WO2019161902A1 - Vorrichtung zum bearbeiten von werkstücken mittels vibrationen - Google Patents

Vorrichtung zum bearbeiten von werkstücken mittels vibrationen Download PDF

Info

Publication number
WO2019161902A1
WO2019161902A1 PCT/EP2018/054435 EP2018054435W WO2019161902A1 WO 2019161902 A1 WO2019161902 A1 WO 2019161902A1 EP 2018054435 W EP2018054435 W EP 2018054435W WO 2019161902 A1 WO2019161902 A1 WO 2019161902A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wear
anvil
recess
verschleissanzeige
sonotrode
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/054435
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Georg Lang
Original Assignee
Telsonic Holding Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Telsonic Holding Ag filed Critical Telsonic Holding Ag
Priority to DE112018007140.5T priority Critical patent/DE112018007140A5/de
Priority to PCT/EP2018/054435 priority patent/WO2019161902A1/de
Publication of WO2019161902A1 publication Critical patent/WO2019161902A1/de

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • B23K20/106—Features related to sonotrodes
    • 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
    • B23K20/26—Auxiliary equipment

Definitions

  • the present invention relates to a device for processing of workpieces by means of vibrations according to the preamble of the independent claim.
  • Devices according to the preamble of the independent claim are frequently used for welding parts to be joined by means of an ultrasonic or vibration welding method. Farther, such devices are used for cutting and embossing det.
  • a well-known method to monitor wear is to check the connection quality between the terminal and the strand afterwards.
  • this process is complex and destroys the welded parts.
  • delayed quality can be detected only delayed.
  • many users of the decreasing quality of welding draw wrong conclusions. Frequently, the amplitude or the welding energy is increased in response to decreasing weld quality. Both leads to an increased burden on other components of the device and there with potentially too expensive and expensive repairs.
  • WO 2005/107994 A2 shows a device for welding pipe sections.
  • the device comprises a sonotrode, a converter and a counterelectrode.
  • an electromotive drive is used in order to be able to precisely adjust the sonotrode to the counterelectrode while simultaneously setting the forces.
  • the device has a display 130 on which a wear indicator of the tools is arranged.
  • the device has the disadvantage that a wear is not directly on the sonotrode or counter electrode itself ermit mined and therefore inaccurate.
  • DE 199 02 827 shows a method for keeping constant the mittle ren gap width between a sonotrode and a counter tool of an ultrasonic cutting device. The process continuously welds different materials
  • DE 199 02 827 has the disadvantage that the wear is not displayed to the user. Consequently, although DE 199 02 827 can compensate the welding for a while, it does not give the user any information about it. Therefore, a user can not recognize a worn tool.
  • the method is not suitable for applications in which work is intermittent, example, for applications in which individual parts are related to each other ver.
  • a Vorrich device is to be made available that allows a user he allows wear that has occurred on one of the tools, easy and quick to recognize.
  • the user should be able to recognize whether and when a tool needs to be replaced or reordered.
  • the present invention relates to a device for machining of workpieces by means of vibrations.
  • the workpieces are processed by means of ultrasound.
  • the device comprises a sonotrode with a vibration application surface.
  • the device may have an anvil with a Gegenflä surface.
  • the sonotrode and / or the anvil have a Verschleissan Attache for reading a wear on the
  • the wear indicator is mounted on the vibration application surface and / or the counter surface and / or a side surface of the sonotrode or anvil.
  • the device has the advantage that a user can recognize the wear itself directly on the tool itself.
  • the Verschleissan Attache is designed so that a user can visually recognize the wear Ver.
  • the device is particularly applicable in connection with all applications where accuracy is important, especially for longitudinal welding or torsional welding with ultrasonic vibrations but also for vibration welding with lower frequencies.
  • Particularly advantageous is the device for appli cation apply, in which workpieces must be taken from the contour of a work surface to experience an acceleration by the amplitude, especially when welding relatively thin, metallic workpieces.
  • Conceivable are other applications such as cutting, flanging or riveting.
  • Advantageous application are all applications in which structured, in particular rautêt work surfaces are used.
  • the device may include a feed, converter, at least one booster, an alignment unit for the workpiece and / or a fixing device for the workpiece.
  • the vibrations can have a frequency of 5 Hz to 50 kHz.
  • the device is a Ultraschallvor direction.
  • the device may be suitable for vibration welding and / or for ultrasonic welding and / or for embossing and / or cutting workpieces.
  • the vibrations may be longitudi nal or torsional to a longitudinal axis of the sonotrode.
  • the side surface may be substantially perpendicular to the vibration application surface or the counter surface. The side surface may be arranged on the sonotrode or the anvil, in particular in the middle.
  • the side surface is arranged centrally on the anvil, since at this point the strongest stresses he follow.
  • the wear indicator comprises at least one elevation and / or one depression. This allows a user to visually recognize if and how much wear has occurred. Once the increase or depression is no longer visible, the user knows that a predetermined wear is achieved. Examples of predetermined wear are a first use, a wear limit at which the particular part should be replaced, and one or more intermediate stages.
  • the Verschleissanzei- ge two or three or more elevations and / or depressions may have four, five or six increases and / or depressions.
  • the wear can be detected at various points of the part, in particular if the wear does not occur uniformly over the ge entire surface.
  • one or more recesses / elevations are mounted in a location where the expected wear is greatest. More preferably, the recesses / elevations are mounted in a surface center of the counter surface or vibration application surface.
  • the elevations and / or depression have different heights or depth. This allows a user to see how far the wear has already progressed.
  • the heights or depths can be the same size.
  • the elevation or elevations and / or depression or depressions comprise two or three or more stages. This allows the user to know how far the wear has already progressed. So reaching a first stage could show that the part has already been used and a second stage that part one Wear limit has reached and should be replaced. Another step could indicate that the part needs to be replaced soon.
  • the elevations / depressions may be spatially separated and have different depths or heights.
  • the elevation or depression has a height or depth of 0.5-100 ⁇ m.
  • the height or depth is 0.5-10 or about 50 ym.
  • the height or depth can be adapted to the use of the device.
  • the height or depth is up to 10 ym.
  • the height or depth can be up to 100 ym.
  • the elevation or depression has a width of up to 10 mm, in particular 0.3 to 4 mm. In a preferred embodiment, the width is 1-2 mm. This ensures that the wear indicator can be visually checked by a user and that the wear indicator does not affect the quality of the weld.
  • the Verschleissanzei ge an insert, which is mounted in the recess. This can prevent a workpiece from being pressed into the recess.
  • the insert differs in color from the tool. More preferably, the one layer has a signal color such as red or orange or green, so that it is easily recognizable. A user can then recognize on the basis of the absence of the deposit that a Verschllustalia is reached.
  • the insert may contain one, two, three or more layers. In particular, the layers may have different colors.
  • the wear indicator is designed such that a wear limit is displayed. This allows a user to recognize that the part needs to be replaced.
  • the wear indicator is formed by at least one layer.
  • the layer is removable by contact with the workpiece.
  • the wear indicator has two or three or more layers.
  • the layers allow the user to identify where wear has occurred and whether the part has already been used. This can prevent that already strigis sene parts are used again.
  • the layers may differ in their material and / or their color and / or their structure.
  • the layers may be applied as a coating or produced in the substrate of the anvil and / or the sonotrode by curing or doping.
  • the at least one layer is a coating. This allows the layers to be easily prepared since the coating can be applied to the anvil or sonotrode.
  • the layer is a color layer, wherein the color may be a signal color such as red or orange or green.
  • the Verschleissanzei GE has a first and a second surface on the Schwingungsap plication surface or the counter surface.
  • the first and second surfaces are differently coated and / or have different roughness and / or different color layers. More preferably, the first and the second surface can be arranged directly next to one another. The user can then recognize the wear on the basis of the different wear of the two surfaces.
  • the Verschleissan With a laser beam, egg nem cutter, a 3-D printing process, a drill and / or Senkerod Schlieren produced and / or chemically etched.
  • a wear indicator can be made which can be visually checked by a user.
  • the sonotrode In a preferred embodiment, the sonotrode
  • the indicator is preferably an arrow or a lettering device. This allows a user to quickly find the wear indicator.
  • the indicator can be applied using the same manufacturing methods as the wear indicator.
  • the device includes a wear monitoring unit.
  • the Verschleissüberwachungs- unit contains in particular a sensor.
  • the sensor can be an optical sensor.
  • the wear monitoring unit is a camera, e.g. with a CCD sensor.
  • the Verschleissüberwachungshim can be a distance meter. As a result, the device can detect a wear Ver independently.
  • the device includes a control device.
  • the control device uses signals of the Verschleissüberwachungsaku, the Ver schleissüberwachungsö is a measuring element.
  • the control device contains an actuator and thus preferably controls at least one, preferably several, of the following parameters of the device: contact force, vibration amplitude, vibration energy gie, contact pressure, way of the sonotrode.
  • the control device can control all the parameters mentioned in one embodiment
  • FIG. 1 an ultrasound device
  • FIG. 2A shows an anvil of an ultrasonic device with a first embodiment of a wear indicator
  • FIG. 2B shows a detailed view of the anvil from FIG. 2A
  • FIG. 3A shows an anvil with a second embodiment of a wear indicator
  • FIG. 3B shows an anvil with a third embodiment of a wear indicator
  • FIG. 3C shows an anvil with a fourth embodiment of a wear indicator
  • FIG. 4A shows an anvil with a fifth embodiment of a wear indicator
  • FIG. 4B shows an anvil with a sixth embodiment of a wear indicator
  • FIG. 5A shows an anvil with a seventh embodiment of a wear indicator
  • FIG. 5B shows an anvil with an eighth embodiment of a wear indicator
  • Figure 6 an anvil with a ninth embodiment ei ner wear indicator, a monitoring unit and a control device.
  • FIG. 1 shows an ultrasonic device 1 for welding two parts to be joined with ultrasound without showing the invention in detail.
  • the ultrasonic device 1 includes a sonotrode 10 and an anvil 3.
  • the sonotrode 10 contains a vibra tion application area 2.
  • a counter surface 4 is disposed on the anvil 3.
  • two joining parts are welded together mitei each other.
  • a first joining part such as a terminal in the anvil 3 on the Gegenflä surface 4 is first placed.
  • a second joining part in example the stranded wire of a cable, is inserted from a left side in FIG.
  • the two parts to be joined are brought into contact with each other and held by a fixing device with two side slides 18.
  • the sonotrode is moved by a feed unit V along a feed direction 17.
  • the So notrode 10 is powered by a booster and a converter.
  • the converters are connected to a power supply with a HV (high voltage) cable.
  • the feed unit V presses the wires of the cable onto the terminal and welds them together by the vibration of the sonotrode and with the terminal.
  • the vibrations are also transmitted to the anvil by the terminal, so that wear occurs on the counter surface 4 of the anvil 3 due to friction between the terminal and the anvil. Due to the wear on the opposite surface 4 of the anvil Ses 3 and wear on the vibration application surface 2 decreases in the course of time, the quality of welding, without a user of the machine could recognize this with the naked eye on the machine itself.
  • Figure 2A shows a first embodiment of the invention.
  • Figure 2A shows an anvil 3 with counter surface 4.
  • a Verschleissan Attache 5 is attached on the counter surface 4 .
  • the wear indicator 5 includes three recesses 8a, 8b and 8c.
  • the three recesses 8 are circular and cylindrical and shown in detail in FIG. 2B.
  • the depressions 8a, 8b, 8c have first, second and third depths 18, 19, 20.
  • the recess 8c has the smallest depth 20.
  • a user can recognize that a first wear has occurred, in that the depression 8c with the smallest depth has disappeared. Consequently, after a first wear only two (recess 8a and Ver recess 8b) of the original three recesses 8a-c visible. This allows the user to recognize that the anvil has already been used and is needed. Furthermore, the user can thereby recognize that a position of the mating surface has changed and adjust parameters of the device 1 accordingly. For example, a feed could be adjusted so that the removal of the counter surface 5 is compensated.
  • Recess 8b has a second depth 19.
  • a user can adjust the feed rate one more time.
  • the reaching of the depth 19, and thus the disappearance of the recess 8b may indicate to a user that a replacement part should be purchased.
  • the user can adjust parameters of Vorrich device 1.
  • the absolute depths 18 to 20 depend on the application of the device 1.
  • the depth 18 is 10 ym, for example.
  • the median depth 19 and the least depth 20 for metal may be distributed in uniform increments, for example 6.6 and 3.3 ym.
  • the first and second depths may be, for example, 0.5 ym and 8.0 ym.
  • the depth can be up to 100 ym.
  • the depth can also be 50 ym.
  • the mean depth 19 and lowest depth 20 in plastic may be distributed in uniform increments, for example 66 and 33 ym.
  • the first and second depths may be, for example, 5 ym and 80 ym.
  • the wells can also have an oval, rectangular, round, square or star-shaped cross-section.
  • the depressions 8 shown in FIGS. 2A and B are arranged in a row.
  • the depressions can also be arranged in a triangle or be distributed over the mating surface 4 of the anvil 3.
  • the recesses are mounted in a place where the wear is greatest. More preferably, the recesses are mounted in a surface center of the mating surface 4.
  • FIG. 3A shows a second embodiment of a wear indicator 5.
  • FIG. 3A shows a cross-section through a part of the anvil 3.
  • the wear indicator 105 has only one recess 108.
  • the recess 108 has three steps 108a, 108b and 108c.
  • each of the steps 108a to c indicates a degree of wear. A user can, when the wear is to be checked, examine how many stages are present in the recess 108.
  • FIG. 3B Another embodiment is shown in FIG. 3B.
  • part of an anvil 3 is shown in FIG. 3B.
  • the counter surface 4 of the anvil 3 contains a recess 205.
  • the recess 205 has no steps.
  • three layers 208a 208b and 208c are arranged in the recess 205.
  • the three layers have different colors.
  • the uppermost layer 208c has a green color
  • the middle layer 208b has a yellow color
  • the lowermost layer 208a has a red color.
  • the thicknesses of the layers correspond to the depths 18 to 20 of the Ver recesses 8 a to 8 c.
  • FIG. 3C A fourth embodiment of a wear indicator 305 is shown in FIG. 3C.
  • two layers 308c and 308b have been applied to the anvil 3.
  • the two layers 308c and 308b were applied by a 3-D printing process.
  • a particularly suitable 3-D printing process is a 3-D powder printing process, e.g. Sintering.
  • Another way to apply the layers 308c and 308b is to apply them in liquid form and then let them to crystallize.
  • the layers 308b or 308c are then crystallized layers.
  • the third layer 308a is produced by curing the surface layer.
  • FIG. 4A shows another embodiment of a wear indicator 405.
  • the wear indicator 405 is located on the edge of the counterface. che 4 of the anvil 3 attached. Like the wear indicator 105 of Figure 3A, the wear indicator 405 has three stages 405a, 400b, 405c. Once all three stages 405 a to c have disappeared a wear limit is reached the anvil must be exchanged.
  • Figure 4B shows an embodiment in which a Verschleissan display 405 is attached to a side surface 6.
  • the wear indicator 405 is produced on the side surface by a laser beam, a milling cutter and / or a sinker. Furthermore, chemical processes, such as etching, are also conceivable for producing the wear indicator 405. These manufacturing methods are also suitable for the wells shown in the preceding and following figures.
  • the Ver Schleissan Attache 405 is attached to the side surface 6 recess 408. As long as the recess 408 is completely visible, so a corner 21 on the opposite side facing the surface and a corner 22 on the opposite side facing away from the opposite surface, is only minor wear occurred.
  • the wear indicators shown above may also merely index a first use.
  • the wear indicators 505 have a recess 508, which is oblique to the counter surface 4.
  • the wear indicator 505 has a
  • the layer which fills the recess 508.
  • the layer has a signal color like red, green, yellow, or orange.
  • the counter surface 4 wears and the counter surface 4 is removed piece by piece.
  • the volume and a surface which is parallel to the counter surface 4 is smaller. Consequently, a user can see from the surface area or a width of the surface of the layer how far the wear has progressed.
  • a mark such as a groove 523, may be provided at one end of the recess 508. If a user now measures a distance from one end 524 to the groove 523 and sets this in relation to a remaining width of the color, then the current wear can be read therefrom. This ratio can also be detected optically fast, so that no measurement is necessary
  • the wear indicator 505 in FIG. 5B is similar to that in FIG. 5A, with the difference that the recess 508 is arranged on the edge of the mating surface 4. Therefore, the recess extends from the side surface 6 to the end 524 formed by an edge.
  • the embodiment in Figure 5B has the advantage that no separate groove must be provided.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of a wear indicator.
  • a wear indicator 605 is similar to the wear indicator 5 of FIG. 2A.
  • the wear indicator 605 has three elevations 607a, 607b and 607c instead of three depressions.
  • the elevations 607a-c are arranged in a triangle. Since the projections 607 project from the mating surface 4, they leave a pattern on one of the mating parts when processed by the pressure of the sonotrode. Consequently, it can be seen directly on the parts to be joined, whether the anvil (or the sonotrode, if the elevations are attached to the sonotrode) ver schlissen.
  • Figure 6 shows an indicator, which leads out as an arrow 15, and which is arranged on the counter surface 4 and points to the Verschleissan Attache.
  • arrow 15 By the arrow 15, a Be user can quickly see where the Verschleissan Attache 605 angeord net is.
  • the optical sensor 16 e.g. a CCD chip, measures the height of the elevations 607a to c and controls the feed rate V via a control device R.
  • a path of the sonotrode can be adapted to the current wear.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Bearbeiten von Werkstücken mittels Vibrationen. Die Vorrichtung (1) umfasst eine Sonotrode (10) mit einer Schwingungsapplikationsfläche (2) und/oder einem Amboss (3) mit einer Gegenfläche (4). Die Sonotrode (10) und/oder der Amboss (3) weisen eine Verschleissanzeige (5) zum Ablesen eines Verschleisses an der Schwingungsapplikationsfläche (2) bzw. der Gegenfläche (4) auf. Die Vorrichtung (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleissanzeige (5) auf der Schwingungsapplikationsfläche (2) und/oder der Gegenfläche (4) und/oder einer Seitenfläche (6) der Sonotrode (10) bzw. des Ambosses (3) angebracht ist.

Description

Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken mittels Vibrationen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbei ten von Werkstücken mittels Vibrationen gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruches.
Vorrichtungen gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruches werden häufig zum Verschweissen von Fügeteilen mittels eines Ultraschall- oder Vibrationsschweissverfahren verwendet. Weiter hin werden solche Vorrichtungen zum Schneiden und Prägen verwen det .
Während der Bearbeitung der Werkstücke unterliegen Arbeitsflä chen der Vorrichtung Verschleiss. Die Arbeitsfläche einer Sonot rode, also eine Schwingungsapplikationsfläche, und/oder die Ar beitsfläche eines Amboss, also eine Gegenfläche, werden durch die Anpresskraft und die Vibrationen mechanisch stark bean sprucht. Dabei hat der Verschleiss an den Arbeitsflächen zur Folge, dass die Bearbeitungsqualität abnehmen kann, z.B. weil am Amboss vorgesehene Rautierungen zur Erhöhung der Reibung sich abnutzen. Durch den Verschleiss kann eine Distanz zwischen den Arbeitsflächen von Sonotrode und Amboss vergrössert werden. Um den Verschleiss zu kompensieren, wird häufig eine Leistung der Vorrichtung erhöht. Allerdings kann dies den Konverter beschädi gen, welcher aufwendig und teuer zu ersetzen ist. Weiterhin kann bei übermässiger Beanspruchung ein Booster oder andere Teile be schädigt werden, falls die Sonotrode und/oder der Amboss nicht rechtzeitig ausgetauscht wird. Ein Verschleiss kann aber auch dazu führen, dass der Abstand zwischen den Arbeitsflächen zu gross wird und daher nicht mehr genug Reibung zwischen den Ar beitsflächen und den zu verschweissenden Teilen erzeugt wird, woraus eine unzureichende Schweissung resultiert. Dies kann ins- besondere bei relativ dünnen zu verschweissenden Teilen auftre ten .
Eine bekannte Methode, um den Verschleiss zu überwachen, ist die Verbindungsqualität zwischen Terminal und Litze anschliessend zu überprüfen. Allerdings ist dieser Prozess aufwendig und zerstört die verschweissten Fügeteile. Ausserdem kann erst verzögert eine verminderte Qualität festgestellt werden. Zudem ziehen viele Be nutzer aus der abnehmenden Schweissqualität falsche Schlüsse. Häufig wird als Reaktion auf abnehmende Schweissqualität die Amplitude oder die Schweissenergie erhöht. Beides führt zu einer erhöhten Belastung weiterer Bestandteile der Vorrichtung und da mit potentiell zu aufwändigen und teuren Reparaturen.
WO 2005/107994 A2 zeigt eine Vorrichtung zum Verschweissen von Rohrabschnitten. Die Vorrichtung umfasst eine Sonotrode, einen Konverter und eine Gegenelektrode. Um präzise die Sonotrode zu der Gegenelektrode bei gleichzeitig definierter Einstellung der Kräfte verstellen zu können, wird ein elektromotorischer Antrieb verwendet. Zusätzlich weist die Vorrichtung eine Anzeige 130 auf, auf der eine Verschleissanzeige der Werkzeuge angeordnet ist. Die Vorrichtung hat den Nachteil, dass ein Verschleiss nicht direkt an der Sonotrode oder Gegenelektrode selbst ermit telt wird und daher ungenau ist.
DE 199 02 827 zeigt ein Verfahren zum Konstanthalten der mittle ren Spaltbreite zwischen einer Sonotrode und einem Gegenwerkzeug einer Ultraschall-Schneideeinrichtung. Mit dem Verfahren werden unterschiedliche Materialien kontinuierlich verschweisst
und/oder geschnitten. Bei dem Verfahren werden eine temperatur bedingte Längenänderung und ein Verschleiss eines Werkzeugs kom pensiert. Dafür wird eine Berührungszeit zwischen der Sonotrode und einem Schneidwerkzeug über eine Regelung konstant gehalten. DE 199 02 827 hat den Nachteil, dass der Verschleiss dem Benut zer nicht angezeigt wird. Folglich kann DE 199 02 827 zwar eine Zeit lang den Verschweiss kompensieren, gibt dem Benutzer aber keine Informationen dazu. Daher kann ein Benutzer verschlissenes Werkzeug nicht erkennen. Das Verfahren ist nicht für Anwendungen geeignet, bei denen intermittierend gearbeitet wird, beispiels weise für Anwendungen, bei denen einzelne Teile miteinander ver bunden werden.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stan des der Technik zu überwinden. Insbesondere soll eine Vorrich tung zur Verfügung gestellt werden, die es einem Benutzer er laubt Verschleiss, der an einem der Werkzeuge aufgetreten ist, einfach und schnell zu erkennen. Insbesondere soll der Benutzer erkennen können, ob und wann ein Werkzeug ausgetauscht oder nachbestellt werden muss.
Diese Aufgabe wird durch die im unabhängigen Patentanspruch de finierte Vorrichtung gelöst. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbei ten von Werkstücken mittels Vibrationen. Bevorzugt werden die Werkstücke mittels Ultraschall bearbeitet. Die Vorrichtung um fasst eine Sonotrode mit einer Schwingungsapplikationsfläche. Zusätzlich kann die Vorrichtung einen Amboss mit einer Gegenflä che aufweisen. Die Sonotrode und/oder der Amboss weisen eine Verschleissanzeige zum Ablesen eines Verschleisses an der
Schwingungsapplikationsfläche bzw. der Gegenfläche auf. Die Ver schleissanzeige ist auf der Schwingungsapplikationsfläche und/oder der Gegenfläche und/oder einer Seitenfläche der Sonot rode bzw. des Ambosses angebracht. Die Vorrichtung hat den Vorteil, dass ein Benutzer am Werkzeug selbst direkt den Verschleiss erkennen kann. Bevorzugt ist die Verschleissanzeige so gestaltet, dass ein Benutzer den Ver schleiss visuell erkennen kann. Die Vorrichtung ist insbesondere anwendbar in Zusammenhang mit allen Applikationen, bei denen es auf die Genauigkeit ankommt, insbesondere für das Longitudinal- schweissen oder Torsionalschweissen mit Ultraschallschwingungen aber auch für das Vibrationsschweissen mit niedrigeren Frequen zen. Besonders vorteilhaft lässt sich die Vorrichtung für Appli kationen anwenden, bei denen Werkstücke von der Kontur einer Arbeitsfläche mitgenommen werden müssen, um eine Beschleunigung durch die Amplitude zu erfahren, insbesondere beim Schweissen von relativ dünnen, metallischen Werkstücken. Denkbar sind aber auch andere Applikationen wie Schneiden, Bördeln oder Nieten. Vorteilhaft Anwendung sind alle Anwendungen, bei denen struktu rierte, insbesondere rautierte Arbeitsflächen eingesetzt werden.
Die Vorrichtung kann einen Vorschub, Konverter, mindestens einen Booster, eine Ausrichteinheit für das Werkstück und/oder eine Fixiervorrichtung für das Werkstück enthalten. Die Vibrationen können eine Frequenz von 5 Hz bis 50 kHz haben. In einer bevor zugten Ausführungsform ist die Vorrichtung eine Ultraschallvor richtung. Die Vorrichtung kann zum Vibrationsschweissen und/oder zum Ultraschallschweissen und/oder zum Prägen und/oder Schneiden von Werkstücken geeignet sein. Die Vibrationen können longitudi nal oder torsional zu einer Längsachse der Sonotrode sein. Die Seitenfläche kann im Wesentlichen rechtwinklig zur Schwingungs applikationsfläche oder zur Gegenfläche sein. Die Seitenfläche kann an der Sonotrode oder dem Amboss angeordnet sein, insbeson dere mittig. Bevorzugt ist die Seitenfläche mittig am Amboss an geordnet, da an dieser Stelle die stärksten Beanspruchungen er folgen . In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Verschleissan- zeige zumindest eine Erhöhung und/oder eine Vertiefung. Dadurch kann ein Benutzer visuell erkennen, ob und wie viel Verschleiss aufgetreten ist. Sobald die Erhöhung oder die Vertiefung nicht mehr zu erkennen ist, weiss der Benutzer, dass ein vorbestimmter Verschleiss erreicht ist. Beispiele für vorbestimmten Ver schleiss sind eine erste Benutzung, eine Verschleissgrenze bei welcher das jeweilige Teil ausgetauscht werden sollte und eine oder mehrere Zwischenstufe (n) .
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Verschleissanzei- ge zwei oder drei oder mehr Erhöhungen und/oder Vertiefungen auf. Weitere Ausführungsform können vier, fünf oder sechs Erhö hungen und/oder Vertiefungen aufweisen. Dadurch kann der Ver schleiss an verschiedenen Stellen des Teils erkannt werden, ins besondere falls der Verschleiss nicht gleichmässig über die ge samte Fläche auftritt. In einer Variante sind eine oder mehrere Vertiefungen/Erhöhungen an einer Stelle angebracht, an der der erwartete Verschleiss am grössten ist. Weiter bevorzugt sind die Vertiefungen/Erhöhungen in einem Flächenmittelpunkt der Gegen fläche bzw. Schwingungsapplikationsfläche angebracht.
Besonders bevorzugt weisen die Erhöhungen und/oder Vertiefung unterschiedliche Höhen bzw. Tiefe auf. Dadurch kann ein Benutzer erkennen wie weit der Verschleiss bereits fortgeschritten ist. Alternativ können die Höhen bzw. Tiefen auch gleich gross sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Erhöhung oder die Erhöhungen und/oder die Vertiefung oder die Vertiefungen zwei oder drei oder mehr Stufen auf. Dadurch kann der Benutzer erken nen, wie weit der Verschleiss bereits fortgeschritten ist. So könnte das Erreichen einer ersten Stufe zeigen, dass das Teil bereits benutzt wurde und eine zweite Stufe, dass das Teil eine Verschleissgrenze erreicht hat und ausgetauscht werden sollte. Eine weitere Stufe könnte kennzeichnen, dass das Teil bald aus getauscht werden muss.
Alternativ können die Erhöhungen/Vertiefungen räumlich getrennt sein und unterschiedlichen Tiefen bzw. Höhen aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Erhöhung bzw. Vertiefung eine Höhe bzw. Tiefe von 0,5-100 ym auf. Bevorzugt ist die Höhe bzw. Tiefe 0,5-10 oder etwa 50 ym. Die Höhe oder Tiefe kann an die Verwendung der Vorrichtung angepasst werden. Bei Werkstücken aus Metall ist die Höhe bzw. Tiefe bis zu 10 ym. Bei Kunststoff kann die Höhe bzw. Tiefe bis zu 100 ym sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Erhöhung bzw. Vertiefung eine Breite von bis zu 10 mm auf, insbesondere 0,3 - 4 mm. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Breite 1-2 mm. Dadurch ist sichergestellt, dass die Verschleissanzeige durch einen Benutzer visuell kontrolliert werden kann und, dass die Verschleissanzeige die Schweissqualität nicht beeinflusst.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Verschleissanzei ge eine Einlage auf, welche in der Vertiefung angebracht ist. Dadurch kann verhindert werden dass ein Werkstück in die Vertie fung gedrückt wird. Besonders bevorzugt unterscheidet sich die Einlage farblich von dem Werkzeug. Weiter bevorzugt hat die Ein lage eine Signalfarbe wie zum Beispiel rot oder orange oder grün, sodass sie leicht erkennbar ist. Ein Benutzer kann dann anhand der Abwesenheit der Einlage erkennen, dass eine Ver schleissgrenze erreicht ist. Die Einlage kann eine, zwei, drei oder mehr Schichten enthalten. Insbesondere können die Schichten unterschiedliche Farben aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verschleissanzeige derart ausgebildet, dass eine Verschleissgrenze angezeigt wird. Dadurch kann ein Benutzer erkennen, dass das Teil ausgetauscht werden muss.
In einer Ausführungsform ist die Verschleissanzeige durch zumin dest eine Schicht ausgebildet. Die Schicht ist durch Kontakt mit dem Werkstück entfernbar. Besonders bevorzugt weist die Ver schleissanzeige zwei oder drei oder mehr Schichten auf. Durch die Schichten kann der Benutzer erkennen, an welchen Stellen Verschleiss aufgetreten ist und ob das Teil bereits benutzt wor den ist. Dadurch kann verhindert werden, dass bereits verschlis sene Teile erneut verwendet werden. Die Schichten können sich in ihrem Material und/oder ihrer Farbe und/oder ihrer Struktur un terscheiden. Die Schichten können als Beschichtung aufgetragen werden, oder im Substrat des Ambosses und/oder der Sonotrode durch Härtung oder Doping erzeugt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zumindest eine Schicht eine Beschichtung. Dadurch können die Schichten einfach hergestellt werden, da die Beschichtung auf den Amboss oder die Sonotrode aufgetragen werden kann. Besonders bevorzugt ist die Schicht eine Farbschicht, wobei die Farbe eine Signalfarbe wie rot oder orange oder grün sein kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Verschleissanzei ge eine erste und eine zweite Oberfläche auf der Schwingungsap plikationsfläche bzw. der Gegenfläche auf. Die erste und die zweite Oberfläche sind unterschiedlich beschichtet und/oder wei sen unterschiedliche Rauigkeiten und/oder unterschiedliche Farb- schichten auf. Weiter bevorzugt können die erste und die zweite Oberfläche direkt nebeneinander angeordnet sein. Der Benutzer kann dann anhand der unterschiedlichen Abnutzung der beiden Oberflächen den Verschleiss erkennen.
Bevorzugt wird die Verschleissanzeige mit einem Laserstrahl, ei nem Fräser, einem 3-D-Druckverfahren, einem Bohrer und/oder Senkerodieren hergestellt und/oder chemisch geätzt. Dadurch kann eine Verschleissanzeige hergestellt werden, welche visuell durch einen Benutzer kontrolliert werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Sonotrode
und/oder der Amboss einen Indikator für die Verschleissanzeige auf. Der Indikator ist bevorzugt ein Pfeil oder eine Beschrif tung. Dadurch kann ein Benutzer die Verschleissanzeige schnell finden. Der Indikator kann mit denselben Herstellungsverfahren wie die Verschleissanzeige aufgebracht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Vorrichtung ei ne Verschleissüberwachungseinheit . Die Verschleissüberwachungs- einheit enthält insbesondere einen Sensor. Der Sensor kann ein optischer Sensor sein. In einer Ausführungsform ist die Ver schleissüberwachungseinheit eine Kamera, z.B. mit einem CCD- Sensor. Ausserdem kann die Verschleissüberwachungseinheit ein Abstandsmesser sein. Dadurch kann die Vorrichtung einen Ver schleiss selbstständig erkennen.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Vorrichtung ei ne Steuerungseinrichtung. Die Steuerungseinrichtung verwendet Signale der Verschleissüberwachungseinheit, wobei die Ver schleissüberwachungseinheit ein Messglied ist. Die Steuerungs einrichtung enthält ein Stellglied und steuert damit bevorzugt mindestens einen, bevorzugt mehrere, der folgenden Parameter der Vorrichtung: Anpresskraft, Vibrationsamplitude, Vibrationsener- gie, Anpresszeit, Weg der Sonotrode. Die Steuerungseinrichtung kann in einer Ausführungsform alle genannten Parameter steuern
Anhand von Figuren, welche lediglich Ausführungsbeispiele dar stellen, wird die Erfindung im Folgenden näher erläutert. Es zeigen schematisch:
Figur 1: eine Ultraschallvorrichtung,
Figur 2A: einen Amboss einer Ultraschallvorrichtung mit ei ner ersten Ausführungsform einer Verschleissanzei- ge
Figur 2B: eine Detailansicht des Ambosses aus Figur 2A
Figur 3A: einen Amboss mit einer zweiten Ausführungsform ei ner Verschleissanzeige
Figur 3B: einen Amboss mit einer dritten Ausführungsform ei ner Verschleissanzeige,
Figur 3C: einen Amboss mit einer vierten Ausführungsform ei ner Verschleissanzeige,
Figur 4A einen Amboss mit einer fünften Ausführungsform ei ner Verschleissanzeige
Figur 4B ein Amboss mit einer sechsten Ausführungsform ei ner Verschleissanzeige,
Figur 5A: einen Amboss mit einer siebten Ausführungsform ei ner Verschleissanzeige, Figur 5B : einen Amboss mit einer achten Ausführungsform ei ner Verschleissanzeige, und
Figur 6: einen Amboss mit einer neunten Ausführungsform ei ner Verschleissanzeige, einer Überwachungseinheit und einer Steuerungseinrichtung.
Figur 1 zeigt eine Ultraschallvorrichtung 1 zum Verschweissen von zwei Fügeteilen mit Ultraschall ohne die Erfindung im Detail zu zeigen. Die Ultraschallvorrichtung 1 enthält eine Sonotrode 10 und einen Amboss 3. Die Sonotrode 10 enthält eine Schwin gungsapplikationsfläche 2. Gegenüber der Schwingungsapplikati onsfläche 2 ist eine Gegenfläche 4 auf dem Amboss 3 angeordnet. Mit der in Figur 1 gezeigten Anlage werden zwei Fügeteile mitei nander verschweisst . Dafür wird zunächst ein erstes Fügeteil, wie zum Beispiel ein Terminal in den Amboss 3 auf die Gegenflä che 4 gelegt. Anschliessend wird ein zweites Fügeteil, bei spielsweise die Litze eines Kabels, von einer in der Figur 1 linken Seite eingeführt. Die beiden Fügeteile werden miteinander in Kontakt gebracht und durch eine Fixiereinrichtung mit zwei Seitenschiebern 18 gehalten. Die Sonotrode wird durch eine Vor schubeinheit V entlang einer Vorschubrichtung 17 bewegt. Die So notrode 10 wird durch einen Booster und einen Konverter ange trieben. Die Konverter sind mit einem HV (high voltage) -Kabel an eine Energiezufuhr angeschlossen.
Durch die Vorschubeinheit V werden die Litzen des Kabels auf das Terminal gepresst und durch die Vibration der Sonotrode mitei nander und mit dem Terminal verschweisst. Während des Ver- schweissens werden die Vibrationen durch den Terminal auch auf den Amboss übertragen, sodass durch Reibung zwischen Terminal und Amboss ein Verschleiss an der Gegenfläche 4 des Ambosses 3 entsteht. Durch den Verschleiss an der Gegenfläche 4 des Ambos- ses 3 und einen Verschleiss an der Schwingungsapplikationsfläche 2 nimmt im Laufe der Zeit die Schweissqualität ab, ohne dass ein Benutzer der Maschine dies mit blossem Auge an der Maschine selbst erkennen könnte.
Figur 2A zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung. Figur 2A zeigt einen Amboss 3 mit Gegenfläche 4. Auf der Gegenfläche 4 ist eine Verschleissanzeige 5 angebracht. Die Verschleissanzeige 5 beinhaltet drei Vertiefungen 8a, 8b und 8c. Die drei Vertie fungen 8 sind kreisrund und zylindrisch und im Detail in Figur 2B gezeigt.
Wie in Figur 2B zu sehen, weisen die Vertiefungen 8a, 8b, 8c erste, zweite und dritte Tiefen 18, 19, 20 auf. Die Tiefen 18,
19 und 20 sind unterschiedlich. Dabei weist die Vertiefung 8c die geringste Tiefe 20 auf. Ein Benutzer kann erkennen, dass ein erster Verschleiss aufgetreten ist, dadurch dass die Vertiefung 8c mit der kleinsten Tiefe verschwunden ist. Folglich wären nach einem ersten Verschleiss nur noch zwei (Vertiefung 8a und Ver tiefung 8b) der ursprünglich drei Vertiefungen 8a-c sichtbar. Dadurch kann der Benutzer erkennen, dass der Amboss bereits ver wendet wurde und gebraucht ist. Weiterhin kann der Benutzer dadurch erkennen, dass eine Position der Gegenfläche sich verän dert hat und Parameter der Vorrichtung 1 entsprechend anpassen. So könnte beispielsweise ein Vorschub so eingestellt werden, dass der Abtrag von der Gegenfläche 5 kompensiert wird.
Vertiefung 8b weist eine zweite Tiefe 19 auf. Bei Erreichen der mittleren Tiefe 19 kann ein Benutzer den Vorschub ein weiteres Mal anpassen. Das Erreichen der Tiefe 19, und damit das Ver schwinden der Vertiefung 8b kann einem Benutzer indizieren, dass ein Ersatzteil gekauft werden sollte. Wie beim Erreichen der Tiefe der Vertiefung 8c kann der Benutzer Parameter der Vorrich tung 1 anpassen.
Das Erreichen der Tiefe 18 der Vertiefung 8a zeigt einen Benut zer an, dass eine Verschleissgrenze erreicht ist und, dass der Amboss ausgetauscht werden muss. Die absoluten Tiefen 18 bis 20 hängen von der Anwendung der Vorrichtung 1 ab. Bei Metall- schweissen beträgt die Tiefe 18 beispielsweise 10 ym. Die mitt lere Tiefe 19 und die geringste Tiefe 20 bei Metall können in gleichmässigen Schritten verteilt sein, zum Beispiel 6.6 und 3.3 ym. Alternativ können die erste und zweite Tiefe beispielsweise 0.5 ym und 8.0 ym betragen.
Bei Kunststoffschweissen kann die Tiefe bis zu 100 ym betragen. Die Tiefe kann auch 50 ym betragen. Die mittlere Tiefe 19 und die geringste Tiefe 20 bei Kunststoff können in gleichmässigen Schritten verteilt sein, zum Beispiel 66 und 33 ym. Alternativ können die erste und zweite Tiefe beispielsweise 5 ym und 80 ym betragen .
Weiterhin alternativ können die Vertiefungen auch einen ovalen, rechteckigen, runden, quadratischen oder sternförmigen Quer schnitt haben. Die in Figur 2A und B gezeigten Vertiefungen 8 sind in einer Reihe angeordnet. Die Vertiefungen können auch in einem Dreieck angeordnet sein oder über die Gegenfläche 4 des Amboss 3 verteilt sein. In einer bevorzugten Variante sind die Vertiefungen an einer Stelle angebracht, an der der Verschleiss am grössten ist. Weiter bevorzugt sind die Vertiefungen in einem Flächenmittelpunkt der Gegenfläche 4 angebracht.
Figur 3A zeigt eine zweite Ausführungsform einer Verschleissan- zeige 5. Figur 3A zeigt einen Querschnitt durch einen Teil des Ambosses 3. Im Unterschied zu dem in den Figuren 2A und 2B ge- zeigten Ausführungsbeispiel weist die Verschleissanzeige 105 nur eine Vertiefung 108 auf. Die Vertiefung 108 weist drei Stufen 108a 108b und 108c auf. Wie die unterschiedlichen Tiefen 8a bis c in Figur 2 zeigt jede der Stufen 108a bis c einen Verschleiss- grad an. Ein Benutzer kann, wenn der Verschleiss überprüft wer den soll, untersuchen wie viele Stufen in der Vertiefung 108 vorhanden sind.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Figur 3B gezeigt. Wie in Figur 3A ist in Figur 3B ein Teil eines Ambosses 3 gezeigt. Die Gegenfläche 4 des Ambosses 3 enthält eine Vertiefung 205. Die Vertiefung 205 weist keine Stufen auf. In der Vertiefung 205 sind drei Schichten 208a 208b und 208c angeordnet. Die drei Schichten haben unterschiedliche Farben. Die oberste Schicht 208 c hat eine grüne Farbe, die mittlere Schicht 208b hat eine gelbe Farbe und die untersten Schicht 208 a hat eine rote Farbe. Die Dicken der Schichten entsprechen den Tiefen 18 bis 20 der Ver tiefungen 8a bis 8c.
Ein viertes Ausführungsbeispiel einer Verschleissanzeige 305 ist in Figur 3C gezeigt. In dem in Figur 3C gezeigten Ausführungs beispiel wurden zwei Schichten 308c und 308b auf den Amboss 3 aufgetragen. Die zwei Schichten 308c und 308b wurden mit einem 3-D Druckverfahren aufgetragen. Ein besonders geeignetes 3-D Druckverfahren ist ein 3-D Pulverdruckverfahren, z.B. Sintern. Eine weitere Möglichkeit die Schichten 308c und 308b aufzutragen ist, diese flüssig aufzutragen und anschliessend zu kristalli sieren lassen. Die Schichten 308b oder 308c sind dann kristalli sierte Schichten. Die dritte Schicht 308a wird erzeugt, indem die Oberflächenschicht gehärtet wird.
Figur 4A zeigt eine weitere Ausführungsform einer Verschleissan zeige 405. Die Verschleissanzeige 405 ist am Rand der Gegenflä- che 4 des Ambosses 3 angebracht. Wie die Verschleissanzeige 105 aus Figur 3A weist die Verschleissanzeige 405 drei Stufen 405a 400b, 405c auf. Sobald alle drei Stufen 405 a bis c verschwunden sind ist eine Verschleissgrenze erreicht der Amboss muss ausge tauscht werden.
Figur 4B zeigt eine Ausführungsform, bei der eine Verschleissan zeige 405 an einer Seitenfläche 6 angebracht ist. Die Ver schleissanzeige 405 wird an der Seitenfläche durch einen Laser strahl, ein Fräser und/oder einen Senkerodierer hergestellt. Weiterhin sind zum Herstellen der Verschleissanzeige 405 auch chemische Prozesse, wie zum Beispiel Ätzen denkbar. Diese Her stellungsverfahren eignen sich auch für die in den vorhergehen den und nachfolgenden Figuren gezeigten Vertiefungen. Die Ver schleissanzeige 405 ist eine an der Seitenfläche 6 angebrachte Vertiefung 408. So lange die Vertiefung 408 vollständig sichtbar ist, also eine Ecke 21 auf der der Gegenfläche zugewandten Seite und eine Ecke 22 auf der der Gegenfläche abgewandten Seite auf weist, ist nur geringer Verschleiss aufgetreten.
Sobald die Vertiefung der Verschleissanzeige 405 nur noch die der Gegenfläche abgewandte Ecke 22 aufweist, kann ein Benutzer erkennen dass der Amboss bereits verwendet wurde. Sobald die Vertiefung nicht mehr erkennbar ist, ist einer Verschleissgrenze erreicht. In alternativen Ausführungsformen können die Ver- schleissanzeigen, die im Vorhergehenden gezeigt wurden auch le diglich eine erste Benutzung indizieren.
Zwei weitere Verschleissanzeigen 505 sind in den Figuren 5A und 5B gezeigt. Die Verschleissanzeigen 505 weisen eine Vertiefung 508 auf, welche schräg zur Gegenfläche 4 ist. In einer bevorzug ten Ausführungsform weisen die Verschleissanzeige 505 eine
Schicht 509 auf, welche die Vertiefung 508 ausfüllt. Die Schicht hat eine Signalfarbe wie rot, grün, gelb, oder orange. Während der Benutzung des Ambosses, verschleisst die Gegenfläche 4 und die Gegenfläche 4 wird Stück für Stück abgetragen. Dadurch wird das Volumen und eine Oberfläche, welche parallel zur Gegenfläche 4 ist kleiner. Folglich kann ein Benutzer anhand der Fläche der Oberfläche oder einer Breite der Oberfläche der Schicht erken nen, wie weit der Verschleiss fortgeschritten ist. Damit der Be nutzer einen Hinweis auf die ursprüngliche Grösse der Vertiefung 508 hat, kann eine Markierung, wie eine Rille 523, an einem Ende der Vertiefung 508 vorgesehen sein. Wenn ein Benutzer nun eine Distanz von einem Ende 524 bis zur Rille 523 misst und dieses in Verhältnis setzt zu einer verbliebenen Breite der Farbe, dann kann daraus der derzeitige Verschleiss abgelesen werden. Dieses Verhältnis kann auch optisch schnell erfasst werden, sodass kei ne Messung notwendig ist
Die Verschleissanzeige 505 in Figur 5B ist ähnlich zu der in Fi gur 5A, mit dem Unterschied, dass die Vertiefung 508 am Rand der Gegenfläche 4 angeordnet ist. Daher erstreckt sich die Vertie fung von der Seitenfläche 6 bis zum Ende 524, dass durch eine Kante gebildet wird. Die Ausführungsform in Figur 5B hat den Vorteil, dass keine gesonderte Rille vorgesehen werden muss.
Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Verschleissan zeige. Eine Verschleissanzeige 605 ist ähnlich zu der Ver schleissanzeige 5 aus Figur 2A. Im Unterschied zu der in Figur zwei A gezeigten Verschleissanzeige 5 weist die Verschleissan zeige 605 anstatt drei Vertiefungen drei Erhöhungen 607a 607b und 607c auf. Die Erhöhungen 607a-c sind in einem Dreieck ange ordnet. Da die Erhöhungen 607 von der Gegenfläche 4 hervorste hen, hinterlassen diese ein Muster auf einem der Fügeteile beim Bearbeiten durch den Druck der Sonotrode. Folglich ist direkt an den Fügeteilen erkennbar, ob der Amboss (oder die Sonotrode, falls die Erhöhungen an der Sonotrode angebracht sind) ver schlissen ist.
Weiterhin zeigt Figur 6 einen Indikator, der als Pfeil 15 ausge führt ist, und der auf der Gegenfläche 4 angeordnet ist und auf die Verschleissanzeige hinweist. Durch den Pfeil 15 kann ein Be nutzer schnell erkennen, wo die Verschleissanzeige 605 angeord net ist.
Aufgrund des Verschleisses am Amboss 3 und/oder an der Sonotrode 10 müssen die Parameter für die Vibrationen und den Vorschub an gepasst werden. Durch einen optischen Sensor 16 wird der Ver- schleiss detektiert. Der optische Sensor 16, z.B. ein CCD Chip, misst die Höhe der Erhöhungen 607a bis c und steuert über eine Steuerungseinrichtung R den Vorschub V. Dadurch kann ein Weg der Sonotrode angepasst werden an den aktuellen Verschleiss. Weiter hin kann durch die Steuerungseinrichtung eine Amplitude, mit der die Sonotrode schwingt, eine Energie, die durch die Sonotrode aufgetragen wird, eine Zeitspanne, während derer Vibrationen aufgetragen werden und/oder eine Kraft, mit welcher der Vorschub V die Sonotrode 10 gegen die Fügeteile presst, angepasst werden.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung (1) zum Bearbeiten von Werkstücken mittels Vib rationen, bevorzugt Ultraschall, umfassend eine Sonotrode (10) mit einer Schwingungsapplikationsfläche (2) und/oder einem Amboss (3) mit einer Gegenfläche (4), wobei die Sonot rode (2) und/oder der Amboss (3) eine Verschleissanzeige (5) zum Ablesen eines Verschleisses an der Schwingungsapplikati onsfläche (2) bzw. der Gegenfläche (4) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleissanzeige (5) auf der Schwingungsapplikationsfläche (2) und/oder der Gegenflä che (4) und/oder an einer Seitenfläche (6) der Sonotrode (10) oder des Ambosses (10) angebracht ist.
2. Vorrichtung (1) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleissanzeige (5) zumindest eine Erhöhung (7) und/oder eine Vertiefung (8) umfasst.
3. Vorrichtung (1) gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleissanzeige (5) zwei oder drei oder mehr Er höhungen (7a, 7b, 7c) und/oder Vertiefungen (8a, 8b, 8c) aufweist
4. Vorrichtung (1) gemäss Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Erhöhung (7) und/oder Vertiefung (8) eine oder zwei oder drei oder mehr Stufen (108a, 108b, 108c) auf weist.
5. Vorrichtung (1) gemäss einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung (7) bzw. Vertiefung (8) eine Höhe bzw. Tiefe (T) von 0,5 bis 100 ym, bevorzugt 0.5 bis 10 oder 50 ym aufweist.
6. Vorrichtung (1) gemäss einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung (7) bzw. Vertiefung (8) eine Breite (B) von 0,3 bis 4 mm, bevorzugt 1 bis 2 mm, auf- weist .
7. Vorrichtung (1) gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Vertie fung (8) auf der Schwingungsapplikationsfläche (2) und/oder der Gegenfläche (4) und/oder der Seitenfläche aufweist und eine Einlage umfasst, wobei die Einlage (9) in der Vertie fung (8) angebracht ist.
8. Vorrichtung (1) gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleissanzeige (5) derart ausgebildet ist, dass eine Verschleissgrenze ange zeigt wird.
9. Vorrichtung (1) gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleissanzeige durch zumindest eine Schicht ausgebildet ist, welche durch Kon takt mit dem Werkstück entfernbar ist.
10. Vorrichtung (1) gemäss Anspruch 9, wobei die zumindest eine Schicht eine Beschichtung, bevorzugt eine Farbschicht, ist.
11. Vorrichtung (1) gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleissanzeige (5) ei ne erste und eine zweite Oberfläche auf der Schwingungsap plikationsfläche bzw. der Gegenfläche enthält, wobei die erste und zweite Oberfläche (13, 14) unterschiedlich be schichtet sind, unterschiedliche Rauigkeiten aufweisen und/oder unterschiedliche Farbschichten (15, 16) aufweisen.
12. Vorrichtung (1) gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleissanzeige mit ei nem Laserstrahl, einem Fräser, einem 3D-Druckverfahren oder einem Senkerodierer hergestellt ist oder chemisch geätzt ist .
13. Vorrichtung (1) gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode und/oder der Am boss einen Indikator (15) für die Verschleissanzeige (5) aufweist, bevorzugt einen Pfeil oder eine Beschriftung.
14. Vorrichtung (1) gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Ver- schleissüberwachungseinheit, insbesondere mit einem opti schen Sensor (16), vorzugsweise einer Kamera, enthält.
15. Vorrichtung (1) gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Steuerung enthält, bevorzugt einen Open-loop Regler (R) .
PCT/EP2018/054435 2018-02-22 2018-02-22 Vorrichtung zum bearbeiten von werkstücken mittels vibrationen WO2019161902A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112018007140.5T DE112018007140A5 (de) 2018-02-22 2018-02-22 Vorrichtung zum bearbeiten von werkstücken mittels vibrationen
PCT/EP2018/054435 WO2019161902A1 (de) 2018-02-22 2018-02-22 Vorrichtung zum bearbeiten von werkstücken mittels vibrationen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2018/054435 WO2019161902A1 (de) 2018-02-22 2018-02-22 Vorrichtung zum bearbeiten von werkstücken mittels vibrationen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019161902A1 true WO2019161902A1 (de) 2019-08-29

Family

ID=61274274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/054435 WO2019161902A1 (de) 2018-02-22 2018-02-22 Vorrichtung zum bearbeiten von werkstücken mittels vibrationen

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE112018007140A5 (de)
WO (1) WO2019161902A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114599472A (zh) * 2019-11-05 2022-06-07 崇德超声波有限公司 具有集成摄像头组件的超声波焊接装置
US20230045159A1 (en) * 2021-08-06 2023-02-09 Prime Planet Energy & Solutions, Inc. Ultrasonic joining horn

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19902827C1 (de) 1999-01-15 2000-06-08 Hielscher Gmbh Verfahren zum Konstanthalten der mittleren Spaltbreite zwischen einer Sonotrode eines Ultraschall-Systems und einem als Gegenwerkzeug ausgebildeten Schneidwerkzeugs einer Ultraschall-Schneideinrichtung
WO2005107994A2 (de) 2004-05-04 2005-11-17 Stapla Ultraschall-Technik Gmbh Vorrichtung und verfahren zum verschweissen zumindest eines elementes
WO2011029106A2 (en) * 2010-12-16 2011-03-10 Saint-Gobain Abrasives, Inc. A slot wear indicator for a grinding tool
US20130306216A1 (en) * 2012-05-18 2013-11-21 Wisconsin Alumni Research Foundation Vibration welding system with thin film sensor
US20140138012A1 (en) * 2012-11-16 2014-05-22 GM Global Technology Operations LLC Automatic monitoring of vibration welding equipment
DE102014118296A1 (de) * 2013-12-13 2015-06-18 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Automatisches überwachen der ausrichtung und des verschleisses eines vibrationsschweissgeräts
EP3178607A1 (de) * 2015-12-08 2017-06-14 Semiconductor Manufacturing International Corporation (Beijing) Polierkissen, überwachungsverfahren und überwachungssystem dafür

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19902827C1 (de) 1999-01-15 2000-06-08 Hielscher Gmbh Verfahren zum Konstanthalten der mittleren Spaltbreite zwischen einer Sonotrode eines Ultraschall-Systems und einem als Gegenwerkzeug ausgebildeten Schneidwerkzeugs einer Ultraschall-Schneideinrichtung
WO2005107994A2 (de) 2004-05-04 2005-11-17 Stapla Ultraschall-Technik Gmbh Vorrichtung und verfahren zum verschweissen zumindest eines elementes
WO2011029106A2 (en) * 2010-12-16 2011-03-10 Saint-Gobain Abrasives, Inc. A slot wear indicator for a grinding tool
US20130306216A1 (en) * 2012-05-18 2013-11-21 Wisconsin Alumni Research Foundation Vibration welding system with thin film sensor
US20140138012A1 (en) * 2012-11-16 2014-05-22 GM Global Technology Operations LLC Automatic monitoring of vibration welding equipment
DE102014118296A1 (de) * 2013-12-13 2015-06-18 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Automatisches überwachen der ausrichtung und des verschleisses eines vibrationsschweissgeräts
EP3178607A1 (de) * 2015-12-08 2017-06-14 Semiconductor Manufacturing International Corporation (Beijing) Polierkissen, überwachungsverfahren und überwachungssystem dafür

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114599472A (zh) * 2019-11-05 2022-06-07 崇德超声波有限公司 具有集成摄像头组件的超声波焊接装置
US20230045159A1 (en) * 2021-08-06 2023-02-09 Prime Planet Energy & Solutions, Inc. Ultrasonic joining horn
US11878361B2 (en) * 2021-08-06 2024-01-23 Prime Planet Energy & Solutions, Inc. Ultrasonic joining horn

Also Published As

Publication number Publication date
DE112018007140A5 (de) 2020-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112015004849T5 (de) Stromerfassungsvorrichtung und Stromerfassungswiderstand
EP1674047A1 (de) Rohling zur Herstellung zahntechnischer Formteile und Verfahren zur Herstellung des Formteils
EP0208310B1 (de) Verfahren zum Regeln des Prozessverlaufes und zur Qualitätskontrolle beim Ultraschallschweissen von Werkstücken
DE10324094B3 (de) Verfahren zum Verschweißen von Teilen
DE3142606C2 (de)
DE10085264B4 (de) Drahtentladungsbearbeitungsverfahren und Vorrichtung
WO2019161902A1 (de) Vorrichtung zum bearbeiten von werkstücken mittels vibrationen
DE102014217154B4 (de) Verfahren zum Einstechen in metallische Werkstücke mittels eines Laserstrahls sowie zugehörige Laserbearbeitungsmaschine und Computerprogrammprodukt
DE3419629C2 (de) Adaptives Regelverfahren zur Steuerung von Betriebsparametern beim funkenerosiven Schneiden und funkenerosive Schneidanlage hierfür
DE102020125861B4 (de) Verfahren zum verbinden durch ultraschallschweissen
EP1354693B1 (de) Vorrichtung sowie Verfahren zum Verschweissen dünnwandiger Werstücke mittels Ultraschall
DE19913317A1 (de) Düsenlochplatte und Herstellungsverfahren dafür
DE2109865A1 (de) Vibrationselement zum Ultraschallschweissen
DE10132408C2 (de) Elektrode mit veränderbarer Form
EP1625911B1 (de) Drahtbonder mit einer Kamera, einer Bildverarbeitungseinrichtung, Speichermittel und Vergleichermittel und Verfahren zum Betrieb eines solchen
DE102014205547A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Druckschablone für den technischen Druck
WO2020120547A1 (de) Vorrichtung zur generativen fertigung eines dreidimensionalen werkstücks aus einer aluminiumhaltigen metallschmelze
WO2014026909A1 (de) Werkzeug, schablone, kassette und verfahren zum riffeln einer walze
CH716048A2 (de) Verfahren sowie eine Messeinrichtung zum Ausmessen bzw. Kalibrieren von Utensilien insbesondere bei Pressen.
EP0282837B1 (de) Verfahren zum Fertigen eines Ovalrades
DE3115580A1 (de) Verfahren zum bestimmen der relativen lage eines werkzeuges zu einem werkstueck in einer werkzeugmaschine und danach arbeitende werkzeugmaschine
EP0196502A1 (de) Antriebseinrichtung für eine Werkzeugschneide
EP3851823B1 (de) Vorrichtung zum erfassen tribologischer beanspruchung zumindest eines bauteils und verfahren zum herstellen einer vorrichtung zum erfassen tribologischer beanspruchung zumindest eines bauteils
EP0212717A2 (de) Verfahren und Anordnung zum Einprägen von Kanälen mit geringem Querschnitt in die Oberfläche eines Werkstücks
WO2000019167A1 (de) Eichen eines tiefensensors einer laserbearbeitungsvorrichtung und schichtweise herstellung eines gesenks mit veränderlicher programmierung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18707030

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R225

Ref document number: 112018007140

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18707030

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1