DE102014213748A1

DE102014213748A1 - Ultrasonic welding gun

Info

Publication number: DE102014213748A1
Application number: DE102014213748.9A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Beck; Swen Kapelke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-07-15
Filing date: 2014-07-15
Publication date: 2016-01-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ultraschallschweißzange (1) zum Fügen von elektrischen Leitungen (5, 6), insbesondere Kabelbäumen von Kraftfahrzeugen, durch Ultraschallschweißen, umfassend wenigstens einen Griff (10, 11), einen Zangenkopf (13) mit einer ersten Greifbacke (20) und einer zweiten Greifbacke (21), die relativ zueinander zwischen einer geöffneten Position und einer Pressposition verstellbar sind, eine Ultraschalleinheit (3) zur Bereitstellung einer mechanischen Schwingung im Ultraschallbereich, wobei die Greifbacken (20, 21) derart zur Aufnahme von zu fügenden Leitungsenden (51, 61) ausgebildet sind, dass die zu fügenden Leitungsenden (51, 61) in der Pressposition zwischen den Greifbacken (20, 21) aneinander gepresst werden, und wobei die Ultraschalleinheit (3) derart angeordnet ist, dass die von ihr erzeugte Schwingung im Ultraschallbereich auf die aneinander gepressten Leitungsenden (51, 61) übertragen wird.The invention relates to an ultrasonic welding gun (1) for joining electrical lines (5, 6), in particular wire harnesses of motor vehicles, by ultrasonic welding, comprising at least one handle (10, 11), a pliers head (13) with a first gripping jaw (20) and a second gripping jaw (21), which are adjustable relative to one another between an open position and a pressing position, an ultrasound unit (3) for providing a mechanical oscillation in the ultrasound range, the gripping jaws (20, 21) being designed for receiving line ends (51 , 61) are formed such that the line ends (51, 61) to be joined are pressed together in the pressing position between the gripping jaws (20, 21), and wherein the ultrasound unit (3) is arranged such that the oscillation generated by it is in the ultrasonic range is transmitted to the pressed together line ends (51, 61).

Description

Die Erfindung betrifft eine Ultraschallschweißzange zum Fügen von elektrischen Leitungen, insbesondere Kabelbäumen von Kraftfahrzeugen, durch Ultraschallschweißen.The invention relates to an ultrasonic welding gun for joining electrical lines, especially wire harnesses of motor vehicles, by ultrasonic welding.

Das Verbinden von Werkstücken, beispielsweise thermoplastischen Kunststoffen oder Metallen, mittels Ultraschallschweißen ist im Stand der Technik bekannt. Dabei werden hochfrequente mechanische Schwingungen auf zwei zu fügende Werkstücke übertragen, wodurch diese aneinander reiben. An den Kontaktflächen der Werkstücke, die zumeist unter Druck aneinander gepresst werden, kommt es dadurch zuerst zu einer abrasiven Reinigung der Oberflächen, beispielsweise von Oxidschichten. Gleichzeitig wird durch das kontinuierliche Reiben der Oberflächen aneinander eine Erwärmung erreicht. In den meisten Fällen werden die Werkstücke allerdings nicht bis zu ihren Schmelztemperaturen erhitzt, sondern die Verbindung wird im Wesentlichen durch eine gegenseitige Verzahnung der Oberflächen der Werkstücke verwirklicht. Wie die mechanischen Schwingungen im Ultraschallbereich erzeugt werden können, ist im Stand der Technik allgemein bekannt und wird hier deshalb nicht näher erläutert. Ein Verfahren zum Ultraschallverschweißen von Werkstücken ist beispielsweise aus der DE 34 13 859 A1 bekannt. The joining of workpieces, for example thermoplastics or metals, by means of ultrasonic welding is known in the prior art. In the process, high-frequency mechanical vibrations are transmitted to two workpieces to be joined, causing them to rub against one another. At the contact surfaces of the workpieces, which are usually pressed together under pressure, it comes first to an abrasive cleaning of the surfaces, such as oxide layers. At the same time heating is achieved by the continuous rubbing of the surfaces together. In most cases, however, the workpieces are not heated to their melting temperatures, but the connection is essentially realized by a mutual interlocking of the surfaces of the workpieces. How the mechanical vibrations in the ultrasonic range can be generated is generally known in the prior art and will therefore not be explained in detail here. A method for ultrasonic welding of workpieces is for example from DE 34 13 859 A1 known.

Das Ultraschallschweißen wird auch bereits zur Verbindung von elektrischen Leitungen, beispielsweise Fahrzeugkabeln, eingesetzt. Es wird allgemein eine höhere Verbindungsqualität erreicht als beim herkömmlichen Verbinden von Leitungen mittels Crimpen oder Verlöten. Auch wird kein zusätzliches Material auf die zu fügenden Leitungen aufgetragen, wodurch die Leitungsquerschnittsfläche an der Verbindungsstelle nicht zusätzlich vergrößert wird. Elektrische Leitungen im Sinne der vorliegenden Anmeldung sind insbesondere alle im Fahrzeugbau gängigen elektrischen Leitungen wie Litzen und Kabel, wobei es keinen Unterschied macht, ob diese einadrig oder mehradrig sind. Im Wesentlichen sind alle elektrischen Leitungen gemeint, die in Kabelbäumen von Kraftfahrzeugen vorkommen. Ein Kabelbaum im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist eine Bündelung von einzelnen elektrischen Leitungen. Ein Kabelbaum kann außerhalb eines Kraftfahrzeuges zusammengesetzt und dann als Ganzes verbaut werden. Oftmals müssen allerdings auch schon in Kraftfahrzeugen eingebaute Kabelbäume nochmals bearbeitet werden, beispielsweise zur Erweiterung, Reparatur oder Nachrüstung. The ultrasonic welding is also already used for connecting electrical cables, such as vehicle cables. In general, a higher connection quality is achieved than in the conventional connection of lines by crimping or soldering. Also, no additional material is applied to the lines to be joined, whereby the line cross-sectional area is not additionally increased at the junction. Electrical lines within the meaning of the present application are in particular all common in automotive electrical lines such as wires and cables, where it makes no difference whether they are single-core or multi-core. Essentially, it is meant all electrical lines that occur in automotive wiring harnesses. A harness in the context of the present application is a bundling of individual electrical lines. A wire harness can be assembled outside a motor vehicle and then installed as a whole. Often, however, already installed in motor vehicles harnesses have to be edited again, for example, for expansion, repair or retrofitting.

Ein Ultraschallschweißgerät für die Behandlung des Anschlusses einer elektrischen Leitung ist beispielsweise aus der DE 696 17 869 T3 bekannt. Nachteilig an den im Stand der Technik bekannten Geräten zum Ultraschallverschweißen von elektrischen Leitungen ist, dass sie zur Montage an bzw. auf Tischen oder Werkbänken vorgesehen sind und damit an einen festen Ort, wie eine Werkbank, gebunden sind. Sie können deshalb nur zum Ultraschallverschweißen von Kabeln außerhalb des Fahrzeugs verwendet werden. Gerade im Automobilbereich bzw. in der Fahrzeugtechnik ist es allerdings oftmals notwendig, beispielsweise schon in Fahrzeugen installierte Kabelbäume zu ergänzen, zu reparieren oder nachzurüsten. Es wäre demnach wünschenswert, auch an vergleichsweise schwer zugänglichen Stellen oder an Kabeln, die sich nicht einfach ausbauen lassen, ein Ultraschallverschweißen der Kabelenden durchführen zu können. Durch die fehlende Mobilität und die dadurch sehr geringe Flexibilität der bekannten Ultraschallschweißgeräte sind diese auch für Heimwerker uninteressant, da diese zumeist flexiblere und mobil einsetzbare Werkzeuge benötigen.An ultrasonic welder for the treatment of the connection of an electrical line is for example from DE 696 17 869 T3 known. A disadvantage of the devices known in the prior art for ultrasonic welding of electrical lines is that they are provided for mounting on or on tables or workbenches and are thus bound to a fixed location, such as a workbench. They can therefore only be used for ultrasonic welding of cables outside the vehicle. Especially in the automotive sector or in vehicle technology, however, it is often necessary to supplement, for example, already installed in vehicles wiring harnesses to repair or retrofit. It would therefore be desirable to be able to carry out an ultrasonic welding of the cable ends even in comparatively difficult to reach places or on cables which can not be easily removed. Due to the lack of mobility and the resulting very low flexibility of the known ultrasonic welding devices, these are also unattractive to do-it-yourselfers, since they generally require more flexible and mobile tools.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ultraschallschweißgerät anzugeben, das eine flexiblere Anwendung ermöglicht. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein Ultraschallschweißgerät anzugeben, das auch an schlecht zu erreichenden Stellen, beispielsweise an bereits montierten Kabelbäumen von Kraftfahrzeugen, zum Ultraschallverschweißen von elektrischen Leitungen eingesetzt werden kann. Es ist ebenfalls eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein Ultraschallschweißgerät anzugeben, dessen Flexibilität hoch genug ist, um auch für Arbeiten im Heimwerkerbereich einsetzbar zu sein.It is therefore the object of the present invention to provide an ultrasonic welding device, which allows a more flexible application. In particular, it is the object of the present application to provide an ultrasonic welding device, which can also be used in poorly accessible places, for example already mounted harnesses of motor vehicles, for ultrasonic welding of electrical lines. It is also an object of the present application to provide an ultrasonic welder whose flexibility is high enough to be suitable for work in the home improvement sector.

Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einer Ultraschallschweißzange gemäß dem unabhängigen Anspruch. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The solution of the problem is achieved with an ultrasonic welding gun according to the independent claim. Preferred developments are specified in the subclaims.

Konkret gelingt die Lösung also mit einer Ultraschallschweißzange zum Fügen von elektrischen Leitungen, insbesondere Kabelbäumen von Kraftfahrzeugen, durch Ultraschallschweißen, umfassend wenigstens einen Griff, einen Zangenkopf mit einer ersten Greifbacke und einer zweiten Greifbacke, die relativ zueinander zwischen einer geöffneten Position und einer Pressposition verstellbar sind, eine Ultraschalleinheit zur Bereitstellung einer mechanischen Schwingung im Ultraschallbereich, wobei wenigstens eine Greifbacke derart zur Aufnahme von zu fügenden Leitungsenden ausgebildet ist, dass die aufgenommenen Leitungsenden in der Pressposition zwischen den Greifbacken aneinander gepresst werden und wobei die Ultraschalleinheit derart angeordnet ist, dass die von der Ultraschalleinheit erzeugte Schwingung im Ultraschallbereich auf die aneinander gepressten Leitungsenden übertragen wird.Specifically, the solution thus succeeds with an ultrasonic welding gun for joining electrical lines, especially wire harnesses of motor vehicles, by ultrasonic welding, comprising at least one handle, a pliers head with a first gripping jaw and a second jaw, which are adjustable relative to each other between an open position and a pressing position an ultrasound unit for providing a mechanical vibration in the ultrasonic range, wherein at least one gripping jaw is designed for receiving line ends to be joined, that the recorded line ends are pressed together in the pressing position between the gripping jaws and wherein the ultrasound unit is arranged such that the of Ultrasonic unit generated vibration in the ultrasonic range is transmitted to the pressed together line ends.

Ein Kerngedanke der Erfindung ist also, ein Ultraschallschweißgerät als Ultraschallschweißzange auszubilden. Eine Ultraschallschweißzange ist ein mobiles, tragbares, Gerät, das von einem Bediener an den jeweiligen Einsatzort transportiert werden und dort eingesetzt werden kann, ohne es vorher beispielsweise an einem Tisch oder einer Werkbank montieren oder installieren zu müssen. Die Ultraschallschweißzange ist so ausgebildet, dass sie ihre Funktion erfüllen kann, während ein Bediener sie trägt, sprich in der Hand hält. Eine derartige handgeführte Ultraschallschweißzange kann also beispielsweise von einem Bediener in die Karosserie eines Kraftfahrzeuges hinein genommen werden, um dort auch an schwer zugänglichen Stellen Leitungsenden zu verschweißen, beispielsweise über Kopf oder im Motorraum des Kraftfahrzeuges. Im Gegensatz zu herkömmlichen Standgeräten werden also nicht die zu verschweißenden Kabelenden zum fest installierten Ultraschallschweißgerät gebracht, sondern die Ultraschallschweißzange wird von einem Bediener an die Stelle gebracht, an der die Kabelenden verschweißt werden sollen. Das Ultraschallverschweißen der Kabelenden erfolgt dann direkt vor Ort. Eine derartige Ultraschallschweißzange ist sehr viel flexibler einzusetzen als die ortsfesten Ultraschallschweißgeräte des Standes der Technik. Mit der Ultraschallschweißzange können auch Kabelenden miteinander ultraschallverschweißt werden, die nicht ohne Weiteres beispielsweise aus einem bestehenden Kabelbaum eines Kraftfahrzeuges soweit ausgebaut werden können, dass sie zu einem herkömmlichen Ultraschallschweißgerät transportiert werden können. Nicht nur die Reparatur von Kabelbrüchen ist erheblich einfacher, sondern auch das Nachrüsten mit weiteren Kabeln. Der Platzbedarf der Kabelverbindungsstellen ist geringer als beim Crimpen oder Verlöten, da kein zusätzliches Material für die Verbindung benötigt wird. Außerdem ist die Qualität und Haltbarkeit der Verbindungen bei Ultraschallverschweißen höher als bei den alternativen Verbindungsarten, und die Gefahr von Brandschäden wird vermieden, da anders als beim Löten bei der Herstellung der Verbindung keine Wärme eingetragen wird.A core idea of the invention is therefore to design an ultrasonic welding device as an ultrasonic welding gun. An ultrasonic welding gun is a Mobile, portable, device that can be transported by an operator to the respective place of use and used there, without first having to assemble or install it on a table or a workbench, for example. The ultrasonic welding gun is designed so that it can perform its function while an operator carries it, that is holding in his hand. Such a hand-held ultrasonic welding gun can therefore be taken, for example, by an operator in the body of a motor vehicle in order to weld there in hard to reach places line ends, for example, over head or in the engine compartment of the motor vehicle. In contrast to conventional floor standing devices, the cable ends to be welded are therefore not brought to the permanently installed ultrasonic welding device, but the ultrasonic welding tongs are brought by an operator to the point where the cable ends are to be welded. The ultrasonic welding of the cable ends then takes place directly on site. Such an ultrasonic welding gun is much more flexible to use than the stationary ultrasonic welding machines of the prior art. With the ultrasonic welding pliers and cable ends can be ultrasonically welded together that can not be easily removed, for example, from an existing wiring harness of a motor vehicle so far that they can be transported to a conventional ultrasonic welding machine. Not only the repair of cable breaks is much easier, but also the retrofitting with other cables. The space requirement of the cable joints is less than when crimping or soldering, since no additional material is required for the connection. In addition, the quality and durability of the joints in ultrasonic welding is higher than in the alternative types of joints, and the risk of fire damage is avoided because, unlike soldering during the production of the compound no heat is entered.

Die Ausbildung des Ultraschallschweißwerkzeugs als Zange ermöglicht es, die zu verschweißenden Kabelenden eng aneinander zu pressen und in dieser Position zu halten, bis der Schweißvorgang abgeschlossen ist. Dazu sind die Greifbacken des Zangenkopfes der Ultraschallschweißzange zwischen zwei Relativpositionen verstellbar. Die erste Position ist eine geöffnete Position, in der sich die beiden Greifbacken an der Stelle, die zur Aufnahme der zu fügenden Leitungsenden ausgebildet ist, nicht berühren. Die beiden Greifbacken sind in der geöffneten Position also zumindest in dem Bereich, in dem die Leitungsenden zu liegen kommen, voneinander beabstandet. Aus der geöffneten Position werden die beiden Greifbacken in die Pressposition verstellt, indem sie aufeinander zu bewegt werden, bis sie die Kabelenden fest gegeneinander pressen. Bevorzugt liegen die Greifbacken dabei zumindest bereichsweise aneinander an. Zur Halterung und/oder Regulierung des Pressdrucks auf die Kabelenden kann in einer oder beiden Greifflächen der Greifbacken eine Vertiefung vorgesehen sein, in der die Kabelenden zu liegen kommen. Breite und Höhe der Vertiefung richten sich zweckmäßig nach der Dicke der zu verschweißenden Kabel, genauer, nach dem Durchmesser der abisolierten Kabelenden. Die Abmessungen sind zweckmäßig derart, dass der auf die in der Vertiefung liegenden Kabelenden wirkende Druck genügt, um einen ausreichenden Kontakt der Kabelenden untereinander für ein sicheres Verschweißen zu gewährleisten, ohne die Kabel übermäßig zu quetschen, und ein Herausrutschen der Kabelenden während des Schweißvorgangs zu verhindern. Der maximale Druck wird erreicht, wenn die Greifflächen der Greifbacken aneinander anschlagen. The formation of the ultrasonic welding tool as a pliers makes it possible to closely press the cable ends to be welded together and hold in this position until the welding process is completed. For this purpose, the gripping jaws of the pliers head of the ultrasonic welding gun between two relative positions are adjustable. The first position is an open position in which the two gripping jaws do not touch each other at the location which is designed to accommodate the line ends to be joined. The two jaws are thus spaced apart in the open position, at least in the region in which the line ends come to rest. From the open position, the two jaws are moved to the pressing position by moving towards each other until they press the cable ends firmly against each other. Preferably, the gripping jaws are at least partially abutting each other. For holding and / or regulating the pressing pressure on the cable ends may be provided in one or both gripping surfaces of the gripping jaws a recess in which the cable ends come to rest. Width and height of the recess are judiciously based on the thickness of the cable to be welded, more precisely, on the diameter of the stripped cable ends. The dimensions are desirably such that the pressure acting on the cable ends located in the recess is sufficient to ensure sufficient contact of the cable ends with each other for secure welding without excessively squeezing the cables and preventing slippage of the cable ends during the welding operation , The maximum pressure is reached when the gripping surfaces of the jaws hit each other.

Das Aneinanderpressen der Greifbacken kann ebenfalls indirekt erfolgen, zum Beispiel wenn auf einer Oberfläche einer Greifbacke ein Teil oder mehrere Teile der Ultraschalleinheit angeordnet oder in die Oberfläche eingebettet sind. Dies kann beispielsweise eine Übertragungseinheit für die mechanischen Schwingungen der Ultraschalleinheit, beispielsweise eine Sonotrode, sein, die von der einen Greifbacke an die andere Greifbacke bzw. die zwischen den Greifbacken liegenden Leitungsenden gepresst wird. Die zu fügenden Leitungsenden werden also durch Bewegen der Greifbacken relativ zueinander zwischen einem Teil der Übertragungseinheit, beispielsweise der Sonotrode, die an oder in der einen Greifbacke angeordnet ist, und der anderen Greifbacke eingeklemmt und aneinander gepresst. Denkbar ist außerdem die Anordnung verschiedener Teile der Ultraschalleinheit an oder in beiden Greifbacken. Auch dieses durch die relative Bewegung der Greifbacken zueinander bewirkte "indirekte" Einklemmen ist also im Rahmen der Erfindung umfasst. The juxtaposition of the gripping jaws can also be effected indirectly, for example when a part or several parts of the ultrasound unit are arranged or embedded in the surface on a surface of a gripping jaw. This can be, for example, a transmission unit for the mechanical vibrations of the ultrasound unit, for example a sonotrode, which is pressed by the one gripper jaw against the other gripper jaw or the line ends lying between the jaw jaws. The line ends to be joined are thus clamped by moving the gripping jaws relative to each other between a part of the transmission unit, for example the sonotrode, which is arranged on or in a gripping jaw, and the other jaw and pressed together. Also conceivable is the arrangement of different parts of the ultrasound unit on or in both gripping jaws. Also, this caused by the relative movement of the jaws to each other "indirect" pinching is thus included in the invention.

Generell ist es möglich, dass ein Bediener die Ultraschallschweißzange per Hand zwischen der geöffneten Position und der Pressposition verstellt. Dafür ist es von Vorteil, wenn sie einen ersten und einen zweiten Griff aufweist, die über ein Gelenk beweglich aneinander befestigt sind, wobei durch eine Bewegung des ersten Griffs relativ zum zweiten Griff über das Gelenk die Verstellung der ersten Greifbacke relativ zur zweiten Greifbacke zwischen der geöffneten Position und der Pressposition bewirkt wird. Die Ultraschallschweißzange ist mit anderen Worten im Wesentlichen wie eine herkömmliche Zange, beispielsweise eine Kombinationszange, geformt und aufgebaut. Die beiden Greifbacken des Zangenkopfes sind also bevorzugt als Verlängerungen der beiden Griffe jenseits des Gelenks ausgebildet. Werden die beiden Griffe auseinander bewegt, was auch durch ein Federelement erfolgen kann, so wird die Ultraschallschweißzange in die geöffnete Position gebracht. Drückt der Bediener dagegen die beiden Griffe aufeinander zu, so werden die Greifbacken des Zangenkopfes der Ultraschallschweißzange in die Pressposition verstellt. Die Kraft, mit der die zu fügenden Leitungsenden in der Pressposition zwischen den beiden Greifbacken der Ultraschallschweißzange zusammengepresst werden, wird also vom Bediener selbst aufgebracht, mit Unterstützung der Hebelwirkung des Gelenkes. In general, it is possible for an operator to manually adjust the ultrasonic welding gun between the open position and the press position. It is advantageous if it has a first and a second handle, which are movably attached to one another via a hinge, wherein by a movement of the first handle relative to the second handle via the joint, the adjustment of the first jaw relative to the second jaw between the opened position and the pressing position is effected. In other words, the ultrasonic welding gun is substantially like a conventional forceps, such as a combination forceps, shaped and constructed. The two jaws of the pliers head are thus preferably designed as extensions of the two handles beyond the joint. If the two handles are moved apart, which can also be done by a spring element, the ultrasonic welding gun is brought into the open position. On the other hand, the operator presses the both handles towards each other, so the jaws of the pliers head of the ultrasonic welding gun are moved to the pressing position. The force with which the line ends to be joined are compressed in the pressing position between the two gripping jaws of the ultrasonic welding gun is thus applied by the operator himself, with the support of the lever action of the joint.

Ergänzend oder alternativ zum manuellen Aneinanderpressen der zu fügenden Leitungsenden durch den Bediener kann auch ein automatisches Schließen der Zange vorgesehen sein. So ist es beispielsweise möglich, dass ein Antrieb, insbesondere ein Elektromotor, vorhanden ist, durch den die Verstellung der ersten Greifbacke relativ zur zweiten Greifbacke zwischen der geöffneten Position und der Pressposition erfolgt. In diesem Fall kann auch nur ein Griff ausreichend sein. Die Verstellung kann mittels eines Bedienelementes wie einem Knopf oder Schalter ausgelöst werden. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass eine Betätigung des Bedienelementes die Greifbacken jeweils von der gerade aktuellen Position in die jeweils andere Position verstellt. Befindet sich die Ultraschallschweißzange beispielsweise gerade in der geöffneten Position, so werden bei Betätigung des Bedienelementes die Greifbacken in die Pressposition verstellt und umgekehrt. Falls gewünscht, kann das unbeabsichtigte Öffnen während des Schweißvorgangs dabei blockiert werden. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass eine Betätigung des Bedienelementes jeweils nur eine Verstellung der Greifbacken von der geöffneten Position in die Pressposition bewirkt, wobei in der Pressposition gegebenenfalls automatisch die Einleitung der mechanischen Schwingung in die zu fügenden Leitungsenden erfolgt, und wobei nach einer vorgegebenen Zeit, die benötigt wird, um die Ultraschallschweißverbindung zwischen den zu fügenden Leitungsenden herzustellen, gegebenenfalls automatisch eine Rückstellung der Greifbacken aus der Pressposition in die geöffnete Position erfolgt. Eine derartige Ausführung der Ultraschallschweißzange ist besonders bedienerfreundlich, da die Anzahl der erforderlichen Handgriffe für den Schweißvorgang minimiert wird. In addition or as an alternative to the manual pressing together of the line ends to be joined by the operator, an automatic closing of the forceps can also be provided. Thus, for example, it is possible for a drive, in particular an electric motor, to be present, by means of which the adjustment of the first gripping jaw relative to the second gripping jaw takes place between the opened position and the pressing position. In this case, only one handle can be sufficient. The adjustment can be triggered by means of a control element such as a button or switch. In this case, it may be provided, for example, that an actuation of the operating element adjusts the gripping jaws in each case from the currently current position to the respective other position. For example, if the ultrasonic welding gun is currently in the open position, the gripping jaws are adjusted to the pressing position when the operating element is actuated, and vice versa. If desired, unintentional opening during the welding process can be blocked. However, it can also be provided that an actuation of the control element only causes an adjustment of the gripping jaws from the open position to the pressing position, wherein in the pressing position optionally automatically the introduction of the mechanical vibration in the line ends to be joined, and wherein according to a predetermined Time that is required to produce the ultrasonic welding connection between the line ends to be joined, optionally automatically reset the gripping jaws from the pressing position to the open position. Such an embodiment of the ultrasonic welding gun is very user-friendly, since the number of required handles for the welding process is minimized.

Der eigentliche Schweißvorgang wird nach dem Einklemmen der Leitungsenden zwischen den Greifbacken in der Pressposition ausgelöst, indem der Ultraschalleinheit Strom zugeführt wird. Die Ultraschalleinheit erzeugt dann in an sich bekannter Weise mechanische Schwingungen im Ultraschall-Frequenzbereich, die zur Ausbildung einer Ultraschallschweißverbindung zwischen den Leitungsenden führt. Die Ultraschallschweißzange ist mit anderen Worten derart ausgebildet, dass sie sowohl die zu fügenden Leitungsenden unter Druck aneinander pressen als auch die mechanische Schwingung im Ultraschallbereich der Ultraschalleinheit auf die derart gelagerten Leitungsenden übertragen kann. Die zu fügenden Leitungsenden werden hierzu zweckmäßig abisoliert. Eine die elektrischen Leitungen umschließende Isolationsschicht sollte also zumindest im Bereich der zu fügenden Leitungsenden vorher entfernt werden.The actual welding process is triggered after clamping the line ends between the gripping jaws in the pressing position by power is supplied to the ultrasonic unit. The ultrasound unit then generates mechanical oscillations in the ultrasonic frequency range in a manner known per se, which leads to the formation of an ultrasonic welded connection between the line ends. In other words, the ultrasonic welding gun is designed such that it can press both the line ends to be joined under pressure and also transmit the mechanical oscillation in the ultrasonic range of the ultrasonic unit to the line ends mounted in this way. The cable ends to be joined are appropriately stripped for this purpose. An insulating layer enclosing the electrical lines should therefore be removed beforehand, at least in the region of the line ends to be joined.

Der eigentliche Ultraschallverschweißvorgang kann zum Einen automatisch gestartet werden, wenn die Ultraschallschweißzange bzw. die Greifbacken des Zangenkopfes die Pressposition erreicht haben. Hierfür ist es beispielsweise denkbar, dass bei Erreichen der Pressposition ein elektrischer Kontakt geschlossen wird, der eine Stromzufuhr zur Ultraschalleinheit und damit den Schweißvorgang auslöst. Konkret startet dann also die Ultraschalleinheit mit der Erzeugung der mechanischen Schwingungen im Ultraschallbereich, die auf die zu fügenden Leitungsenden übertragen wird. Zum Anderen ist es denkbar, dass der Bediener von Hand ein separates Bedienelement, beispielsweise einen Knopf oder einen Schalter, betätigt, wodurch die Ultraschalleinheit mit Strom versorgt wird und die mechanische Schwingung im Ultraschallbereich bereitstellt. Auf diese Weise ist es möglich, dass der Bediener die korrekte Lagerung der zu fügenden Leitungsenden zwischen den Greifbacken in der Pressposition kontrollieren kann, bevor die mechanischen Schwingungen der Ultraschalleinheit in die zu fügenden Leitungsenden eingeleitet werden. Der Bediener kann somit eine größere Kontrolle über den Ultraschallschweißvorgang ausüben. Das Bedienelement kann identisch sein mit dem Bedienelement zum Öffnen und Schließen der Greifbacken, wenn ein solches vorgesehen ist, oder verschieden von diesem.The actual ultrasonic welding process can be started automatically on the one hand, when the ultrasonic welding gun or the jaws of the pliers head have reached the pressing position. For this purpose, it is conceivable, for example, that upon reaching the pressing position, an electrical contact is closed, which triggers a power supply to the ultrasonic unit and thus the welding process. Specifically, then, the ultrasonic unit starts with the generation of mechanical vibrations in the ultrasonic range, which is transmitted to the line ends to be joined. On the other hand, it is conceivable that the operator by hand operates a separate operating element, for example a button or a switch, whereby the ultrasound unit is supplied with power and provides the mechanical oscillation in the ultrasonic range. In this way it is possible for the operator to be able to control the correct storage of the line ends to be joined between the gripping jaws in the pressing position before the mechanical vibrations of the ultrasonic unit are introduced into the line ends to be joined. The operator can thus exercise greater control over the ultrasonic welding process. The operating element may be identical to the operating element for opening and closing the gripping jaws, if such is provided, or different from this.

Um die Ultraschallschweißzange, und insbesondere die Ultraschalleinheit, mit Strom zu versorgen, ist zweckmäßig eine Stromversorgung vorhanden, die entweder ein mit dem Stromnetz verbindbares Kabel mit einem Netzstecker umfasst und/oder einen Stromspeicher, insbesondere eine Batterie oder einen Akkumulator. Die Ultraschallschweißzange wird also beispielsweise über ein Kabel mit dem Stromnetz verbunden und von diesem kontinuierlich mit Strom versorgt. Diese Ausführungsform ermöglicht ein besonders wartungsfreies Arbeiten mit der Ultraschallschweißzange, da ein Wechseln eines Stromspeichers entfällt. Ergänzend oder alternativ ist es ebenfalls möglich, die Ultraschallschweißzange über einen integrierten Stromspeicher, insbesondere eine Batterie oder einen Akkumulator, zu betreiben. Das Laden dieses Stromspeichers kann in einer Variante über den Stromanschluss erfolgen. Alternativ ist aber auch eine Ausführung ganz ohne Kabelanschluss oder mit abnehmbarem Stromkabel möglich, was den Vorteil hat, dass die Ultraschallschweißzange in dieser Ausführungsform besonders handlich und an sehr schwer zugänglichen Stellen, beispielsweise innerhalb von Fahrzeugkarosserien, einsetzbar ist. Auch ein Einsatz an Orten, an denen kein Stromnetz zur Verfügung steht, wird durch die Verwendung eines Stromspeichers ermöglicht. Der Stromspeicher kann dabei entweder schnell auswechselbar und/oder wieder aufladbar sein. Beispielsweise kann die Ultraschallschweißzange zwischen den Arbeitseinsätzen in eine Ladestation gesteckt werden, die mit dem Stromnetz verbunden ist und von der beispielsweise ein in der Ultraschallschweißzange angeordneter Akkumulator wieder aufgeladen wird. Selbstverständlich sind neben fest installierten auch austauschbare Akkus möglich.In order to supply the ultrasonic welding gun, and in particular the ultrasonic unit, with electricity, a power supply is expediently present, which comprises either a connectable to the mains power cable with a power plug and / or a power storage, in particular a battery or an accumulator. The ultrasonic welding gun is thus connected, for example, via a cable to the mains and continuously powered by this. This embodiment allows a particularly maintenance-free working with the ultrasonic welding gun, since a change of a power storage is eliminated. Additionally or alternatively, it is also possible to operate the ultrasonic welding gun via an integrated power storage, in particular a battery or an accumulator. The charging of this power storage can take place in a variant via the power connection. Alternatively, however, a version entirely without cable connection or with removable power cable is possible, which has the advantage that the ultrasonic welding gun in this embodiment is particularly handy and in very difficult to reach places, for example within Vehicle bodies, can be used. Also, a use in places where no power grid is available, is made possible by the use of a power storage. The power storage can either be quickly replaced and / or rechargeable. For example, the ultrasonic welding gun between the work inserts can be plugged into a charging station, which is connected to the mains and from which, for example, a arranged in the ultrasonic welding gun rechargeable battery is recharged. Of course, in addition to permanently installed and replaceable batteries are possible.

Insgesamt kann die Stromversorgung der Ultraschallschweißzange an jeder beliebigen Stelle der Ultraschallschweißzange angeordnet sein, solange sie zweckmäßig Beweglichkeit und Handhabbarkeit der Ultraschallschweißzange möglichst wenig einschränkt. Es ist daher bevorzugt, dass ein mit dem Stromnetz verbindbares Kabel an einem Griff der Zange, zweckmäßig an dessen freiem Ende, angeordnet ist. Wird ein Stromspeicher verwendet, befindet dieser sich bevorzugt in einem Griff der Zange. Overall, the power supply of the ultrasonic welding gun can be arranged at any point of the ultrasonic welding gun, as long as it expediently restricts the mobility and manageability of the ultrasonic welding gun as little as possible. It is therefore preferred that a connectable to the power supply cable to a handle of the forceps, advantageously at its free end, is arranged. If a power storage is used, this is preferably in a grip of the pliers.

Um die im Kraftfahrzeugbereich üblichen Kabeldurchmesser per Ultraschall verschweißen zu können, ist es zweckmäßig, wenn die Ultraschallschweißzange eine Leistungsaufnahme von 600 bis 1000 Watt, bevorzugt von 700 bis 900 Watt und besonders bevorzugt von 800 Watt, aufweist. Beim Anschluss der Ultraschallschweißzange an eine herkömmliche 230 Volt-Steckdose sollte die Stromstärke je nach Leistung ca. 6 bis 14 Ampere betragen, bei Verwendung einer 400 Volt-Starkstromversorgung reicht in etwa die Hälfte der genannten Stromstärke aus. Diese Werte sind an den Einsatz der Ultraschallschweißzange zum Ultraschallverschweißen von elektrischen Leitungen, insbesondere Kabelbäumen von Kraftfahrzeugen, angepasst, können aber für andere Einsatzgebiete in einfacher Weise abgewandelt werden. In order to be able to weld the usual cable diameter in the field of motor vehicles by means of ultrasound, it is expedient for the ultrasonic welding gun to have a power consumption of 600 to 1000 watts, preferably of 700 to 900 watts and more preferably of 800 watts. When connecting the ultrasonic welding gun to a conventional 230 volt socket, the current should be about 6 to 14 amperes depending on the power, when using a 400 volt power supply is sufficient in about half of the above power. These values are adapted to the use of the ultrasonic welding gun for ultrasonic welding of electrical lines, in particular wire harnesses of motor vehicles, but can be modified for other applications in a simple manner.

Als Ultraschall werden Schwingungen in einem Frequenzbereich oberhalb der Hörgrenze des Menschen bezeichnet. Im Rahmen dieser Erfindung sollte die Frequenz der von der Ultraschalleinheit bereitgestellten mechanischen Schwingungen vorteilhafterweise einen Wert von 20 bis 50 kHz, bevorzugt von 20 bis 40 kHz, besonders bevorzugt von 25 bis 35 kHz und ganz besonders bevorzugt von 35 kHz, haben. Diese Frequenzbereiche haben sich zum Fügen von elektrischen Leitungen, insbesondere im Automobilbereich, als besonders günstig herausgestellt.Ultrasound refers to vibrations in a frequency range above the human hearing threshold. In the context of this invention, the frequency of the mechanical vibrations provided by the ultrasound unit should advantageously have a value of 20 to 50 kHz, preferably 20 to 40 kHz, more preferably 25 to 35 kHz and most preferably 35 kHz. These frequency ranges have been found to be particularly favorable for joining electrical lines, especially in the automotive sector.

Prinzipiell können im Rahmen dieser Erfindung alle bereits bekannten Vorrichtungen zur Erzeugung von Ultraschall eingesetzt werden, sofern sie sich von ihrer Größe her in die Ultraschallzange integrieren lassen. Bevorzugt weist die Ultraschalleinheit wenigstens eine der folgenden Komponenten auf: einen zur Bereitstellung eines hochfrequenten Wechselstroms ausgebildeten Generator, einen zur Umwandlung hochfrequenten Wechselstroms in eine mechanische Schwingung ausgebildeten Konverter, ein zur Weiterleitung und/oder zur Veränderung der Amplitude der mechanischen Schwingung ausgebildetes Amplitudentransformationsstück und/oder eine zur Übertragung der mechanischen Schwingung auf die zu fügenden Leitungsenden ausgebildete Sonotrode. Zweckmäßig werden die genannten Komponenten in Kombination verwendet, und zwar bevorzugt derart, dass der Generator den von der Stromversorgung bereitgestellten Strom in einen hochfrequenten Wechselstrom entsprechend der Frequenz der anvisierten mechanischen Schwingung umwandelt. Der hochfrequente Wechselstrom des Generators wird dann vom Konverter in eine mechanische Schwingung im Ultraschallbereich umgewandelt. Das Amplitudentransformationsstück dient einerseits der Weiterleitung der mechanischen Schwingung auf die Sonotrode und kann gleichzeitig dazu genutzt werden, die Amplitude je nach Anforderungen der Anwendungen entweder zu vergrößern, zu verkleinern oder unverändert zu lassen. Von der Sonotrode werden die mechanischen Schwingungen schließlich indirekt oder direkt auf die zu fügenden Leitungsenden übertragen. In principle, all known devices for generating ultrasound can be used in the context of this invention, provided that they can be integrated into the ultrasound forceps according to their size. The ultrasound unit preferably has at least one of the following components: a generator designed to provide a high-frequency alternating current, a converter designed for converting high-frequency alternating current into a mechanical oscillation, an amplitude transformation piece designed to transmit and / or change the amplitude of the mechanical oscillation and / or a sonotrode formed for transmitting the mechanical vibration to the line ends to be joined. Suitably, said components are used in combination, preferably such that the generator converts the power provided by the power supply into a high frequency alternating current corresponding to the frequency of the targeted mechanical oscillation. The high-frequency alternating current of the generator is then converted by the converter into a mechanical oscillation in the ultrasonic range. On the one hand, the amplitude transformation piece serves to transmit the mechanical oscillation to the sonotrode and, at the same time, can be used to either increase, decrease or leave unchanged the amplitude depending on the requirements of the applications. From the sonotrode, the mechanical vibrations are finally transmitted indirectly or directly to the line ends to be joined.

Generell kann die Sonotrode aus sämtlichen dafür geeigneten Werkstoffen bestehen, die im Stand der Technik zu diesem Zweck bekannt sind, beispielsweise Stahl, Aluminium oder Titan. In Anbetracht der typischerweise in Fahrzeugleitungen eingesetzten Metalle und Legierungen sind Sonotroden aus Stahl oder Titan besonders bevorzugt. Die Sonotrode wird zweckmäßig im Bereich der Schweißaufnahme, unmittelbar angrenzend an den Bereich, in dem die zu fügenden Leitungsenden aufgenommen werden sollen, angeordnet. Bevorzugt ist sie in eine der Greifbacken aufgenommen. Um sie ausreichend in Kontakt mit den Leitungsenden zu bringen, kann sie unter Vorspannung angebracht sein, sodass sie in Richtung auf die Leitungsenden gepresst wird, andererseits aber beim Zusammenpressen der Greifbacken bei Anschlag an die Leitungsenden in Richtung in die Greifbacke zurück bewegt werden kann. Als Spannelement kann beispielsweise eine Feder dienen.In general, the sonotrode may consist of all suitable materials known in the art for this purpose, for example steel, aluminum or titanium. In view of the metals and alloys typically used in vehicle wiring, sonotrodes of steel or titanium are particularly preferred. The sonotrode is expediently arranged in the area of the sweat receptacle, immediately adjacent to the area in which the line ends to be joined are to be accommodated. Preferably, it is received in one of the gripping jaws. In order to bring them sufficiently in contact with the line ends, they may be mounted under bias so that it is pressed in the direction of the line ends, but on the other hand can be moved when crushing the jaws in abutment against the line ends in the direction of the jaw. As a tensioning element, for example, serve a spring.

Grundsätzlich können mit der Ultraschallschweißzange sämtliche Arten von Kabeln, insbesondere sämtliche im Kraftfahrzeugbereich üblichen Kabel, miteinander verschweißt werden. Es ist dabei unerheblich, ob es sich um einadrige oder mehradrige Kabel oder Litzen handelt. Geeignete Kabel sind insbesondere solche der Typen FLY, FLRY, FLYK, FLRYK, FLYW, FLRYW, FLRYH, FLRYK usw. und die in der EP 2086059 A1 beschriebenen Kabel. Die Erfindung zielt insbesondere auf das Fügen von Leitungsenden mit einer Leitungsquerschnittsfläche von jeweils 0,25 bis 6 mm² ab. Zweckmäßig weist also eine zur Aufnahme der zu fügenden Leitungsenden ausgebildete Ausnehmung in einer oder beiden Greifbacken eine Öffnungsquerschnitt auf, der geeignet ist, die zu fügenden Leitungsenden mit einer Querschnittsfläche von je 0,25 bis 6 mm² aufzunehmen. Die Ausnehmung in der Greifbacke verläuft dabei insbesondere im Wesentlichen quer zu der Richtung, in der sich die Greifbacken relativ zueinander bewegen, wenn sie zwischen der geöffneten Position und der Pressposition verstellt werden. Die Ausnehmung verläuft ebenfalls im Wesentlichen quer zur Längsmittelachse der Greifbacke(n), also quer zur Richtung von freiem zu gebundenem Ende der Greifbacke(n). Zum Verschweißen der Leitungsenden werden diese derart in die Ausnehmung eingelegt, dass sie sich in Längsrichtung der Leitungen überlappen und zumindest teilweise aneinander anliegen. Dann wird die Ultraschallschweißzange in die Pressposition verstellt, wodurch die zu fügenden Leitungsenden aufeinander gepresst werden. Dabei wird die Sonotrode in Kontakt mit den zu fügenden Leitungsenden gebracht, wodurch die mechanischen Schwingungen der Ultraschalleinheit auf die zu fügenden Leitungen übertragen werden. Dadurch erfolgt dann das Ultraschallverschweißen der zu fügenden Leitungsenden. In principle, all types of cables, in particular all cables customary in the motor vehicle sector, can be welded together with the ultrasonic welding gun. It is irrelevant whether they are single-core or multi-core cables or strands. Suitable cables are in particular those of the types FLY, FLY, FLYK, FLRYK, FLYW, FLRYW, FLRYH, FLRYK, etc., and those in the EP 2086059 A1 described cables. The invention particularly aims at the joining of pipe ends with a cross-sectional area of the pipe each 0.25 to 6 mm ² from. Expediently, therefore, has a recess for receiving the line ends to be joined recess in one or both gripping jaws on an opening cross-section, which is adapted to receive the line ends to be joined with a cross-sectional area of 0.25 to 6 mm ² . The recess in the gripping jaw in this case runs in particular substantially transversely to the direction in which the gripping jaws move relative to one another when they are moved between the opened position and the pressing position. The recess also runs essentially transversely to the longitudinal central axis of the gripping jaw (s), ie transversely to the direction from free to bound end of the gripping jaw (s). For welding the line ends they are inserted into the recess such that they overlap in the longitudinal direction of the lines and at least partially abut each other. Then the ultrasonic welding gun is moved to the pressing position, whereby the line ends to be joined are pressed against each other. In this case, the sonotrode is brought into contact with the line ends to be joined, whereby the mechanical vibrations of the ultrasonic unit are transmitted to the lines to be joined. As a result, the ultrasonic welding of the line ends to be joined takes place.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt. Es zeigen schematisch:The invention will be explained below with reference to the embodiments illustrated in the figures. However, the invention is not limited to these examples. They show schematically:

1 eine perspektivische Seitenansicht einer Ultraschallschweißzange; 1 a perspective side view of an ultrasonic welding gun;

2 zwei abisolierte Leitungsenden vor dem Fügen und 2 two stripped ends before joining and

3 zwei ultraschallverschweißte Leitungsenden. 3 two ultrasonically welded cable ends.

1 zeigt eine Ultraschallschweißzange 1 mit einem ersten Griff 10 und einem zweiten Griff 11. Beide Griffe 10, 11 sind über ein Gelenk 12 beweglich aneinander gelagert und gehen am Gelenk 12 in einen Zangenkopf 13 über. Der Zangenkopf 13 umfasst eine erste Greifbacke 20 und eine zweite Greifbacke 21, die zusammen eine Presse 2 bilden. Erste Greifbacke 20 und zweite Greifbacke 21 sind relativ zueinander beweglich, hier um das Gelenk 12 verschwenkbar. Bei einer Verschwenkbewegung der Greifbacken 20, 21 relativ zueinander um das Gelenk 12 werden diese zwischen einer geöffneten Position und einer Pressposition verstellt. 1 zeigt die Presse 2 in der geöffneten Position. Zwischen den beiden Greifbacken 20, 21 befindet sich eine Schweißaufnahme 23, die zur Aufnahme der zu fügenden Leitungsenden ausgebildet ist. Hierzu sind in den Greifbacken 20 und 21 quer zu den Längserstreckungsrichtungen der Greifbacken verlaufende rinnenförmige Ausnehmungen 22 vorhanden, die gemeinsam einen in etwa kreisförmigen Querschnitt haben. Die abisolierten Enden der zu verbindenden Leitungen werden in die Ausnehmungen so eingeführt, dass ein Ende von der dem Betrachter zugewandten Seite und das andere Ende von der abgewandten Seite her in die Ausnehmungen eingelegt wird. Die Leitungsenden sind hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. 1 shows an ultrasonic welding gun 1 with a first grip 10 and a second handle 11 , Both handles 10 . 11 are about a joint 12 movably attached to each other and go at the joint 12 in a pliers head 13 above. The pliers head 13 includes a first jaw 20 and a second jaw 21 who put together a press 2 form. First gripping jaw 20 and second gripping jaw 21 are movable relative to each other, here around the joint 12 pivotable. In a pivoting movement of the jaws 20 . 21 relative to each other around the joint 12 These are adjusted between an open position and a pressing position. 1 shows the press 2 in the open position. Between the two jaws 20 . 21 there is a sweat pick-up 23 , which is designed to receive the cable ends to be joined. These are in the jaws 20 and 21 transverse to the longitudinal directions of the gripping jaws extending groove-shaped recesses 22 present, which have a roughly circular cross-section together. The stripped ends of the leads to be connected are inserted into the recesses so that one end of the viewer facing side and the other end is inserted from the opposite side into the recesses. The cable ends are not shown here for the sake of clarity.

Zur Erzeugung der mechanischen Schwingungen besitzt die Ultraschallschweißzange 1 eine die Ultraschalleinheit 3, die im gezeigten Ausführungsbeispiel im Bereich der ersten Greifbacke 20 angeordnet ist. Die Ultraschalleinheit 3 umfasst einen Generator 30, ein Konverter 31, ein Amplitudentransformationsstück 32 und eine Sonotrode 33. Der Generator 30 stellt einen hochfrequenten Wechselstrom für den Konverter 31 bereit, der diesen in eine hochfrequente mechanische Schwingung im Ultraschallbereich umwandelt. Die Sonotrode 33 ist zweckmäßig so beschaffen, dass die vom Konverter 31 bereitgestellte mechanische Schwingung in ihrem Resonanzfrequenzbereich liegt. Über das Amplitudentransformationsstück 32 wird die mechanische Schwingung im Betrieb der Ultraschalleinheit 3 vom Konverter 31 auf die Sonotrode 33 übertragen.To generate the mechanical vibrations has the ultrasonic welding gun 1 one the ultrasound unit 3 in the embodiment shown in the region of the first jaw 20 is arranged. The ultrasound unit 3 includes a generator 30 , a converter 31 , an amplitude transformation piece 32 and a sonotrode 33 , The generator 30 provides a high frequency alternating current for the converter 31 ready, which converts it into a high-frequency mechanical oscillation in the ultrasonic range. The sonotrode 33 is suitably such that the converter 31 provided mechanical vibration is in its resonant frequency range. About the amplitude transformation piece 32 becomes the mechanical vibration during operation of the ultrasonic unit 3 from the converter 31 on the sonotrode 33 transfer.

Die Stromversorgung der Ultraschallschweißzange 1 erfolgt über eine Stromversorgung 4. Diese umfasst einen Stromspeicher 40, hier einen Akkumulator, der in den ersten Griff 10 integriert ausgebildet ist und mittels dessen die Ultraschallschweißzange 1 auch ohne Anschluss an das Stromnetz betrieben werden kann. Alternativ oder ergänzend zum Stromspeicher 40 kann die Stromversorgung 4 ebenfalls ein gegebenenfalls abnehmbares Kabel 41 mit einem Netzstecker 42 umfassen. Das Kabel 41 ist ebenfalls an dem ersten Griff 10 der Ultraschallschweißzange 1 angeschlossen und kann über den Netzstecker 42 mit dem Stromnetz verbunden werden. The power supply of the ultrasonic welding gun 1 via a power supply 4 , This includes a power storage 40 , here an accumulator, in the first grip 10 is integrally formed and by means of which the ultrasonic welding gun 1 can also be operated without connection to the mains. Alternatively or in addition to the power storage 40 can the power supply 4 also an optionally removable cable 41 with a power plug 42 include. The cable 41 is also on the first handle 10 the ultrasonic welding gun 1 connected and can via the power plug 42 be connected to the mains.

Zu fügende Leitungsenden sind beispielhaft in der 2 dargestellt. Insgesamt sind die Enden einer ersten elektrischen Leitung 5 und einer zweiten elektrischen Leitung 6 gezeigt. Die elektrischen Leitungen 5, 6 sind Fahrzeugkabel und können entweder gleich dick sein oder unterschiedliche Querschnittsflächen zwischen 0,25 und 6 mm² besitzen. Die erste elektrische Leitung 5 umfasst einen isolierten Bereich 50 und ein abisoliertes Leitungsende 51, an dem der stromleitende Teil der ersten elektrischen Leitung 5 freigelegt wurde. Die zweite elektrische Leitung 6 umfasst ebenso einen isolierten Bereich 60 und ein durch Entfernen der Isolationsschicht abisoliertes Leitungsende 61.To be joined line ends are exemplary in the 2 shown. Overall, the ends of a first electrical line 5 and a second electrical line 6 shown. The electrical wires 5 . 6 are vehicle cables and can either be the same thickness or have different cross-sectional areas between 0.25 and 6 mm ² . The first electrical line 5 includes an isolated area 50 and a stripped conductor end 51 , at which the current-conducting part of the first electrical line 5 was exposed. The second electrical line 6 also includes an isolated area 60 and a wire end stripped by removing the insulation layer 61 ,

Der Ablauf des Ultraschallverschweißens der beiden zu fügenden Leitungsenden 51, 61 wird nun näher erläutert. Zunächst befindet sich die Ultraschallschweißzange 1 in der geöffneten Position. Die erste elektrische Leitung 5 und die zweite elektrische Leitung 6 werden nun von unterschiedlichen Seiten derart zwischen die Ausnehmungen 22 eingelegt, dass sich die abisolierten Leitungsenden 51, 61 zumindest teilweise in Längsrichtung überlappen. Danach wird die Ultraschallschweißzange 1 von der geöffneten Position in die Pressposition verstellt. Mit anderen Worten werden erste Greifbacke 20 und zweite Greifbacke 21 so lange aufeinander zu bewegt, bis sie aneinander zu liegen kommen und die abisolierten Leitungsenden 51, 61 der elektrischen Leitungen 5, 6 in den Ausnehmungen eingeklemmt werden. Dabei wird die im Bereich der Ausnehmung der oberen Greifbacke 20 angeordnete Sonotrode 33 auf die Leitungsenden gedrückt. Um ein sicheres Aufliegen der Sonotrode zu gewährleisten, kann diese beispielsweise unter Vorspannung in Richtung auf die zweite Greifbacke 21 hin gelagert sein. Als Spannelement kann zum Beispiel eine Feder dienen. The sequence of ultrasonic welding of the two cable ends to be joined 51 . 61 will now explained in more detail. First, there is the ultrasonic welding gun 1 in the open position. The first electrical line 5 and the second electrical line 6 are now from different sides so between the recesses 22 inserted, that the stripped cable ends 51 . 61 at least partially overlap in the longitudinal direction. Then the ultrasonic welding tongs 1 adjusted from the open position to the pressing position. In other words, first jaw 20 and second gripping jaw 21 until they come together and the stripped ends of the wires 51 . 61 the electrical wires 5 . 6 be trapped in the recesses. Here, in the region of the recess of the upper gripping jaw 20 arranged sonotrode 33 pressed on the cable ends. To ensure a safe resting of the sonotrode, this example, under bias in the direction of the second gripping jaw 21 be stored out. For example, a spring can serve as the tensioning element.

Um die beiden Greifbacken 20, 21 in die Pressposition zu bringen, müssen die beiden Greifbacken 20, 21 um das Gelenk 12 aufeinander zu verschwenkt werden. Dies kann beispielsweise durch eine manuelle Bewegung der Griffe 10, 11 aufeinander zu erreicht werden. Als Alternative zur manuellen Betätigung der Presse 2 über die Griffe 10, 11 kann an der Ultraschallschweißzange 1 ebenso ein Antrieb 8, hier ein Elektromotor, vorgesehen sein, der dazu ausgebildet ist, die Ultraschallschweißzange 1 zwischen der geöffneten Position und der Pressposition zu verstellen. Ein Bediener kann die Verstellung der Ultraschallschweißzange 1 zwischen der geöffneten Position und der Pressposition über den Antrieb 8 durch die Betätigung eines Bedienelementes 9, hier einen Wippentaster, auslösen.To the two gripping jaws 20 . 21 To bring into the pressing position, the two gripping jaws must 20 . 21 around the joint 12 to be pivoted towards each other. This can be done, for example, by manual movement of the handles 10 . 11 be reached each other. As an alternative to manual operation of the press 2 over the handles 10 . 11 can on the ultrasonic welding gun 1 as well as a drive 8th , Here, an electric motor, be provided, which is adapted to the ultrasonic welding gun 1 between the open position and the press position. An operator can adjust the ultrasonic welding gun 1 between the open position and the press position via the drive 8th by the operation of a control element 9 , trigger a rocker switch here.

In der Pressposition sind die beiden zu fügenden Leitungsenden 51, 61 derart unter Druck aneinander gelagert, dass sie ultraschallverschweißt werden können. Dazu werden von der Ultraschalleinheit 3 mechanische Schwingungen im Ultraschallbereich bereitgestellt und auf die zu fügenden Leitungsenden 51, 61 übertragen. Die Aktivierung der Ultraschalleinheit 3 kann auf verschiedenen Wegen erreicht werden. Zum Einen kann die Ultraschalleinheit 3 durch Betätigung eines weiteren Bedienelementes 90 durch den Bediener aktiviert werden. Alternativ könnte hierfür auch das Bedienelement 9 dienen, wobei dieses dann derart ausgelegt wäre, dass in Abhängigkeit von der Betriebsposition – also zum Beispiel je nach Position der Greifbacken zueinander – unterschiedliche Schaltvorgänge ausgelöst würden. Eine Betätigung in geöffneter Position führte dann zum Bewegen der Greifbacken in die Pressposition, eine Betätigung in Pressposition löste den Schweißvorgang aus. Alternativ ist es ebenfalls möglich, dass nach Erreichen der Pressposition automatisch (zum Beispiel durch Schließen eines elektrischen Kontakts zur Versorgung der Ultraschalleinheit 3 mit Strom) die Ultraschalleinheit 3 aktiviert und der eigentliche Schweißvorgang ausgeführt wird. Die aktivierte Ultraschalleinheit 3 überträgt nun eine mechanische Schwingung im Ultraschallbereich über die Sonotrode 33 auf die abisolierten Leitungsenden 51, 61 der elektrischen Leitungen 5, 6. Diese reiben aneinander, erhitzen sich und werden schlussendlich innerhalb weniger Sekunden verbunden. Die genaue Dauer des Eintrags von mechanischen Schwingungen aus der Ultraschalleinheit 3 kann dabei entweder von vorne herein festgelegt sein, indem die Ultraschalleinheit 3 nach einer vorbestimmten Betriebsdauer automatisch deaktiviert wird, die ausreicht, eine stabile Schweißverbindung 7, wie sie beispielhaft in der 3 dargestellt ist, auszubilden. Alternativ ist es auch möglich, dass ein Bediener die Ultraschalleinheit durch Betätigung des Bedienelementes 9 oder 90 oder durch Lösen der Griffe und Öffnen der Greifbacken deaktiviert. Erstere Variante einer vorgegebenen Schweißdauer ist bevorzugt. In the pressing position, the two ends to be joined are 51 . 61 stored under pressure so that they can be ultrasonically welded. These are done by the ultrasound unit 3 provided mechanical vibrations in the ultrasonic range and on the cable ends to be joined 51 . 61 transfer. The activation of the ultrasound unit 3 can be achieved in different ways. On the one hand, the ultrasound unit 3 by pressing another control element 90 be activated by the operator. Alternatively, this could also be the control 9 serve, which would then be designed such that depending on the operating position - ie, for example, depending on the position of the jaws to each other - different switching operations would be triggered. An operation in the open position then led to move the jaws in the pressing position, an operation in pressing position triggered the welding process. Alternatively, it is also possible that after reaching the pressing position automatically (for example, by closing an electrical contact to supply the ultrasound unit 3 with power) the ultrasonic unit 3 activated and the actual welding process is performed. The activated ultrasound unit 3 now transmits a mechanical vibration in the ultrasonic range over the sonotrode 33 on the stripped cable ends 51 . 61 the electrical wires 5 . 6 , These rub against each other, heat up and are finally connected within a few seconds. The exact duration of the entry of mechanical vibrations from the ultrasound unit 3 can be fixed either from the outset by the ultrasonic unit 3 After a predetermined period of operation is automatically deactivated, which is sufficient, a stable weld 7 as exemplified in the 3 is shown to train. Alternatively, it is also possible for an operator to operate the ultrasound unit by operating the operating element 9 or 90 or deactivated by loosening the handles and opening the jaws. The first variant of a given welding time is preferred.

Nachdem die Schweißverbindung 7 zwischen den beiden elektrischen Leitungen 5, 6 entstanden ist, wird die Ultraschallschweißzange 1 von der Pressposition zurück in die geöffnete Position verstellt. Dies kann ebenfalls entweder manuell über die Griffe 10, 11 oder über den Antrieb 8 erfolgen. Der Antrieb 8 kann entweder durch Betätigen eines der Bedienelemente 9, 90 oder automatisch nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit, die zur Herstellung der Schweißverbindung 7 notwendig ist, aktiviert werden. In der geöffneten Position sind die ultraschallverschweißten Leitungen 5, 6 nun aus der Schweißaufnahme 23 entnehmbar. After the weld 7 between the two electrical wires 5 . 6 is created, the ultrasonic welding gun 1 moved from the pressing position back to the open position. This can also be done either manually via the handles 10 . 11 or over the drive 8th respectively. The drive 8th can either by pressing one of the controls 9 . 90 or automatically after a predetermined time has elapsed for the production of the welded joint 7 is necessary to be activated. In the open position are the ultrasonically welded wires 5 . 6 now from the sweat pickup 23 removable.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 3413859 A1 [0002]
DE 69617869 T3 [0004]
EP 2086059 A1 [0021]

Claims

Ultrasonic Welding Pliers ( 1 ) for joining electrical lines ( 5 . 6 ), in particular wire harnesses of motor vehicles, by ultrasonic welding, comprising - at least one handle ( 10 . 11 ), - a pliers head ( 13 ) with a first jaw ( 20 ) and a second jaw ( 21 ), which are adjustable relative to each other between an open position and a pressing position, - an ultrasonic unit ( 3 ) for providing a mechanical vibration in the ultrasonic range, wherein the gripping jaws ( 20 . 21 ) for receiving leads to be joined ( 51 . 61 ) are formed such that the recorded line ends ( 51 . 61 ) in the pressing position between the jaws ( 20 . 21 ) are pressed together, and wherein the ultrasonic unit ( 3 ) is arranged such that the vibration generated by it in the ultrasonic range on the pressed together line ends ( 51 . 61 ) is transmitted.

Ultrasonic Welding Pliers ( 1 ) according to claim 1, characterized in that a power supply ( 4 ), which is a cable connectable to the mains ( 41 ) with a power plug ( 42 ) and / or a power storage ( 40 ), in particular a battery or a rechargeable battery.

Ultrasonic Welding Pliers ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the connectable to the mains power cable ( 41 ) at least one handle ( 10 . 11 ) and / or the power storage ( 40 ) in at least one handle ( 10 . 11 ) is arranged.

Ultrasonic Welding Pliers ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it has a power consumption of 600 to 1000 watts, preferably from 700 to 900 watts and more preferably of 800 watts.

Ultrasonic Welding Pliers ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the ultrasound unit ( 3 ) is adapted to generate the mechanical vibration in a frequency range of 20 to 50 kHz, preferably from 20 to 40 kHz, more preferably from 25 to 35 kHz and most preferably from 35 kHz.

Ultrasonic Welding Pliers ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the ultrasound unit ( 3 ) comprises at least one of the following components: - a generator designed to provide a high-frequency alternating current ( 30 ), - a converter for converting the high-frequency alternating current into a mechanical oscillation ( 31 ), An amplitude transformation piece (for the transmission and / or modification of the amplitude of the mechanical vibration) ( 32 ) and / or - one for transmitting the mechanical vibration to the line ends to be joined ( 51 . 61 ) trained sonotrode ( 33 ).

Ultrasonic Welding Pliers ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the sonotrode ( 33 ) consists of steel or titanium.

Ultrasonic Welding Pliers ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it has a first handle ( 10 ), a second handle ( 11 ) and a joint ( 12 ), wherein by a movement of the first handle ( 10 ) relative to the second handle ( 11 ) over the joint ( 12 ) the adjustment of the first jaw ( 20 ) relative to the second jaw ( 21 ) between the open position and the pressing position is effected.

Ultrasonic Welding Pliers ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that a drive ( 8th ), in particular an electric motor, is present, through which the adjustment of the first jaw ( 20 ) relative to the second jaw ( 21 ) between the open position and the pressing position is effected.

Ultrasonic Welding Pliers ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the gripping jaws ( 20 . 21 ) a recess ( 22 ) has for receiving leads to be joined ( 51 . 61 ) with a cross-sectional area of 0.25 to 6 mm ² .