahme umfas¬ sen . Der Booster wird mit einem Befestigungsring in einer Boosteraufnahme gehalten. Die Boosteraufnahme kann in einer Fixiereinrichtung an einer Basisstation oder einem Maschinenrahmen fixiert werden. Die Boosteraufnahme kann beispielweise auf zwei Auflageprismen aufliegen und mit einem Klemmprisma gegen die Auflageprismen gedrückt wer- den. Bevorzugt sind an der Basisstation oder dem Maschinenrahmen zwei Fixiereinrichtungen vorgesehen, eine für die Boosteraufnahme und eine für die Sonotrodenaufnähme .
Der Booster besitzt, bevorzugt in einer Knotenebene einer Lon- gitudinalschwingung, einen Steg, der senkrecht zur Längsausdehnung des Boosters um den Booster herum verläuft. Der Steg weist Öffnungen oder Ausnehmungen auf oder besteht aus voneinander in Umfangsrichtung beabstandeten Stegelementen.
Der Booster kann durch die Boosteraufnahme und die Befestigungs¬ ring hindurchgeführt werden, so dass der Booster an dem einen Ende Kontakt zum Konverter und an dem anderen Ende Kontakt zur Sonotrode haben kann. Der Steg ist im montierten Zustand zwischen der Boosteraufnahme und dem Befestigungsring angeordnet.
Boosteraufnahme und Befestigungsring sind miteinander verbind¬ bar. In dem Befestigungsring sind vorteilhafterweise Öffnungen vorgesehen, in welche Befestigungsmittel eingeführt werden kön¬ nen, zum Beispiel Schrauben, die in eine korrespondierende Auf¬ nahme, zum Beispiel ein Gewinde, in der Boosteraufnahme eingrei¬ fen können.
Der Steg liegt im montierten Zustand nicht direkt an der Boos¬ teraufnahme an. Zwischen Boosteraufnahme und Steg ist im mon- tierten Zustand genau ein Verdrehsicherungselement vorgesehen, insbesondere ein Verdrehsicherungsring, der im montierten Zustand einerseits mit dem Steg zusammenwirkt, andererseits mit der Boosteraufnahme. Da nur ein Verdrehsicherungselement vorgesehen ist, ist die Mon¬ tage sehr einfach.
Bevorzugt umfasst der Verdrehsicherungsring erste Nocken, die sich in eine erste axiale Richtung erstrecken. Die ersten Nocken besitzen eine Form, die mit der Kontur der Ausnehmungen oder Öffnungen im Steg oder des Raums zwischen zwei Stegelementen korrespondiert, so dass die ersten Nocken in den Steg eingreifen können. Dazu weisen die Nocken bevorzugt einen Querschnitt auf in einer Schnittebene, die senkrecht zur Erstreckungsrichtung liegt, welcher korrespondiert mit dem Querschnitt der Ausnehmun¬ gen oder Öffnungen im Steg oder dem Raum zwischen zwei Stegelementen . Bevorzugt umfasst der Verdrehsicherungsring zweite Nocken, die sich in die zweite axiale Richtung erstrecken, also entgegenge¬ setzt zu den ersten Nocken. Die zweiten Nocken haben bevorzugt eine Form, welchen mit der Kontur von Ausnehmungen oder Öffnungen in einer Anschlagfläche der Boosteraufnahme korrespondiert, so dass die zweiten Nocken in die Boosteraufnahme eingreifen können .
Besonders bevorzugt haben die ersten Nocken in axialer Richtung eine erste Querschnittsform und die zweiten Nocken in axialer Richtung eine zweite Querschnittsform, wobei erste und zweite Querschnittsform unterschiedlich sind. Beispielsweise kann die erste Querschnittsform im Wesentlichen rechteckig und die zweite Querschnittsform im Wesentlichen halbkreisförmig sein. Es können jeweils vier erste und vier zweite Nocken ausgebildet sein, die sich jeweils direkt gegenüber liegen. Die Nocken verhindern, dass sich der Booster gegenüber der Boosteraufnahme dreht.
Der Verdrehsicherungsring kann sehr leicht montiert werden. Die Form der Nocken verdeutlicht, in welcher Richtung der Verdrehsicherungsring an der Boosteraufnahme oder an den Steg heranzu¬ bringen ist.
Der Verdrehsicherungsring kann als Dämpfungselement ausgebildet sein, das einen faserverstärkten Kunststoff enthält, zum Beispiel aus einem so genannten Greenglass gefertigt sein. Der Ver¬ drehsicherungsring kann dann auch in der Knotenebene auftretende Radialschwingungen kompensieren und verhindern, dass diese an den Maschinenrahmen weitergegeben werden.
Zwischen dem Steg und dem Befestigungsring ist im montierten Zustand bevorzugt ein O-Ring angeordnet. Der O-Ring sorgt dafür, dass der Steg nicht direkt an dem Befestigungsring anliegt.
Durch seine Elastizität kann er Längenänderungen in axialer Richtung kompensieren, die während der Schwingung aufgrund von Temperaturänderungen im Material des Boosters entstehen.
Zu den thermischen Längenänderungen kann es kommen, da sich das Material während der Schwingung um bis zu 40° erwärmt. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird weiterhin ge¬ löst durch eine Sonotrode, insbesondere für einen Vorrichtung zum Ultraschallschweissen wie sie oben beschrieben ist, welche von einem Schwingungserzeuger zu Längsschwingungen anregbar ist. Erfindungsgemäss umfasst die Sonotrode einen Blockabschnitt mit jeweils parallelen gegenüberliegenden Seitenflächen und einen Arbeitsbereich, in welchem mindestens eine Arbeitsfläche ange¬ ordnet ist. Die Sonotrode weist in dem Blockabschnitt mindestens einen ersten Abstützungsbereich auf, in welchem eine Gewindebohrung vorgesehen ist, deren Gewindeachse senkrecht zur Längsachse der Sonotrode verläuft. Die Gewindebohrung ist insbesondere an einer Stelle vorgesehen, an der sich beim Betrieb der Sonotrode ein Schwingungsknoten befindet .
Zwischen dem Blockabschnitt und dem Arbeitsabschnitt ist insbe- sondere ein sich verjüngenden Abschnitt vorgesehen.
Bevorzugt besitzt die Sonotrode mindestens einen zweiten Abstüt- zungsbereich, der dem ersten Abstützungsbereich bevorzugt bezüglich der Längsachse gegenüber liegt. Die Abstützungsbereiche sind bevorzugt gleich ausbildet sind. Insbesondere ist die Sono¬ trode symmetrisch bezüglich einer 180°-Drehung um die Längsachse .
Vorteilhafterweise besitzt die Sonotrode im Blockabschnitt eine entlang der Längsachse vorgesehene Ausnehmung, zum Beispiel eine Gewindebohrung, zum Anbringen von einem Befestigungselement, mittels dessen die Sonotrode an einen Schwingungserreger gekoppelt werden kann. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen im Detail erläutert. Dabei zeigen
Figur 1: eine Schnitt-Darstellung eines ersten Beispiels für eine erfindungsgemässe Vorrichtung
Figur 2: eine schematische Darstellung des ersten Beispiels in einer ersten Draufsicht senkrecht zur Längsachse; Figur 3 : eine schematische Darstellung des ersten Beispiels in einer zweiten Draufsicht entlang der Längsachse;
Figur 4: eine Darstellung der erfindungsgemässen Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht;
Figur 5: eine Schnitt-Darstellung der erfindungsgemässen Vorrichtung alternativ montiert; Figur 6: eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen
Vorrichtung im unmontierten Zustand in einer perspektivischen Ansicht;
Figur 7: eine Schnitt-Darstellung eines zweiten Beispiels für eine erfindungsgemässe Vorrichtung;
Figur 8: eine Darstellung des zweiten Beispiels in einer perspektivischen Ansicht;
Figur 9: eine Darstellung einer Basisstation in einer perspekti- vischen Ansicht;
Figur 10: eine Darstellung eines weiteren Beispiels für eine er- findungsgemässe Vorrichtung in perspektivischer Ansicht ;
Figur 11: eine Explosionsdarstellung in perspektivischer Ansicht des weiteren Beispiels aus Figur 10;
Figur 12: eine erste Aufsicht auf Beispiel aus Figur 10;
Figur 13: eine zweite Aufsicht auf das Beispiel aus Figur 10;
Figur 14: eine Schnitt-Darstellung des Beispiels aus Figur 10. Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten erfin- dungsgemässen Vorrichtung 1 zum Ultraschallschweissen in einer ersten Schnittansicht entlang der Längsachse, Figur 2 dieselbe Vorrichtung 1 in einer ersten Draufsicht senkrecht zur Längsach- se L, Figur 3 in einer zweiten Draufsicht entlang der Längsachse L von der Spitze der Sonotrode her gesehen.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Sonotrode 2, welche von einem nicht in der Zeichnung dargestellten Schwingungserzeuger zu Längsschwingungen entlang einer Längsachse L anregbar ist. Die Sonotrode 2 weist einen ersten Abstützungsbereich 3 auf.
Die Vorrichtung 1 umfasst ausserdem eine Sonotrodenaufnähme 5 mit einem Stützblock 6, welcher die Sonotrode 2 in dem ersten Abstützbereich 3 abstützt.
In dem ersten Abstützungsbereich 3 der Sonotrode 2 ist eine Gewindebohrung 4 vorgesehen, deren Gewindeachse G senkrecht zur Längsachse L der Sonotrode 2 verläuft.
In dem Stützblock 6 ein Durchgang 8 vorgesehen, der mit der Gewindebohrung 4 in dem ersten Abstützungsbereich 3 fluchtet. Die Sonotrode 2 wird mit einer in die Gewindebohrung 4 eingreifenden Schraube 9 durch den Durchgang 8 an den Stützblock 6 gezogen.
Die Sonotrode 2 weist einen zweiten Abstützungsbereich 10 auf, der dem ersten Abstützungsbereich 3 bezüglich der Längsachse L gegenüber liegt. An der Sonotrodenaufnähme 5 ist ein Halteblock 11 befestigt, welcher die Sonotrode 2 in dem zweiten Abstüt- zungsbereich 10 abstützt.
Die Sonotrodenaufnähme 5 weist ein Ringelement 24 auf, in wel¬ chem entlang der Längsachse L eine Durchgang 25 vorgesehen ist. In diesen ist die Sonotrode 2 eingeführt. Das Ringelement 24 und der Stützblock 6 sind einteilig gefertigt.
Aus Figur 3 ist ersichtlich, dass der Halteblock 11 mit Schrau- ben 12, 13 an der Sonotrodenaufnähme 5 befestigt ist. Die
Schrauben 12, 13 sind parallel zur Längsachse L in das Ringele¬ ment 24 der Sonotrodenaufnähme 5 geschraubt.
Zwischen dem zweiten Abstützungsbereich 10 und dem Halteblock 11 ist eine Dämpfungselement 14 angebracht.
In dem ersten Abstützungsbereich 3 und in dem zweiten Abstüt- zungsbereich 10 der Sonotrode 2 befinden sich jeweils Führungselemente 15a, 15b, in Form von Ringelementen, die um die Gewin- debohrung 4 herum angeordnet sind.
Ein Führungselement 15a greift in eine in dem Stützblock 6 vor¬ gesehene Ausnehmung 16, die als zum Beispiel als Nut in Richtung der Längsachse L ausgeführt ist. Wir die Sonotrode 2 in der So- notrodeaufnähme 5 montiert, so wird die Sonotrode 2 in den
Durchgang 25 der Sonotrodeaufnähme 5 geführt, wobei das Füh¬ rungselement 15a in der Nut 16, insbesondere bis zu einem An¬ schlag 27 läuft. Hat die Sonotrode 2 ihre Zielposition bezüglich der Sonotrodenaufnähme 5 erreicht und trifft das Führungselement 15a zum Beispiel auf den Anschlag 27, so kann die Sonotrode 2 mit der Schraube 9 befestigt und mit dem Halteblock 11 gesichert werden .
Das gegenüberliegende Führungselement 15b liegt in einer korres- pondierenden Ausnehmung 22, welche im Halteblock 11 vorgesehen ist . Die Sonotrode 2 weist an einem Ende zwei bezüglich der Längsachse L gegenüberliegende Arbeitsflächen 17, 18 auf.
An dem von den Arbeitsflächen 17, 18 abgewandten Ende besitzt die Sonotrode 2 eine Bohrung 26 entlang der Längsachse L. hier können nicht explizit gezeigte Befestigungsmittel zum Ankoppeln an einen ebenfalls nicht gezeigten Schwingungserzeugers ange¬ bracht werden, zum Beispiel eine Schraube. Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäs- sen Vorrichtung 1 mit Sonotrode 2 und Sonotrodenaufnähme 5 in einer perspektivischen Ansicht.
Die Sonotrode 2 umfasst einen Blockabschnitt 19, in welchem die Seitenflächen jeweils parallel ausgerichtet sind, einen verjüng¬ enden Abschnitt 20, in welchem die Sonotrode 2 schmaler wird und einen Arbeitsabschnitt 21, in welchem die Arbeitsflächen 17, 18 angeordnet sind. Die Befestigung der Sonotrode 2 an der Sonotro- denaufnahme 5 erfolgt im Blockabschnitt 19.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäs- sen Vorrichtung 1 in einer Schnittansicht, bei welcher die Sonotrode 2 alternativ montiert ist. Der erste Abstützbereich 3 liegt auf dem Stützblock 6 auf. Eine Befestigungsschraube ist in diesem Fall nicht nötig.
Von oben wird die Sonotrode 2 durch den Halteblock 11 gehalten. Sonotrode 2 und Halteblock 11 sind durch ein Dämpfungselement 14 voneinander entkoppelt.
Zusätzlich ist eine weitere Schraube 23 vorgesehen, die in ein Gewinde in der Sonotrodenaufnähme 5 geschraubt ist und auf eine Senkbohrung im Halteblock 11 drückt, wodurch eine zusätzliche Absicherung des Halteblocks 11 erreicht wird.
Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäs- sen Vorrichtung 1 im unmontierten Zustand in einer perspektivischen Ansicht. Die Sonotrode 2 ist nicht in die Sonotrodenauf- nähme 5 eingeschoben.
Figur 7 zeigt eine Schnitt-Darstellung eines zweiten Beispiels einer erfindungsgemässen Vorrichtung 1λ in einer Schnittansicht. Bestandteile, die analog zum ersten Beispiel sind, werden nach¬ folgend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Figur 8 zeigt eine Darstellung desselben Beispiels in einer perspektivischen Ansicht. Figur 9 zeigt eine schematische Darstellung einer Ba- sisstation in einer perspektivischen Ansicht.
Zur Befestigung der Sonotrode 2 wird die Sonotrodenaufnähme 5 in die Öffnung 34 einer Basisstation 33 geführt. An der von der Arbeitsfläche 17 der Sonotrode 2 in Längsrichtung abgewandten Seite der Sonotrodenaufnähme 5 ist als Indexierele- ment eine Indexierplatte 28 vorgesehen, die mit einer Schraube 29 an die Sonotrodenaufnähme 5 heranziehbar ist. Die Indexier¬ platte 28 kann innerhalb einer Ausnehmung 37 in der Sonotroden- aufnähme 5 angeordnet werden, in welcher die Indexierplatte ge¬ ringfügig hin- und herschiebbar oder drehbar ist, solange sie nicht durch die Schraube 29 fixiert ist.
Der Halteblock 11 weist eine Ausnehmung 30 auf, in welche ein nicht explizit gezeigtes Werkzeug führbar ist, um die Schraube 29 zu drehen, sodass die Schraube 29 gedreht werden kann, wenn die Sonotrode 2 bereits gegenüber der Sonotrodenaufnähme 5 in die richtige Position gebraucht ist. In der Sonotrodenaufnähme 5 sind ausserdem beidseitig der Inde- xierplatte 28 Gewinde 31 vorgesehen. Diese dienen zur Aufnahme von Madenschrauben, mit denen die Indexierplatte 28 ebenfalls gestützt werden kann.
Die Indexierplatte 28 weist zwei, in der Abbildung nach unten weisende, Zapfen 32 auf.
Beim Einschieben in die Öffnung 34 der Basisstation 33 greifen die Zapfen 32 in zwei Nuten 36, die beidseitig zwischen einem Nutenstein 35 und der Öffnung 34 gebildet sind.
Der Nutenstein 35 ist seinerseits verschiebbar in einer parallel zur Längsachse L verlaufenen Nut 38 an der Innenseite der Öff- nung 34 angebracht und mit einer Schraube fixiert.
Um die Arbeitsfläche 17 der Sonotrode 2 endgültig bezüglich ei¬ nes nicht dargestellten Werkzeugs (wie z.B. einen Amboss) zu po¬ sitionieren, wird die Sonotrodenaufnähme 5 in der Öffnung 34 noch geringfügig um die Längsachse L gedreht. Solange die Inde¬ xierplatte 28 noch nicht fest an die Sonotrodenaufnahme5 ge¬ schraubt ist, lässt sich diese in der Buchse 34 noch um etwa 1.5-2° drehen. Ist die gewünschte endgültige Position der Sonot¬ rode 2 erreicht, so wird die Indexierplatte 28 mit der Schraube 29 festgeschraubt und die Sonotrodenaufnähme 5 ist drehfest mit der Basisstation 33 verbunden.
Die Basisstation 33 wird meist raumfest angeordnet, weist einen Schwingungserzeuger und die notwendige Stromversorgung auf.
Figur 10 zeigt eine perspektivische Ansicht eines weiteren Bei¬ spiels für eine erfindungsgemässe Vorrichtung 1 λ . Die Vorrichtung 1λ umfasst einen Booster 50, welcher von einem Schwingungserzeuger (in Fig. 10 nicht sichtbar) zu Längsschwingungen anregbar ist und eine Boosteraufnahme 53. Figur 11 zeigt eine Explosionsdarstellung in perspektivischer Ansicht der erfindungsgemässen Vorrichtung 1 λ .
Die Vorrichtung 1 λ umfasst eine Boosteraufnahme 53 und einen Be¬ festigungsring 54.
Der Booster 50 weist einen radial nach aussen verlaufenden Steg 51 auf, der im montierten Zustand zwischen Boosteraufnahme 53 und Befestigungsring 54 angeordnet ist. Die Vorrichtung 1 λ besitzt genau ein Verdrehsicherungselement 55, das als Verdrehsicherungsring 56 ausgebildet ist.
Der Steg 51 verläuft senkrecht zur Längsausdehnung des Boosters 50 um den Booster 50 herum. Der Steg 51 weist Ausnehmungen 57 auf.
Der Verdrehsicherungsring 56 besitzt erste Nocken 58, die sich in eine erste axiale Richtung 59 erstrecken und die eine Form aufweisen, welche mit der Kontur der Ausnehmungen 57 im Steg korrespondiert.
Der Verdrehsicherungsring 56 besitzt des Weiteren zweite Nocken 60, die sich in die zweite axiale Richtung 61 erstrecken, mit einer Form, welche mit der Kontur der Ausnehmungen 64 in einer Anschlagfläche 62 (siehe Fig. 12) der Boosteraufnahme 53 korres¬ pondiert . Zwischen dem Steg 51 und dem Befestigungsring 54 ist ein O-Ring 63 zur Kompensation thermischer Längenveränderung angeordnet.
Der Befestigungsring 54 ist mit vier Schrauben 65 an der Boos- teraufnähme 53 fixierbar.
Figur 12 zeigt eine erste Aufsicht auf Beispiel aus Figur 10. Die zweiten Nocken 60 besitzen eine Form, welche mit den Ausnehmungen 57 in der Anschlagfläche 62 der Boosteraufnahme 53 kor- respondiert, so dass die zweiten Nocken 60 im montierten Zustand in die Boosteraufnahme 53 eingreifen können.
Figur 13 zeigt eine zweite Aufsicht auf das Beispiel aus Figur 10. Die vier Schrauben 65 sind gleichmässig um den Umfang des Befestigungsrings 54 verteilt.
Figur 14 zeigt eine erste Schnitt-Darstellung des Beispiels aus Figur 10 entlang einer Schnittlinie A-A in Figur 12. Die Boosteraufnahme 53 hat eine etwa Z-förmige Quer-
Schnittfläche, sodass die Befestigungsfläche 66, die an einer nicht gezeigten Fixiereinrichtung einer Basisstation anliegt, nicht auf Höhe der Knotenebene 67 liegen muss. Die Schrauben 65 greifen in ein Gewinde 68 in der Anschlagfläche 62 der Boosteraufnahme 53 ein.
Der zwischen dem Steg 51 und dem Befestigungsring 54 angeordnete O-Ring 63 dient zur Kompensation thermischer Längenveränderungen .

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zum Ultraschallschweissen, umfassend
- wenigstens eine Sonotrode (2), welche von einem Schwingungserzeuger zu Längsschwingungen anregbar ist, wobei die Sonotrode (2) mindestens einen ersten Ab¬ stützungsbereich (3) aufweist,
- eine Sonotrodenaufnähme (5) mit einem Stützblock (6), welcher die Sonotrode (2) in dem ersten Abstützbe¬ reich (3) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Abstützungsbe¬ reich (3) der Sonotrode (2) eine Gewindebohrung (4) vorgesehen ist, deren Gewindeachse (G) quer, bevorzugt senkrecht, zur Längsachse (L) der Sonotrode (2) verläuft, und
in dem Stützblock (6) ein Durchgang (8) vorgesehen ist, der in einem montierten Zustand mit der Gewindebohrung (4) in dem ersten Abstützungsbereich (3) fluchtet, sodass die Sonotrode (2) mit einer in die Gewindebohrung (4) eingreifenden Schraube (9) durch den Durchgang (8) an den Stützblock (6) heranziehbar ist.
2. Vorrichtung (1) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (2) mindestens einen zweiten Abstützungs- bereich (10) aufweist, der dem ersten Abstützungsbereich (3) bevorzugt gegenüber liegt, und dass an der Sonotrodenaufnähme (5) ein Halteblock (11), insbesondere mit Schrauben (12, 13), befestigbar ist, welcher die Sonotrode (2) in dem zwei¬ ten Abstützungsbereich (10) abstützt.
3. Vorrichtung (1) gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Abstützungsbereich (10) und dem Halteblock (11) ein Dämpfungselement (14), insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff, vorgesehen ist. Vorrichtung (1) gemäss einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützblock (6) nicht zer¬ störungsfrei von der Sonotrodenaufnähme (5) entfernbar ist.
Vorrichtung (1) gemäss einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützblock (6) eine Aufla¬ gefläche (7) aufweist, an welcher in einem montierten Zustand eine komplementäre Fläche des ersten Abstützungsbe- reichs anliegt.
Vorrichtung (1) gemäss einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abstützungsbereich (3) der Sonotrode (2) mit einer Schraube (9) an den Stütz¬ block (6) herangezogen ist, wobei die Schraube (9) bevorzugt mit einem Temperiermittel beaufschlagbar ist.
Vorrichtung (1) gemäss einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindebohrung (4) im ers¬ ten Abstützungsbereich (3) als Sackbohrung ausgeführt ist und/oder der Durchgang (8) im Stützblock (6) als durchgehende Gewindebohrung.
Vorrichtung (1) gemäss einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindebohrung (4) im ers¬ ten Abstützungsbereich (3) im Bereich eines Schwingungsknoten der Sonotrode (2) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) gemäss einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Abstützungsbe¬ reich (3) ein Führungselement (15a, 15b), insbesondere eine Ringelement, angebracht ist, das insbesondere in eine in dem Stützblock (6) vorgesehene korrespondierende Ausnehmung (16) einführbar ist.
Vorrichtung (1) gemäss einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (2) zwei gegen- überliegende Abstützungsbereiche (3, 10) aufweist, die gleich ausbildet sind, insbesondere die Sonotrode symmet¬ risch bezüglich einer 180°-Drehung ist, sodass sie mit einer Schraube (9) an den Stützblock (6) heranziehbar ist, unabhängig davon, welcher Abstützungsbereich (3, 10) an der Auflagefläche (7) des Stützblocks anliegt.
Vorrichtung (1) gemäss einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Sonotrode (2) bezüglich der Längsachse (L) umfangsseitig wenigstens eine Arbeitsflä¬ che (17) angeordnet ist, bevorzugt zwei gegenüberliegende Arbeitsflächen (17, 18) vorgesehen sind.
Vorrichtung (1) gemäss einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (2) einen Block¬ abschnitt (19) mit jeweils parallelen Seitenflächen, bevorzugt mit quadratischem Querschnitt, einen sich verjüngenden Abschnitt (20) und einen Arbeitsabschnitt (21), in welchem wenigstens eine Arbeitsfläche (17) angeordnet ist, aufweist.
Vorrichtung (1) gemäss Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abstützungsbereich (3, 10) in dem Blockabschnitt (19) der Sonotrode (2) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) gemäss einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrodenaufnähme (5) ein lösbares Indexierelement (28) zur Feinj ustierung aufweist, insbesondere eine Indexierplatte (28), an der bevorzugt min¬ destens ein Zapfen (32) angebracht ist zum Eingriff in eine korrespondierende Nut (36) an einer Basisstation (33) , wobei die Indexierplatte (28) bevorzugt mittels mindestens einer Schraube (29) fest an ein Ringelement (24) der Sonotroden¬ aufnähme (5) heranziehbar ist. 15. Vorrichtung (1λ) zum Ultraschallschweissen, insbesondere gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend - wenigstens einen Booster (50), welcher von einem
Schwingungserzeuger zu Längsschwingungen anregbar ist, wobei der Booster (50) mindestens einen sich radial nach aussen erstreckenden Steg (51) aufweist, und
- eine Boosteraufnahme (53) und einen Befestigungsring (54), die miteinander verbindbarbar sind und zwischen denen im montierten Zustand der Steg (51) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung genau ein Ver- drehsicherungselement (55) aufweist, welches im montierten Zustand zwischen Boosteraufnahme (53) und Steg (51) angeord¬ net ist und welches im montierten Zustand einerseits mit dem Steg (51) und andererseits mit der Boosteraufnahme (53) in einer Wirkverbindung steht.
Vorrichtung gemäss Anspruch 15, wobei das Verdrehsicherungs- element (55) als Verdrehsicherungsring (56) ausgebildet ist, der bevorzugt einen faserverstärkten Kunststoff enthält oder daraus besteht, und
- der Steg (51) senkrecht zur Längsausdehnung des Boos¬ ters (50) um den Booster (50) herum verläuft, der Steg
(51) Öffnungen oder Ausnehmungen (57) aufweist oder aus voneinander in Umfangsrichtung beabstandeten
Stegelementen besteht, und der Verdrehsicherungsring
(56) erste Nocken (58) aufweist, die sich in eine ers¬ te axiale Richtung (59) erstrecken und die eine Form aufweisen, welche mit der Kontur der Ausnehmungen (57) oder Öffnungen im Steg (51) oder des Raums zwischen zwei Stegelementen korrespondiert, so dass die ersten Nocken (58) im montierten Zustand in den Steg (51) eingreifen können, und/oder
- der Verdrehsicherungsring (56) zweite Nocken (60) aufweist, die sich in die zweite axiale Richtung (61) er¬ strecken, mit einer Form, welchen mit der Kontur von Ausnehmungen (57) oder Öffnungen in einer Anschlagfläche (62) der Boosteraufnahme (53) korrespondiert, so dass die zweiten Nocken (59) im montierten Zustand in die Boosteraufnahme (53) eingreifen können.
Vorrichtung (1, 1λ) zum Ultraschallschweissen, gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend
- wenigstens einen Booster (50), welcher von einem
Schwingungserzeuger zu Längsschwingungen anregbar ist, wobei der Booster (50) mindestens einen Steg (51) auf¬ weist,
- eine Boosteraufnahme (53) und einen Befestigungsring (54), die miteinander verbindbarbar sind und zwischen denen im montierten Zustand der Steg (51) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im montierten Zustand zwischen dem Steg (51) und dem Befestigungsring (54) ein O-Ring (63) zur Kompensation thermischer Längenveränderungen angeordnet ist .
Sonotrode (2), insbesondere für einen Vorrichtung zum Ultra¬ schallschweissen gemäss einem der Ansprüche 1-13, welche von einem Schwingungserzeuger zu Längsschwingungen anregbar ist, wobei die Sonotrode (2) einen Blockabschnitt (19) mit je¬ weils parallelen gegenüberliegenden Seitenflächen, bevorzugt mit quadratischem Querschnitt, und einen Arbeitsbereich, in welchem mindestens eine Arbeitsfläche (17, 18) angeordnet ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (2) in dem Block¬ abschnitt (19) mindestens einen ersten Abstützungsbereich (3) aufweist, und in dem Abstützungsbereich (3) eine Gewindebohrung (4) vorgesehen ist, deren Gewindeachse (G) senkrecht zur Längsachse (L) der Sonotrode (2) verläuft.
Sonotrode (2) gemäss Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (2) mindestens einen zweiten Abstützungs- bereich (10) aufweist, der dem ersten Abstützungsbereich (3) bevorzugt gegenüber liegt, wobei die Abstützungsbereiche (3, 10) bevorzugt gleich ausbildet sind, insbesondere die Sonot¬ rode (2) symmetrisch bezüglich einer 180°-Drehung ist.
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