ES2932445T3 - Sonotrodo y método para influir en el comportamiento vibratorio de un sonotrodo - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un sonotrodo (218) de un dispositivo de soldadura ultrasónica que tiene un cuerpo de sonotrodo (224) que tiene una cabeza de sonotrodo (220) que tiene al menos una superficie de trabajo (230) que se extiende en la dirección longitudinal de la cabeza de sonotrodo para soldar y/ o deformar y/o cortar al menos un material de soldadura metálico, donde la cabeza del sonotrodo tiene secciones transversales que se desvían entre sí a lo largo de la superficie de trabajo de tal manera que la sección transversal de la cabeza del sonotrodo en la región final de la superficie de trabajo, que se extiende en el lado frontal, es más grande que en la región central de la superficie de trabajo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Sonotrodo y método para influir en el comportamiento vibratorio de un sonotrodo
La invención se refiere a un sonotrodo de un dispositivo de soldadura por ultrasonidos con un cuerpo del sonotrodo con cabezal del sonotrodo, con al menos una superficie de trabajo que se extiende en la dirección longitudinal del cabezal del sonotrodo para soldar o soldar juntos y/o deformar y/o cortar al menos un artículo de material de soldadura metálico, en donde el cabezal del sonotrodo tiene secciones transversales mutuamente diferentes a lo largo de la superficie de trabajo.
La invención también se refiere a un método para influir en el comportamiento de vibración de un cabezal del sonotrodo de un sonotrodo que vibra longitudinalmente de un dispositivo de soldadura ultrasónica de metales para soldar, soldar juntos, deformar y/o cortar material de soldadura metálico, en donde el cabezal del sonotrodo se encuentra conectado a un cuerpo del sonotrodo a través de un cuello, y el cabezal del sonotrodo tiene superficies de trabajo que discurren diametralmente y en particular, paralelas entre sí, en la dirección longitudinal de dicho cabezal, cuyas superficies de trabajo se extienden a lo largo de los primeros lados longitudinales del cabezal del sonotrodo, que a su vez se encuentran conectadas a través de segundos lados longitudinales.
Al unir materiales por ultrasonidos, la energía necesaria para la soldadura se introduce en el material de soldadura en forma de vibraciones mecánicas, donde el sonotrodo se acopla a la pieza a unir frente a ella y la mueve. La presión se aplica simultáneamente. La soldadura conjunta tiene lugar mediante la interacción de las fuerzas estáticas y dinámicas, sin necesidad de otros consumibles. En el caso de la soldadura ultrasónica de metales, las vibraciones mecánicas se orientan paralelas a la superficie a unir. Surge una relación compleja entre la fuerza estática, las fuerzas de cizalla vibratorias y un aumento moderado de la temperatura en la zona de soldadura. Para ello, el material o los materiales se disponen entre el sonotrodo vibrante y un contraelectrodo estático.
La soldadura ultrasónica de metales también se utiliza para el sellado hermético a los fluidos y la separación de tubos metálicos, como se requiere para las unidades de refrigeración, en particular, los dispositivos de aire acondicionado o los refrigeradores. Los dispositivos con los que se llevan a cabo operaciones de soldadura correspondientes se revelan, por ejemplo, en los documentos DE 10360623 B3, o DE 102015206866 B3.
Para lograr resultados de soldadura reproducibles de alta calidad, la desviación del sonotrodo, es decir, del cabezal del sonotrodo, debe tener lugar predominantemente en la dirección longitudinal del mismo, es decir, en la dirección de las vibraciones ultrasónicas. Para evitar o reducir la desviación correspondiente perpendicular a la dirección de la vibración ultrasónica, el documento DE 50 2004 002 817 C5 prevé un refuerzo del cabezal del sonotrodo en la zona de la cara frontal, refuerzo que puede adoptar la forma de un nervio.
Si las vibraciones se orientan paralelas a la superficie a unir durante la soldadura ultrasónica de metales, las vibraciones durante la soldadura ultrasónica de plásticos discurren perpendiculares a la superficie a unir. El cabezal del sonotrodo en sí mismo puede tener diferentes áreas transversales en los lados de entrada y salida, como puede deducirse a partir del documento DE 203 14781 U1.
Los cabezales de los sonotrodos destinados a la soldadura ultrasónica de metales, con superficies de trabajo que actúan sobre el material de soldadura sucesivamente en diferentes posiciones para nivelar el desgaste y así maximizar el grado de utilización, presentan la desventaja de que, después de la utilización de una nueva región de la superficie de trabajo, los parámetros tienen que ser determinados para poder lograr resultados de soldadura óptimos. Esto significa que se deben tener en cuenta los tiempos de inactividad. A este respecto, las posiciones se cambian, por ejemplo, después de mil operaciones de soldadura.
El objeto de la presente invención es además desarrollar un sonotrodo del tipo mencionado anteriormente de tal manera que se reduzcan los tiempos muertos causados por el proceso de cambio de la posición de soldadura mientras que al mismo tiempo se mantiene una alta calidad de resultado de soldadura. Está destinado a optimizar el comportamiento vibratorio el cabezal del sonotrodo, y lograr operaciones de soldadura de calidad uniforme.
Para lograr este objetivo, de acuerdo con la enseñanza de la invención, un sonotrodo del tipo mencionado anteriormente se desarrolla sustancialmente, de tal manera que la sección transversal del cabezal del sonotrodo es mayor en la región final, extendiéndose al final de la superficie de trabajo que en la región media de la superficie de trabajo.
La sección transversal del cabezal del sonotrodo se encuentra configurada de forma particularmente preferida para reducirse desde la zona final de la superficie de trabajo que se extiende en la cara frontal hasta la zona final de la superficie de trabajo en el lado del cuerpo del sonotrodo, en donde la sección transversal en particular, cambia constantemente. En este caso, el cabezal del sonotrodo puede presentar opcionalmente en primer lugar una sección transversal constante en su zona final, sección transversal que luego se reduce.
Alternativamente, se prevé que la sección transversal del cabezal del sonotrodo primero se reduzca desde la zona final de la superficie de trabajo que se extiende en la cara frontal, y luego aumente hasta la zona final de la superficie de trabajo en el lado del cuerpo del sonotrodo. En particular, se prevé que la sección transversal del cuerpo del sonotrodo sea
especialmente pequeña en la región central de la superficie de trabajo.
Sorprendentemente se ha encontrado que, como resultado de una formación geométrica específica del cabezal del sonotrodo de un dispositivo de soldadura ultrasónica de metales, es decir, como resultado del cambio en la sección transversal de acuerdo con la invención, se modifica el comportamiento de vibración o la relación de transformación, de tal forma que las desviaciones que se produzcan en el caso de cambios de posición que se hayan realizado en operaciones de soldadura sean menos significativas que en el caso de sonotrodos de sección constante. Se pudo identificar el suavizado de amplitud, en el sentido de que el cambio de amplitud en función de la posición de soldadura es menor que en el caso de los sonotrodos con sección transversal constante a lo largo de la superficie de trabajo, de manera que se pueden realizar más operaciones de soldadura, sin necesidad de volver a determinar los parámetros. Los tiempos de inactividad se pueden reducir en longitud, con la consecuencia de que resultó posible aumentar el número de operaciones de soldadura por unidad de tiempo.
La invención se distingue, en particular en términos de un cabezal del sonotrodo con una sección transversal inicialmente decreciente que luego aumenta de nuevo, en que la sección transversal del cuello se reduce en la región de su sección transversal más pequeña en comparación con los cabezales del sonotrodo de sección transversal uniforme, sección transversal a lo largo de la superficie o superficies de trabajo, por lo que se logra un comportamiento de vibración inherente del cabezal del sonotrodo mediante el cual el comportamiento de vibración se suaviza independientemente de las diferentes posiciones de soldadura.
De acuerdo con el estado de la técnica, el cabezal del sonotrodo debería presentar dos superficies de trabajo diametralmente opuestas que discurren en particular paralelas entre sí y parten de primeros lados longitudinales del cabezal del sonotrodo, estando unidos los primeros lados longitudinales entre sí a través de segundos lados longitudinales. De acuerdo con la invención, se prevé entonces que la modificación de la sección transversal del cabezal del sonotrodo tenga lugar en la zona de las superficies de trabajo modificando el perfil de los segundos lados longitudinales.
En particular, la invención prevé
- que la sección transversal del cabezal del sonotrodo en la región frontal de las superficies de trabajo sea Q2, - que en el caso de la sección transversal a partir de la región frontal de la superficie de trabajo y estrechándose hasta la región del extremo del lado del cuerpo del sonotrodo de la superficie de trabajo, la sección transversal del cabezal del sonotrodo es Q3 en la región del extremo del lado del cuerpo del sonotrodo, y el cuello discurre a través de una línea o una región de sección transversal más pequeña Q1,
- que en el caso de una sección transversal que comienza desde la región final de la superficie de trabajo que se extiende en la cara frontal y que inicialmente se reduce, y luego aumenta hacia la región final de la superficie de trabajo en el lado del cuerpo del sonotrodo, el cabezal del sonotrodo es Q5 en la región de menor sección transversal entre las regiones extremas de la superficie de trabajo que se extiende en la cara frontal y en el lado del cuerpo del sonotrodo, en donde la sección transversal en la región final de la superficie de trabajo en el lado del cuerpo del sonotrodo es Q4, y el cuello corre a través de una línea o una región de la sección transversal más pequeña Q6, en donde
Q2:Q1 se encuentra entre 2,0:1 y 1,1:1 y/o
Q2:Q3 se encuentra entre 2,0:1 y 1,05:1 y/o
Q2:Q5 se encuentra entre 2,0:1 y 1,05:1 y/o
Q2:Q6 se encuentra entre 2,0:1 y 1,1:1 y/o
Q4:Q5 se encuentra entre 2,0:1 y 1,05:1 y/o
Q3:Q1 se encuentra entre 1,5:1 y 1,1:1 y/o
Q5:Q6 se encuentra entre 1,5:1 y 1,1:1 y/o
con la condición secundaria de que Q1 sea menor que Q2, Q3 y Q6 sean menores que Q2, Q4, Q5 y Q3 sean menores que Q2 y Q5 sea menor que Q2, Q4,
- en donde en particular Q2:Q3 se encuentra entre 1,05:1 y 1,20 :1, de preferencia, entre 1,05:1 y 1,15:1, en particular aproximadamente 1,1:1 y/o en particular 1,30:1, en particular aproximadamente 1,26:1 y/o en particular Q2:Q6 se encuentra entre en particular aproximadamente 1,47:1 y/o en particular Q2:Q5 se encuentra entre en particular aproximadamente 1,16:1 y/o en particular Q2:Q1 se encuentra entre en particular aproximadamente 1,26:1, y/o en particular Q2:Q4 se encuentra entre
particular aproximadamente 1.02:1.
Un método para influir en el comportamiento de vibración de un cabezal del sonotrodo de un sonotrodo que vibra longitudinalmente de un dispositivo de soldadura ultrasónica de metales, en donde el cabezal del sonotrodo se encuentra conectado a un cuerpo del sonotrodo a través de un cuello, y el cabezal del sonotrodo tiene superficies de trabajo que se extienden diametralmente y paralelas una a otra en la dirección longitudinal de dicho cabezal, cuyas superficies de trabajo se extienden a lo largo de primeros lados longitudinales del cabezal del sonotrodo, que a su vez se encuentran conectados a través de dos segundos lados longitudinales, se distingue en particular porque se utiliza un cabezal del sonotrodo cuyos segundos lados longitudinales se encuentran mecanizados, de tal manera que se produce un cambio de sección transversal en el cabezal del sonotrodo a lo largo de las superficies de trabajo.
Al menos una superficie de trabajo o de soldadura discurre a lo largo de cada primer lado longitudinal, y a lo largo de dicha superficie se extiende opcionalmente un filo de corte. También pueden discurrir dos superficies de trabajo a lo largo de cada primera superficie lateral, entre cuyas superficies de trabajo se extiende una parte elevada con dos bordes cortantes. Las geometrías del sonotrodo asociadas se encuentran destinadas en particular a la soldadura y separación de tubos metálicos, como los que se utilizan para las unidades de refrigeración.
Los segundos lados longitudinales se mecanizan aquí, de tal manera que la distancia de los lados longitudinales se reduce desde la zona frontal de la superficie de trabajo que se extiende por la cara frontal hasta la zona final de las superficies de trabajo que se extienden por el lado del cuerpo del sonotrodo.
Sin embargo, también es posible mecanizar las segundas caras laterales del cabezal del sonotrodo de tal manera que las segundas caras laterales reciban un perfil cóncavo. En particular, se encuentra previsto que, en comparación con los cabezales del sonotrodo con una sección transversal uniforme a lo largo de las superficies de trabajo, el cuello se estrecha de tal manera que la relación de la sección transversal Q2 en la región final de la superficie de trabajo que se extiende en el cara frontal a la sección transversal más pequeña Q6 del cuello es tal que Q2:Q6 se encuentra entre 2,0:1 y 1,1:1, de preferencia, entre 1,40:1 y 1,55:1, en particular aproximadamente 1,47:1.
La sección transversal más pequeña Q5 entre las regiones extremas de las superficies de trabajo que se extienden en la cara frontal debería encontrarse en una relación con la sección transversal más pequeña Q6 del cuello de entre 1,5:1 y 1,1:1, de preferencia, entre 1,21:1 y 1,30:1, en particular aproximadamente 1,26:1.
En el caso de una sección transversal que se reduce sustancialmente constantemente desde la región final que se extiende en la cara frontal hacia la región final de las superficies de trabajo en el lado del cuerpo del sonotrodo, la sección transversal Q2 más grande en la región de la superficie de trabajo debe encontrarse en una relación con la sección transversal más pequeña Q1 del cuello de entre 2,0:1 y 1,1:1, de preferencia, entre 1,22:1 y 1,30:1, en particular aproximadamente 1,26:1.
La sección transversal Q2 en la región final de la superficie de trabajo del cabezal del sonotrodo en la cara frontal debe tener la siguiente relación con la sección transversal Q3 en la región final de la superficie de trabajo en el lado del cuerpo del sonotrodo: Q2:Q3 entre 2,0:1 y 1,05:1, de preferencia, entre 1,05:1 y 2,0:1, en particular 1,05:1 y 1,5:1, de preferencia, aproximadamente 1,1 :1.
Otros detalles, ventajas y características de la invención se revelan no solo por las reivindicaciones y las características que se deducen de ellas, solas y/o en combinación, sino también por los ejemplos de realización preferidos que se deducen de la siguiente descripción de las Figuras, en las cuales:
a Figura 1 es una representación esquemática de un dispositivo de soldadura por ultrasonido,
a Figura 2 muestra un sonotrodo, de acuerdo con el estado de la técnica,
a Figura 3 muestra una primera realización de un sonotrodo, de acuerdo con la invención,
a Figura 4 es una vista en planta del sonotrodo, de acuerdo con la Figura 3.
a Figura 5 muestra un sonotrodo, de acuerdo con la Figura 3 sin un medio de refuerzo,
a Figura 6 muestra la representación, de acuerdo con la Figura 4 con líneas de sección,
a Figura 7 muestra una sección a lo largo de la línea C-C en la Figura 6,
a Figura 8 muestra una sección a lo largo de la línea B-B en la Figura 6,
a Figura 9 muestra una sección a lo largo de la línea A-A en la Figura 6,
a Figura 10 es una primera vista lateral del sonotrodo, de acuerdo con la Figura 3.
a Figura 11 es una segunda vista lateral del sonotrodo, de acuerdo con la Figura 3.
a Figura 12 muestra una segunda realización de un sonotrodo, de acuerdo con la invención,
a Figura 13 es una vista en planta del sonotrodo, de acuerdo con la Figura 12.
a Figura 14 muestra una variante del sonotrodo, de acuerdo con la Figura 12,
a Figura 15 muestra una representación, de acuerdo con la Figura 14 con líneas de sección,
a Figura 16 muestra una sección a lo largo de la línea C-C en la Figura 15,
a Figura 17 muestra una sección a lo largo de la línea B-B en la Figura 15,
a Figura 18 muestra una sección a lo largo de la línea A-A en la Figura 15,
a Figura 18a muestra una sección a lo largo de la línea G-G en la Figura 15,
a Figura 19 es una primera vista lateral del sonotrodo, de acuerdo con la Figura 12.
a Figura 20 muestra una segunda vista lateral del sonotrodo, de acuerdo con la Figura 12 y
as Figuras 21-29 muestran una variante del sonotrodo, de acuerdo con las Figuras 3-11.
La enseñanza de acuerdo con la invención, en base a la cual se mejora el comportamiento vibratorio de un sonotrodo, se explicará con mayor detalle con referencia a las Figuras, en las que los mismos elementos pueden encontrarse provistos de los mismos signos de referencia.
La Figura 1 muestra una representación esquemática de un dispositivo de soldadura ultrasónica en forma de pinzas de soldadura ultrasónicas 10, que tienen una parte superior e inferior de las pinzas 12, 14 dispuestas en una carcasa 16. La
parte superior de las pinzas 12 tiene como componente esencial un dispositivo ultrasónico, medios de vibración con sonotrodo 18 dispuestos en la parte delantera de la carcasa 16, formando ésta una primera mordaza de soldadura. El sonotrodo 18 puede ponerse en vibración longitudinal.
Frente al sonotrodo 18 se dispone un contraelectrodo o yunque 20 en la parte inferior de la carcasa 16. El yunque 20 se encuentra formado para poder girar con respecto al sonotrodo 18 por medio de un eje de giro (no mostrado), de modo que un elemento de material de soldadura, tal como un tubo de metal, dispuesto entre la superficie de trabajo o de soldadura 22 del sonotrodo 18 y la superficie de trabajo 24 asociada con el yunque 20 se puede cortar fácilmente, por medio del prensado, y soldadura simultáneos.
Sin embargo, la enseñanza de acuerdo con la invención, no se encuentra restringida por ello. Más bien, se aplica de forma totalmente general a la configuración de sonotrodos con los que se va a soldar o soldar y deformar material de soldadura de metal.
El sonotrodo 18 tiene una superficie de trabajo que discurre en su dirección longitudinal, como queda claro en la Figura 2 , que muestra un sonotrodo 118 de acuerdo con la técnica anterior.
El sonotrodo 118 tiene un cabezal del sonotrodo 120, que se fusiona en un cuerpo del sonotrodo 124 a través de un cuello del sonotrodo 122. El cabezal del sonotrodo 120 tiene superficies de trabajo 130, 132 en los primeros lados longitudinales diametralmente opuestos 126, 128, cuyas superficies pueden discurrir, de preferencia, paralelas entre sí, y tienen una extensión longitudinal L de entre 10 mm y 100 mm. Los primeros lados longitudinales o superficies 126, 128 se encuentran conectados a través de segundos lados laterales 134, 136, que discurren paralelos entre sí.
Para optimizar la tasa de utilización del sonotrodo 118, después de un número específico de operaciones de soldadura, tiene lugar un cambio en la posición de soldadura, es decir, al soldar, el material a soldar entra en contacto en diferentes posiciones de la superficie de trabajo 130 o, después de la rotación del sonotrodo 118, con la superficie de trabajo 132, que también puede denominarse superficie de soldadura.
En operaciones convencionales, el ajuste de posición puede tener lugar, por ejemplo, después de 1000 operaciones de soldadura, para nivelar el desgaste. Esto maximiza la tasa de utilización.
Sin embargo, después de ajustar la posición de soldadura, es necesario volver a determinar los parámetros para lograr resultados de soldadura óptimos. La determinación y el ajuste de los parámetros correspondientes los lleva a cabo personal calificado. Para que se determinen los parámetros, el dispositivo de soldadura por ultrasonidos tiene que encontrarse fuera de uso, lo que tiene como consecuencia que surgen inconvenientes de costes debido a los tiempos de inactividad en el procedimiento de producción provocados por ello.
De acuerdo con la invención, el cabezal del sonotrodo se encuentra configurado de tal manera que no es necesario que la determinación de parámetros deba tener lugar después de cada cambio de posición de soldadura, ya que el suavizado del comportamiento de vibración o de la amplitud del sonotrodo tiene lugar independientemente de un cambio en la posición del material a soldar.
Las Figuras 3 a 11 muestran una primera realización de un sonotrodo 218, que sigue las enseñanzas de acuerdo con la invención. El sonotrodo 218 nuevamente consta de un cabezal del sonotrodo 220, un cuello 222, y un cuerpo del sonotrodo 224.
A lo largo de los primeros lados longitudinales opuestos o caras 226, 228 del cabezal del sonotrodo 220 discurren superficies de trabajo 230, 232 mutuamente paralelas, que realizan la función de superficies de soldadura y al mismo tiempo, permiten la deformación del material de soldadura, como es el caso con la soldadura y el prensado de los tubos, como se explicó anteriormente. Además, en la realización ejemplar pero no limitativa, las superficies de trabajo 230, 232 se encuentran definidas por un borde cortante 245, 247, para permitir el corte de tales tubos. Para ello, el contraelectrodo asociado al sonotrodo 218 o el cabezal del sonotrodo 220 presenta un borde correspondiente.
Por consiguiente, el cabezal del sonotrodo 20 tiene una geometría como puede deducirse en principio de la Figura 2 del documento DE 10360623 B3. De ello también se puede deducir el borde del yunque asociado al borde cortante.
Las enseñanzas de acuerdo con la invención, también se encuentran destinadas en particular a sonotrodos que tienen dos filos cortantes, como puede deducirse de la Figura 3 del documento DE 10360623 B3.
Sin embargo, la invención no se limita a tal realización. Más bien, la enseñanza de acuerdo con la invención se aplica a sonotrodos convencionales con los que se suelda metal, es decir, también chapas, alambres trenzados y similares. La longitud del cuello 222 y la del cabezal del sonotrodo 220 se muestra en la Figura 10. La altura del cabezal 220 corresponde al espaciado de las superficies de trabajo 230, 232.
Una vista en planta del sonotrodo 218 puede deducirse de la Figura 4. La realización ejemplar de la Figura 5 difiere de la
de la Figura 4 únicamente en que ningún medio de refuerzo 242, como una nervadura, sobresale más allá de la cara del extremo 240, para reducir la deflexión no deseada perpendicular a la dirección de la vibración. El medio de refuerzo 242 se encuentra en línea con las enseñanzas del documento DE 502004002817 C5.
En contraste con el sonotrodo convencional 118, como puede deducirse de la Figura 2, el cabezal del sonotrodo 220 tiene un perfil de sección transversal a lo largo de las superficies de trabajo o soldadura 230, 232 de tal manera que en la región de la superficie de trabajo 230, 232 que se extiende en la cara frontal, el cabezal del sonotrodo 220 tiene una sección transversal mayor que en la zona final de la superficie de trabajo 230, 232 que se extiende por el lado del cuerpo del sonotrodo. La región de la cara del extremo se identifica en la Figura 6 con el signo de referencia 244 y la región del extremo del lado del cuerpo con el signo de referencia 246.
La separación de las segundas caras laterales 234, 236 que conectan las primeras caras laterales longitudinales 226, 228 se reduce en consecuencia desde la cara final 240 hacia el cuerpo del sonotrodo 224, como queda claro en particular a partir de las representaciones en sección de la Figura 8 y la Figura 9.
La sección, de acuerdo con la Figura 7 es la sección a lo largo de la línea C-C en donde el cuello del sonotrodo 222 tiene la sección transversal más pequeña. Esta sección transversal se identifica como Q1. La sección a lo largo de la línea A-A (Figura 9) es la del cabezal 220 del sonotrodo en donde se extiende la región 244 del extremo de la superficie de trabajo 230, 232. La sección transversal se identifica como Q2.
Además, en la región extrema del lado del cuerpo 246 de la superficie de trabajo 230, 232 hay otra sección B-B, que se identifica en la Figura 8 con el signo de referencia Q3. Las secciones transversales deben encontrarse, de preferencia, en las siguientes proporciones entre sí:
Q2: Q3 entre 1,05:1 y 1,20:1, de preferencia, entre 1,05:1 y 1,15:1, en particular, aproximadamente 1,1:1,
Q2: Q1 entre 1,22:1 y 1,30:1, en particular, aproximadamente 1,26:1,
Q3: Q1 entre 1,12:1 y 1,20:1, en particular, aproximadamente 1,16:1.
Cabe señalar que, con un diseño asociado del cabezal del sonotrodo 220, los cambios en otros componentes del sonotrodo 218 son, en principio, innecesarios, es decir, la geometría del cuello 222 y del cuerpo del sonotrodo 224 pueden corresponder a la del sonotrodo 118, en donde el cabezal del sonotrodo 120 tiene una sección transversal uniforme a lo largo de las superficies de trabajo 130, 132, es decir, las caras laterales 134, 136 discurren paralelas entre sí.
Una realización adicional de un sonotrodo 318 configurado de acuerdo con la invención, puede deducirse de las Figuras 12 a 20, y nuevamente difiere del sonotrodo 118 con respecto al cabezal del sonotrodo 320. Independientemente de esto, el cabezal del sonotrodo 320 se fusiona de nuevo en el cuerpo del sonotrodo 324 a través del cuello del sonotrodo 322.
En la representación isométrica de acuerdo con la Figura 12, un medio de refuerzo 342 se extiende desde la cara del extremo 340; esta no es una característica esencial, como se desprende claramente de la Figura 13.
De acuerdo con la realización ejemplar de las Figuras 3 a 11, el cabezal del sonotrodo 320 tiene superficies de trabajo o de soldadura 330, 332 que se extienden a lo largo de dos primeras caras laterales estrechas 326, 328, cuyas superficies de trabajo o de soldadura se encuentran definidas cada una por un borde cortante 345, 347, con el que se une un borde cortante correspondiente en el contraelectrodo, que se encuentra asociado para poder cortar los tubos metálicos al soldarlos. No hace falta decir que se proporcionan dos filos de corte en cada primera cara lateral 326, 628, que se extienden entre las superficies de trabajo o de soldadura, como puede deducirse de la Figura 3 del documento DE 103 60 623 B3.
Las primeras caras laterales longitudinales 326, 328 se encuentran conectadas a través de dos segundas caras laterales 334, 336, que tienen un perfil como se explica a continuación, para configurar el cabezal del sonotrodo 320 de acuerdo con la enseñanza de acuerdo con la invención, de tal manera que dicho cabezal tiene un perfil de sección transversal variable a lo largo de las superficies de trabajo o soldadura 330, 332. Los límites de las superficies de trabajo 330, 332 se identifican con signos de referencia 344, 346.
Como queda claro en particular a partir de las vistas en planta de acuerdo con las Figuras 13 a 15, el cabezal del sonotrodo 320 tiene una geometría tal que las segundas caras laterales 334, 336 muestran un perfil cóncavo, es decir, la sección transversal en la región final de la cara frontal 344 del cabezal del sonotrodo 320 es mayor que la región central (sección B-B en la Figura 15). En la región final del lado del cuerpo del sonotrodo 346, el cabezal del sonotrodo 320 tiene aproximadamente la sección transversal de la región final de la cara frontal 344. El perfil cóncavo de la segunda cara lateral 334, 336 es tal que resulta un perfil simétrico a lo largo de un plano en que por un lado se extiende el eje longitudinal del sonotrodo 318, y que por otro lado se extiende paralelo a las superficies de trabajo o soldadura 330, 332.
De acuerdo con la representación en sección de acuerdo con las Figuras 17 y 18, la sección transversal del cabezal del sonotrodo 320 en la región final frontal 344 de la superficie de trabajo 330, 332 es Q2 y en la región central, es decir, en la región de la sección transversal más pequeña, la sección transversal es Q5. En la región final 346 que se extiende en el lado del cuerpo del sonotrodo, la sección transversal es Q4 (Figura 18a). Esto corresponde a la sección transversal Q2.
En contraste con el diseño del sonotrodo 218, en el caso del perfil cóncavo de las segundas caras laterales 334, 336 se produce un cambio en el cuello 322, de tal manera que este último se estrecha más extensamente, es decir, la sección transversal más pequeña (sección C-C) Q6 es menor que la sección transversal más pequeña Q1 del sonotrodo 218. Las relaciones de sección transversal deben ser, en particular, las siguientes:
Q2:Q6 entre 1,40:1 y 1,55:1, en particular, aproximadamente 1,47:1,
Q2:Q5 entre 1,12:1 y 1,20:1, en particular, aproximadamente 1,16:1,
Q5:Q6 entre 1,21:1 y 1,30:1, en particular, aproximadamente 1,26:1.
La realización ejemplar de las Figuras 21 a 29 corresponde básicamente al de las Figuras 3 a 11, excepto que el cabezal del sonotrodo 220 no tiene bordes cortantes que se extiendan a lo largo de las superficies de trabajo 230, 232. Por lo demás, el sonotrodo 418 tiene la misma geometría que el sonotrodo 214 y, por lo tanto, se utilizan los mismos signos de referencia. La descripción del sonotrodo 218 se aplica igualmente al sonotrodo 418.
Claims (11)
1. Un sonotrodo (218, 318, 418) de un dispositivo de soldadura por ultrasonidos con un cuerpo del sonotrodo (224, 324), con un cabezal del sonotrodo (220, 320) con al menos una superficie de trabajo (230, 232, 330, 332) que se extiende en sentido longitudinal en dirección del cabezal del sonotrodo para soldar o soldar juntos y/o deformar y/o cortar al menos un artículo de material de soldadura metálico, en donde el cabezal del sonotrodo (220, 320) tiene secciones transversales mutuamente diferentes a lo largo de la superficie de trabajo (230, 232, 330, 332),
caracterizado porque
la sección transversal del cabezal del sonotrodo (220, 320) en la zona final (244, 344) de la superficie de trabajo (230, 232, 330, 332) que se extiende en la superficie frontal, es mayor que en la zona central de la superficie de trabajo.
2. El sonotrodo de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque
la sección transversal del cabezal del sonotrodo (220, 320) se reduce desde la zona final (244, 344) de la superficie de trabajo (230, 232, 330, 332), extendiéndose al final frente a la región final (246, 346) en el lado del cuerpo del sonotrodo, en particular, se reduce constantemente.
3. El sonotrodo de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque
la sección transversal del cabezal del sonotrodo (320) se reduce inicialmente desde la región final (344) de la superficie de trabajo (330, 332) que se extiende en la cara frontal, y luego aumenta hasta la zona final (346) de la superficie de trabajo (330, 332) en el lado del cuerpo del sonotrodo.
4. El sonotrodo de acuerdo con la reivindicación 3,
caracterizado porque
la sección transversal del cabezal del sonotrodo (320) es mínima en la zona central de la superficie de trabajo (330, 332).
5. El sonotrodo de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque
el cabezal del sonotrodo (220, 320) tiene superficies de trabajo (230, 232, 330, 332) que se extienden paralelas entre sí en los primeros lados longitudinales (226, 228), 326, 328), en donde los primeros lados longitudinales se encuentran conectados a través de segundos lados longitudinales (234, 236, 334, 336), y porque el cambio de sección transversal del cabezal del sonotrodo (220, 320) tiene lugar cambiando el perfil de los segundos lados longitudinales.
6. El sonotrodo de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque
el cabezal del sonotrodo (220, 320) se encuentra unido al cuerpo del sonotrodo (224, 324) a través de un cuello del sonotrodo (222, 322), porque la sección transversal del cuello (222, 322) se reduce a partir del cabezal del sonotrodo, pasa a través de una línea o una región de la sección transversal más pequeña y luego aumenta de nuevo hacia el cuerpo del sonotrodo, en donde la sección transversal del cabezal del sonotrodo (220, 320) es Q2 en la zona frontal (242, 342) de las superficies de trabajo (230, 232, 330, 332), porque en el caso de una sección transversal del cuerpo del sonotrodo que se estrecha desde el extremo frontal (244) de las superficies de trabajo hasta la región final (246) en el lado del cuerpo del sonotrodo, la sección transversal en la región final del lado del cuerpo del sonotrodo es Q3, y la sección transversal más pequeña del cuello es Q1, o porque, en el caso de que la sección transversal inicialmente se reduzca desde la región final (244) de las superficies de trabajo que se extienden en la cara frontal, y luego aumente hasta la región final del lado del cuerpo del sonotrodo (346), la sección transversal en la región del extremo del lado del cuerpo del sonotrodo es Q4, la sección transversal en la región de la sección transversal más pequeña entre la superficie del extremo y la región del extremo del lado del cuerpo del sonotrodo es Q5, la sección transversal en la región del extremo se extiende en la cara del extremo es Q2, y la sección transversal más pequeña del cuello es Q6, en donde
Q2:Q1 se encuentra entre 2,0:1 y 1,1:1 y/o
Q2:Q3 se encuentra entre 2,0:1 y 1,05:1 y/o
Q2:Q5 se encuentra entre 2,0:1 y 1,05:1 y/o
Q2:Q6 se encuentra entre 2,0:1 y 1,1:1 y/o
Q4:Q5 se encuentra entre 2,0:1 y 1,05:1 y/o
Q3:Q1 se encuentra entre 1,5:1 y 1,1:1 y/o
Q5:Q6 se encuentra entre 1,5:1 y 1,1:1 y/o
con la condición secundaria de que Q1 sea menor que Q2, Q3 y Q6 sea menor que Q2, Q4, Q5 y Q3 sean menores que Q2 y Q5 sea menor que Q2, Q4, en donde en particular Q2:Q3 se encuentra entre 1,05:1 y 1,20 :1, de preferencia, entre 1,05:1 y 1,15:1, en particular, aproximadamente 1,1:1 y/o en particular Q5:Q6 es de 1,21:1 a 1,30:1, en particular aproximadamente 1,26:1 y/o en particular Q2:Q6 se encuentra entre 1,40:1 y 1,55:1, en particular aproximadamente 1,47:1 y/o en particular Q2:Q5 se encuentra entre 1,12:1 y 1,20:1, en particular aproximadamente 1,16:1 y/o en particular Q2:Q1 se encuentra entre 1,20:1 y 2,20:1, de preferencia, 1,22:1 y 1,30:1, en particular aproximadamente 1,26:1, y/o en particular Q2:Q4 se encuentra entre 1:1 y 1,04:1, en particular aproximadamente 1,02:1.
7. Un método para influir en el comportamiento de vibración de un cabezal del sonotrodo (220, 320) de un sonotrodo que
vibra longitudinalmente (218, 318, 418) de un dispositivo de soldadura ultrasónico de metales para soldar, soldar juntos, deformar y/o cortar material de soldadura metálico, en donde el cabezal del sonotrodo se encuentra conectado a un cuerpo del sonotrodo (224, 324) a través de un cuello (222, 322), y el cabezal del sonotrodo tiene superficies de trabajo (230, 232, 330, 332) que discurren diametralmente y en particular, paralelas entre sí en la dirección longitudinal de dicho cabezal, cuyas superficies de trabajo se extienden a lo largo de primeros lados longitudinales (226, 228), que a su vez se encuentran conectados a través de segundos lados longitudinales (234, 236, 334, 336),
caracterizado porque
se utiliza un cabezal del sonotrodo (220, 320) cuyos segundos lados longitudinales (234, 236, 334, 336) se encuentran mecanizados de tal manera que se produce un cambio de sección transversal en el cabezal del sonotrodo (220, 320) a lo largo de las superficies de trabajo (230, 232, 330, 332).
8. El método de acuerdo con la reivindicación 7,
caracterizado porque
el mecanizado transcurre de tal manera que la sección transversal del cabezal del sonotrodo (220, 320) en la zona final (244, 246, 344, 346) de la superficie de trabajo (230, 232, 330, 332) que se extiende en la superficie frontal, es mayor que en la zona central de la superficie de trabajo.
9. El método, de acuerdo con la reivindicación 7 o la reivindicación 8,
caracterizado porque
los segundos lados longitudinales (234, 236) están mecanizados de tal manera que la distancia de los segundos lados longitudinales se reduce desde la zona frontal (244) de las superficies de trabajo (230, 232) que se extienden en la cara frontal hasta la zona final (246) de las superficies de trabajo que se extienden en el lado del cuerpo del sonotrodo, de preferencia, se reduce constantemente.
10. El método, de acuerdo con la reivindicación 7 o la reivindicación 8,
caracterizado porque
el mecanizado de las segundas caras laterales (334, 336) se realiza de tal manera que las segundas caras laterales reciben un perfil cóncavo, y el cuello (322) se estrecha de tal manera que se obtiene una sección transversal Q6 más pequeña, en donde la sección transversal más pequeña Q5 del cabezal del sonotrodo (320) se encuentra en una relación con la sección transversal más pequeña Q6 del cuello (322) tal que Q5:Q6 está entre 1,5:1 y 1,1:1, de preferencia, entre 1,21:1 y 1,30:1, en particular 1,26:1, y/o la sección transversal Q2 en la zona periférica (344) de la superficie de trabajo (330, 332) que se extiende en la superficie frontal se encuentra en proporción a la sección transversal más pequeña Q6 del cuello tal que Q2:Q6 esté entre 2,0:1 y 1,1:1, de preferencia, entre 1,40:1 y 1,55:1, en particular 1,47:1, y/o la sección transversal q 2 del cabezal del sonotrodo en la zona de la superficie de trabajo que se extiende en la cara frontal se encuentra en una relación con Q5 tal que Q2:Q5 se encuentra entre 2,0:1 y 1,05:1, de preferencia, entre 1,12:1 y 1,20:1, en particular 1,16:1.
11. El método, de acuerdo con al menos la reivindicación 8,
caracterizado porque
el mecanizado de los segundos lados longitudinales (234, 236) se realiza de tal manera que la sección transversal Q2 en la zona frontal (244) de las superficies de trabajo (230, 232) se encuentra en relación con la sección transversal Q3 en la zona final del lado del cuerpo del sonotrodo (246) de entre 2,0:1 y 1,05:1, en particular entre 1,05:1 y 1,20:1, de preferencia, entre 1,05:1 y 1,15:1, en particular aproximadamente 1,1:1, y/o a la menor sección transversal Q1 del cuello (222) de entre 2,0:1 y 1,1:1, en particular entre 1,20:1 y 2,20: 1, de preferencia, 1,22:1 y 1,30:1, en particular aproximadamente 1,26:1.
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