DE19735195C1

DE19735195C1 - Welding unit

Info

Publication number: DE19735195C1
Application number: DE1997135195
Authority: DE
Inventors: Heinz Tompert; Manfred Reinold; Ingo Kesel; Arno Altpeter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-08-14
Filing date: 1997-08-14
Publication date: 1999-01-21
Anticipated expiration: 2017-08-15

Abstract

The welding unit, in particular, for ultrasonic welding is designed as an electrode holder (1) with arms (2, 3) and an operating device (20) for opening and closing the arms. The device (20) incorporates a base element (23) on the arm (3) and a displacement element (25) on the arm (2). The arm (3) is movably installed by means of a slideway (11). The bearing unit (10) and the slideway (11) are designed so that both arms (2, 3) are displaceable together to engage the workpiece to be welded.

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft eine nach Art einer Schweiß zange ausgebildete Schweißvorrichtung, insbesondere Ultraschall-Schweißvorrichtung, mit einer zum Öff nen oder Schließen der Schweißzange dienenden Betä tigungseinrichtung, die ein Grundglied und ein re lativ zu diesem bewegliches Verlagerungsglied auf weist, wobei das Verlagerungsglied an einer ersten Zangenhälfte der Schweißzange angreift, und mit ei ner die erste Zangenhälfte beim Öffnen oder Schließen führenden Lagereinrichtung.The invention relates to a type of sweat tongs trained welding device, in particular Ultrasonic welding device, with one for opening Actuating or closing the welding gun tiger that a basic member and a re relative to this movable displacement element points, the displacement member on a first Half of the tongs of the welding gun attacks, and with egg ner the first half of the pliers when opening or Close leading warehouse facility.

Schweißvorrichtungen der eingangs genannten Art sind bekannt. Sie sind als Ultraschall-Schweißvor richtungen ausgebildet und weisen an einer Zangen hälfte eine Resonanzeinheit (Sonotrode) und an der anderen Zangenhälfte einen Amboß auf. Um eine Schweißung durchzuführen, beispielsweise eine Kup ferlitze auf eine Aluminium-Kontaktfläche zu befe stigen, wird die Sonotrode in Richtung auf den Am boß mittels einer Betätigungseinrichtung verlagert und auf diese Art und Weise zwischen Sonotrode und Amboß das Werkstück festgehalten. Anschließend wird dann die Sonotrode in Betrieb genommen, so daß der Schweißvorgang erfolgt. Zur Vermeidung von Ferti gungsfehlern aufgrund unzulänglicher Schweißstellen ist es erforderlich, daß das Werkstück präzise und positionsgenau vertikal zwischen den Zangen ange ordnet wird.Welding devices of the type mentioned are known. They are used as an ultrasonic welding machine directions trained and point to a pair of pliers half a resonance unit (sonotrode) and on the on the other half of the pliers. To one To carry out welding, for example a copper wire on an aluminum contact surface the sonotrode is moved towards Am boss shifted by means of an actuator and in this way between sonotrode and Anvil held the workpiece. Then will then put the sonotrode into operation so that the Welding process takes place. To avoid ferti errors due to inadequate welds it is necessary that the workpiece is precise and exactly positioned vertically between the pliers is arranged.

Aus JP 59-94 591 A- In: Patent Abstracts of Japan, geht eine Ultraschallschweißmaschine hervor, die zwei mittels einer Führung beweglich gelagerte Zan genhälften umfaßt. Diese in relativer Fixposition zueinander stehende Zangenteile sind gemeinsam ver lagerbar. Die Zangenhälften dienen dazu, Teile der Schweißeinrichtung zu halten.From JP 59-94 591 A- In: Patent Abstracts of Japan, shows an ultrasonic welding machine that two Zan movably supported by a guide halves included. This in a relative fixed position pliers parts are mutually ver storable. The pliers halves are used to hold parts of the Hold welding device.

Advantages of the invention

Die Zange ist insbesondere zum Ultraschallschweißen von Metallen geeignet. Der Vorteil für das Ultra schallschweißen liegt in der guten formschlüssigen Anlage von Amboß beziehungsweise Sonotrode an die zu verschweißenden Bauteile. Dadurch erreicht man eine sehr gute Übertragung der Ultraschallenergie.The pliers are particularly suitable for ultrasonic welding of metals. The advantage for the Ultra Sound welding lies in the good form-fitting Attachment of anvil or sonotrode to the components to be welded. This way you reach a very good transmission of the ultrasonic energy.

Die erfindungsgemäße Schweißvorrichtung mit denen im Hauptanspruch genannten Merkmalen hat demgegen über den Vorteil, daß ein Selbstzentrierungseffekt der gesamten Schweißzange vorliegt, so daß etwaige Positionsungenauigkeiten des Werkstückes oder des sen maßliche Abweichung sich nicht negativ auf den Schweißvorgang auswirkt. Erfindungsgemäß ist vorge sehen, daß die andere, zweite Zangenhälfte mittels einer Führung beweglich gelagert ist, daß das Grundglied an der zweiten Zangenhälfte angreift, daß die Lagereinrichtung und die Führung derart ausgebildet sind, daß beide in einer relativen Fix position zueinander stehenden Zangenhälften gemein sam verlagerbar sind, und daß die beiden Zangen hälften das zu bearbeitende Werkstück zwischen sich aufnehmen. Mithin ermöglicht die Lagereinrichtung eine Verlagerungsbewegung der ersten Zangenhälfte, die Führung eine Verlagerungsmöglich keit der zweiten Zangenhälfte und überdies ist vor gesehen, daß beide Zangenhälften, ohne daß diese relativ zueinander eine Bewegung vollführen, ge meinsam verlagerbar sind. Hierdurch ist sicherge stellt, daß selbst große Positionsabweichungen des Werkstückes durch den Selbstzentrierungseffekt kom pensiert werden. Der Selbstzentrierungseffekt tritt dadurch ein, daß beim Schließen der Schweißzange mittels der Betätigungseinrichtung die beiden Zan genhälften aufeinanderzu gefahren werden, so daß erst die eine und dann die andere an das Werkstück angelegt werden. Dabei erfolgt eine gleichmäßige Schließkraftaufteilung auf beide Zangenhälften, da diese gemeinsam verlagerbar sind, so daß einsei tige, nur auf eine Zangenhälfte wirkende Quer kräfte, insbesondere Verkantungskräfte und derglei chen, nicht auftreten können.The welding device according to the invention In contrast, features mentioned in the main claim about the advantage of having a self-centering effect the entire welding gun is present, so that any Position inaccuracies of the workpiece or dimensional deviation does not adversely affect the Welding process affects. According to the invention see that the other, second half of the pliers by means of a guide is movably mounted that the Base element attacks on the second half of the pliers, that the storage facility and the leadership such are trained that both in a relative fix position of each other halves of the pliers common sam are displaceable, and that the two pliers halve the workpiece to be machined between them take up. The storage facility thus enables a shifting movement of the first half of the pliers, the leadership a relocation possible The second half of the pliers and beyond is ahead seen that both pliers halves without this make a movement relative to each other, ge can be moved together. This ensures security represents that even large position deviations of the Workpiece due to the self-centering effect be penalized. The self-centering effect occurs in that when closing the welding gun by means of the actuator, the two Zan halves are driven towards each other so that first one and then the other to the workpiece be created. This takes place evenly Closing force distribution on both pliers halves, there these can be relocated together, so that einsei only cross acting on one half of the pliers forces, especially tilting forces and the like chen, can not occur.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese hen, daß die Lagereinrichtung und/oder die Führung als Schlittenführung(en) ausgebildet ist/sind. Diese Ausgestaltung läßt sich einfach und kosten günstig realisieren.After a further development of the invention, it is provided hen that the storage facility and / or the leadership is / are designed as a slide guide (s). This configuration can be simple and cost realize cheap.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Lagereinrich tung und die Führung eine vorzugsweise gemeinsame Führungsschiene aufweisen, auf der ein erster Schlitten der ersten Zangenhälfte und ein zweiter Schlitten der zweiten Zangenhälfte gelagert sind. Es ist alternativ jedoch auch möglich, daß zwei parallel zueinander verlaufende Führungsschienen vorgesehen sind, wobei auf einer Führungsschiene der erste Schlitten und auf der zweiten Führungs schiene der zweite Schlitten lagert. It is also advantageous if the Lagereinrich tion and leadership a preferably common Have guide rail on which a first Slide the first half of the pliers and a second Carriage of the second half of the pliers are stored. However, it is alternatively also possible that two parallel guide rails are provided, being on a guide rail the first sled and on the second guide rails the second slide.

Die Betätigungseinrichtung ist vorzugsweise als Kolben/Zylinder-Einheit ausgebildet, wobei das Grundglied vom Kolben oder vom Zylinder und das Verlagerungsglied vom Zylinder oder vom Kolben der Kolben/Zylinder-Einheit gebildet wird.The actuator is preferably as Piston / cylinder unit formed, the Basic link of the piston or of the cylinder and that Displacement member from the cylinder or piston Piston / cylinder unit is formed.

Schließlich ist nach einem bevorzugten Ausführungs beispiel der Erfindung vorgesehen, daß die Schlit tenführungen als Translations-Schlittenführungen ausgebildet sind. Hierunter sind Einrichtungen zu verstehen, bei denen der jeweilige Schlitten ent lang einer Geraden bewegt wird, wobei die Geraden zueinander parallel verlaufen können oder aber eine Bewegungsbahn entlang einer gemeinsamen Geraden vorliegt.Finally, according to a preferred embodiment example of the invention provided that the Schlit guides as translational slide guides are trained. This includes facilities too understand where the respective sled ent is moved along a straight line, the straight line can run parallel to each other or one Path of movement along a common straight line is present.

drawing

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt:The invention is described below with reference to the figures explained in more detail. It shows:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Schweißvorrich tung, Fig. 1 is a plan view processing on a Schweißvorrich,

Fig. 2 eine Stirn-Schnittansicht der Schweißvor richtung gemäß Fig. 1 und Fig. 2 is an end sectional view of the Schweißvor direction shown in FIG. 1 and

Fig. 3 eine Frontansicht der Schweißvorrichtung gemäß Fig. 1. Fig. 3 is a front view of the welding device of FIG. 1.

Description of the embodiment

Die Fig. 1 zeigt eine Schweißzange 1 einer Ultra schall-Schweißvorrichtung. Die Schweißzange 1 weist eine erste Zangenhälfte 2 sowie eine zweite Zangen hälfte 3 auf. Die erste Zangenhälfte 2 besitzt einen Ausleger 4, an dessen freiem Ende 5 ein Amboß 6 befestigt ist. Die zweite Zangenhälfte 3 besitzt eine Klemmaufnahme 7, mittels der eine Resonanzein heit 8 (Sonotrode) gehalten ist (in Fig. 3 ist - der Übersichtlichkeit halber - die Sonotrode 8 nicht dargestellt). Fig. 1 shows a welding gun 1 of an ultrasonic welding device. The welding gun 1 has a first gun half 2 and a second gun half 3 . The first pair of pliers 2 has a boom 4 , at the free end 5 of which an anvil 6 is fastened. The second pliers half 3 has a clamping receptacle 7 , by means of which a resonance unit 8 (sonotrode) is held (in FIG. 3, for the sake of clarity, the sonotrode 8 is not shown).

Beiden Zangenhälften 2, 3 sind auf einer gemeinsa men, geradlinig verlaufenden Führungsschiene 9 ver fahrbar in Schienenlängsrichtung gelagert. Insofern ist eine Lagereinrichtung 10 für die erste Zangen hälfte 2 und eine Führung 11 für die zweite Zangen hälfte 3 gebildet. Die Führungsschiene 9 ist an ei nem gemeinsamen Grundgestell 26 befestigt. Gemäß Fig. 2 weist die Führung 11 neben der Führungs schiene 9 einen U-förmigen Schlitten 12 auf, wobei die beiden Schenkel 13 des Schlittens 12 die Füh rungsschiene 9 umgreifen. Auf der Oberseite 14 und der Unterseite 15 weist die Führungsschiene 9 je weils eine über die Längserstreckung der Führungs schiene 9 verlaufende Kugelführungsnut 16 bezie hungsweise 17 auf. In den Innenseiten der Schenkel 13 sind Kugelaufnahmevertiefungen 18 ausgebildet, in denen Kugeln 19 einliegen, so daß eine "Kugella gerung" des Schlittens 12 auf der Führungsschiene 9 ausgebildet ist. Entsprechendes gilt für die Lager einrichtung 10 (nicht dargestellt), das heißt, auch dort ist ein Schlitten vorgesehen, der entlang der Führungsschiene 9 mittels eines Kugellagers verfah ren werden kann. Der Schlitten 12 ist Träger der zweiten Zangenhälfte 3, während der ferner genannte weitere Schlitten Träger der ersten Zangenhälfte 2 ist. Both pliers halves 2 , 3 are mounted on a common, rectilinear guide rail 9 ver movable in the longitudinal direction of the rail. In this respect, a bearing device 10 for the first pliers half 2 and a guide 11 for the second pliers half 3 is formed. The guide rail 9 is attached to a common base frame 26 . Referring to FIG. 2, the guide rail 11 adjacent to the guide 9 has a U-shaped slide 12, wherein the two legs encompass 13 of the slide 12, the rail Füh approximately 9. On the top side 14 and the underside 15 of the guide rail 9 each weils a rail over the longitudinal extent of the guide 9 extending ball guide 16 as relation ship 17. In the inner sides of the legs 13 ball receiving recesses 18 are formed, in which balls 19 lie, so that a "Kugella gerung" of the carriage 12 is formed on the guide rail 9 . The same applies to the bearing device 10 (not shown), that is, a slide is also provided there, which can be moved along the guide rail 9 by means of a ball bearing. The sled 12 is the carrier of the second pliers half 3 , while the further sled mentioned is the carrier of the first pliers half 2 .

Beide Zangenhälften 2 und 3 sind mit einer Betäti gungseinrichtung 20 verbunden, die als Kol ben/Zylinder-Einheit 21 ausgebildet ist. Der Zylin der 22 der Kolben/Zylinder-Einheit 21 bildet ein Grundglied 23, der mit der zweiten Zangenhälfte 3 verbunden ist. Die Kolbenstange 24 der Kol ben/Zylinder-Einheit 21 bildet ein Verlagerungs glied 25, das mit der ersten Zangenhälfte 2 in Ver bindung steht. Die Kolben/Zylinder-Einheit 21 kann als pneumatische oder hydraulische Einrichtung aus gebildet sein; sie ist an eine entsprechende, nicht dargestellte Steuereinrichtung angeschlossen.Both pliers halves 2 and 3 are connected to an actuating device 20 , which is designed as a piston / cylinder unit 21 . The Zylin the 22 of the piston / cylinder unit 21 forms a base member 23 which is connected to the second pliers half 3 . The piston rod 24 of the Kol ben / cylinder unit 21 forms a displacement member 25 , which is in connection with the first pliers half 2 in United. The piston / cylinder unit 21 can be formed as a pneumatic or hydraulic device; it is connected to a corresponding control device, not shown.

Es ergibt sich folgende Funktion: Soll zwischen dem freien Ende der Sonotrode 8 und dem Amboß 6 ein nicht dargestelltes Werkstück aufgenommen werden, das beispielsweise aus einer Kupferlitze und einer Aluminiumkontaktfläche besteht, wobei die Kupfer litze auf diese Aluminiumkontaktfläche aufge schweißt werden soll, so wird die Kolben/Zylinder- Einheit derart angesteuert, daß sich die beiden Zangenhälften 2 und 3 aufeinanderzu bewegen. Ist das Werkstück zwischen den Zangenhälften 2, 3 auf genommen, so wird die Sonotrode 8 in Betrieb genom men und die Verschweißung durchgeführt. Dadurch, daß sowohl die erste Zangenhälfte 2 als auch die zweite Zangenhälfte 3 translatorisch auf der Füh rungsschiene 9 verfahrbar sind, wobei diese Ver fahrbarkeit nicht nur jeweils für sich besteht, sondern auch derart, daß beiden Zangenhälften 2, 3 gemeinsam verfahrbar sind, wobei sie relativ zuein ander eine Fixposition einnehmen, ist sicherge stellt, daß sich ein Selbstzentrierungseffekt zum Werkstück hin einstellt, so daß die Schweißzange optimal am Werkstück ohne Querkräfte und derglei chen angreift und daher beste Schweißergebnisse er zielt werden. Da nicht sichergestellt ist, daß beide Zangenhälften 2, 3 beim Zusammenfahren das Werkstück zur gleichen Zeit erreichen und somit eine unsymmetrische Kraft auf das Werkstück aus geübt wird, ist durch die verschiebbare Lagerung beider Zangenhälften 2, 3 und damit auch der Betä tigungseinrichtung 20 gewährleistet, daß nachdem eine Zangenhälfte das Werkstück erreicht hat, die andere Zangenhälfte "nachgezogen" wird um gleich mäßige Haltekräfte auf das Werkstück auszuüben.The result is the following function: If a workpiece, not shown, is to be accommodated between the free end of the sonotrode 8 and the anvil 6 , which workpiece consists, for example, of a copper wire and an aluminum contact surface, the copper wire being welded onto this aluminum contact surface, so the Piston / cylinder unit controlled such that the two pliers halves 2 and 3 move towards each other. If the workpiece is taken between the pliers halves 2 , 3 , the sonotrode 8 is started and the welding is carried out. The fact that both the first pliers half 2 and the second pliers half 3 translationally on the guide rail 9 are movable, this Ver driveability not only exists in each case, but also such that the two pliers halves 2 , 3 can be moved together, whereby they take a fixed position relative to each other, is sichge provides that a self-centering effect is set towards the workpiece, so that the welding gun optimally attacks the workpiece without transverse forces and the like and therefore best welding results he aims. Since it is not ensured that both pliers halves 2 , 3 reach the workpiece at the same time when moving together and thus an asymmetrical force is exerted on the workpiece, the slidable mounting of both pliers halves 2 , 3 and thus also the actuating device 20 ensures that that after one half of the pliers has reached the workpiece, the other half of the pliers is "retightened" in order to exert uniform holding forces on the workpiece.

Claims

1. In the manner of a welding gun trained welding device, in particular ultrasonic welding device, with a serving for opening or closing the welding gun actuating device having a base member and a relative to this movable displacement member, where the displacement member engages half of the welding gun on a first gun and with a bearing device guiding the first pliers half when opening or closing, characterized in that the other, second pliers half ( 3 ) is movably mounted by means of a guide ( 11 ), that the base member ( 23 ) on the second pliers half ( 3 ) engages that the bearing device ( 10 ) and the Füh tion ( 11 ) are designed such that both gene halves standing in egg ner relative fixed position to each other ( 2 , 3 ) are jointly displaceable, and that the two pliers halves ( 2 , 3 ) hold the workpiece to be machined between them.

2. Welding device according to claim 1, characterized in that the bearing device ( 10 ) and / or the guide ( 11 ) is / are designed as a slide guide (s).

3. Welding device according to one of the preceding claims, characterized in that the La gereinrichtung ( 10 ) and the guide ( 11 ) have a preferably common guide rail before ( 9 ) on which a first carriage of the first pliers half ( 2 ) and one second carriage ( 12 ) of the two tongs half ( 3 ) are mounted.

4. Welding device according to one of the preceding claims, characterized in that the actuating device ( 20 ) is a piston / cylinder unit ( 21 ).

5. Welding device according to claim 4, characterized in that the base member ( 23 ) of the piston (piston rod ( 24 )) or the cylinder ( 22 ) and that the displacement member ( 25 ) of the cylinder ( 22 ) or the piston (piston rod ( 24 ) ) the piston / cylinder unit ( 21 ).

6. Welding device according to one of the preceding the claims, characterized in that the Slide guides as linear translational Carriage guides are formed.