DE2928360A1

DE2928360A1 - Sonotrode fuer ein kombiniertes ultraschall-widerstands-schweissgeraet

Info

Publication number: DE2928360A1
Application number: DE19792928360
Authority: DE
Inventors: Hans Raske
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1979-07-13
Filing date: 1979-07-13
Publication date: 1981-01-15
Also published as: DE2928360C2

Description

Sonotrode für ein kombiniertes Ultraschall-Widerstands-
SchweiBgerät Die Erfindung bezieht sich auf eine Sonotrode für ein kombiniertes Ultraschsll-Widerstands-Schweißgerät, die als Widerstands-Schweißelektrode ausgebildet und am Ort eines ihrer Schwingungsknoten mit einem sekundärseitigen Stromanschluß eines Schweißtransformators oder dgl. verbunden ist.
Beim Ultraschall-Widerstands-Kombinations-Schweißverfahren wird bekanntlich vor und während des Ultraschallimpulses einmal über eine auf das zu verschweißende Teil aufgesetzte Elektrode und zum anderen über die als Widerstands-Schweißelektrode ausgebildete Sonotrode Schweißstrom zur Schweißstelle getaktet. Ein Pol des Schweißtakters oder dgl. ist also ständig mit der Sonotrode verbunden. Um den Schweißstromanschluß an der Sonotrode von Ultraschallschwingungen möglichst zu entlasten, ist es bekannt, den Schweißstromanschluß am Ort eines Schwingungsknotens anzubringen. Zu diesem Zwecke wurde die Sonotrode in ihrem Schwingungsknoten mit einer Gewindebohrung versehen, so daß mittels einer Schraubverbindung ein Stromanschluß an der Sonotrode befestigt werden konnte. Es hat sich jedoch gezeigt, daß in dem angebohrten, theoretisch errechneten Schwingungsknoten der Sonotrode trotzdem noch Ultraschallschwingungen wirksam wurden. Diese äußern sich in einer stetigen Lockerung der Schraubverbindung, was meist zur Zerstörung der Schraube bzw. des Gewindes in der Sonotrode selbst führte. Außerdem ändert sich der Ubergangswiderstand an der Befestigungsstelle ständig infolge der Relativbewegung zwischen Sonotrodenoberfläche und Fläche des Stromanschlusses durch die Ultraschallschwingungen. Letzteres hat zur Folge, daß unterschiedliche und unkontrollierte Schweißergebnisse erzielt werden, was sich in erhöhtem Ausmaße in der Qualität der Schweißstelle bemerkbar macht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sonotrode für ein kombiniertes Ultraschall-Widerstands-Schweißgerät zu schaffen, die diese Nachteile nicht aufweist. Es soll also ein zuverlässiger Schweißstromanschluß geschaffen werden, der sich auch im Laufe der Zeit nicht mehr nennenswert ändert. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zum Stromanschluß ein membranartig wirkender Flansch vorgesehen ist, dessen wirksame Schwingungsebene rechtwinkelig zu den Longitudinalschwingungen der Sonotrode steht und durch den Ort eines Schwingungsknotens geht.
Durch den membranartig wirkenden Flansch im Schwingungsknoten der Sonotrode wird bewirkt, daß die im Knotenpunkt auftretenden Schwingungen weggedämpft werden, so daß die Stromankopplungsflächen schwingungsfrei werden.
Vorzugsweise weist der mit der Sonotrode verbundene Flansch außen einen in Schwingungsrichtung verlaufenden dünneren Ringteil auf, der in einen ringförmigen Ansatz übergeht, welcher an der Außenseite vorzugsweise eine Ringnut für mindestens einen Stromzuführungsbügel aufweist.
Der Stromzuführungsbügel ist hierbei zweckmäßigerweise zweiteilig ausgebildet, so daß er sich gut montieren läßt. Die Enden der beiden Stromzuführungsbügel werden dann miteinander verschraubt. Durch die Ringnut ist eine seitliche Führung der Stromzuführungsbügel gewährlei stet.
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen Teil eines kombinierten Ultraschall-Widerstands-Schweißgerätes in perspektifischer Darstellung, Figur 2 eine Seitenansicht einer Sonotrode teilweise im Schnitt und Figur 3 eine Seitenansicht eines Stromzuführungsbügels.
Mit 1 ist eine Sonotrode bezeichnet, die am vorderen Ende einen stiftförmigen als Widerstands-Schweißelektrode ausgebildeten Sonotrodeneinsatz 2 trägt, der mit Hilfe einer Schraube 3 befestigt ist. Am anderen Ende der Sonotrode 1 ist ein Ultraschallgeber 4 angeordnet. Die in Figur 1 dargestellte Anordnung zeigt beispielsweise das Verschweißen eines Al-Kathodenrohres 5 mit einer Ni-Anschlußfahne 6.
Das Kathodenrohr 5 liegt an der Schweißstelle auf einem in der Zeichnung nicht sichtbaren Amboß auf und wird durch eine Halterung 7 seitlich geführt. Zum Kontaktieren durch das Ultraschall-Widerstands-Kombinationsschweißverfahren mit der Sonotrode 1 ist diese mit einem membranartigen Flansch 8 versehen, der im Schwingungsknoten der Sonotrode liegt. Wie insbesondere Figur 2 zeigt, weist der Flansch 8 einen in Schwingungsrichtung verlaufenden dünneren Ringteil 9 auf, der in einen ringförmigen Ansatz 10 übergeht, welcher an seiner Außenseite eine Ringnut 11 aufweist. In dieser Ringnut sind zwei Stromzuführungsbügelhälften 12 und 12a mit Hilfe von Schrauben 13 und 14 befestigt. Der Bügel 12 ist in Figur 3 vergrößert dargestellt; er weist zwei Flansche 15 und 16 auf, wobei der Flansch 16 eine Verlängerung 17 für das Anschlußkabel 18 gemäß Figur 1 aufweist. Das Anschlußkabel 18 ist mit einem Schweißtrafo sekundärseitig verbunden, dessen anderer Anschluß 20 mit einem Kontakt 21 verbunden ist, der beim Schweißvorgang auf das Al-Kathodenrohr 5 aufgesetzt wird.
Dadurch, daß der Flansch 8 über den dünnen Ringteil 9 mit dem Ansatz 10 verbunden ist, werden die im Knotenpunkt noch auftretenden Schwingungen praktisch weggedämpft, da der Ansatz 10 zusammen mit den beiden Stromzuführungsbügeln 12 eine recht erhebliche Masse bildet. Die Stromzuführungsbügel 12 sind aus elektrisch gut leitendem Material, z.B.
HF/N vergoldet, so daß durch Verschrauben der beiden Enden 15 und 16 mit Hilfe der Schrauben 13 und 14 eine sehr gute elektrische Verbindung entsteht.
3 Patentansprüche 3 Figuren

Claims

Patentansorüche Sonotrode für ein kombiniertes Ultraschall-Widerstands-Schweißgerät, die als Widerstands-Schweißelektrode ausgebildet und am Ort eines ihrer Schwingungsknoten mit einem sekundärseitigen Stromanschluß eines Schweißtransformators oder dgl. verbunden ist, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß zum Stromanschluß (18) ein membranartig wirkender Flansch (8) vorgesehen ist, dessen wirksame Schvingungsebene im rechten Winkel zu den Longitudinalschwingungen der Sonotrode (1) steht und durch den Ort eines Schwingungsknotens geht.
2. Sonotrode nach Alispruch 1, dadurch g e k en n -z e i c h n e t , daß der mit der Sonotrode (1) verbundene Flansch (8) außen einen in Schwingungsrichtung verlaufenden dünneren Ringteil (9) aufweist, der in einen ringförmigen Ansatz (io) übergeht, welcher an der Außenseite vorzugsweise eine oder mehrere Ringnuten (11) für Stromzuführungsbügel (12) aufweist.
3. Sonotrode nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daßder Stromzuführungsbügel (12) mehrteilig, insbesondere zweiteilig ausgebildet ist.