DE4206583A1 - Verfahren und vorrichtung zum verbinden zweier themoplastischer bauteile (iii) - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum verbinden zweier themoplastischer bauteile (iii)

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DE4206583A1
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier thermoplastischer Bauteile mittels Ultraschall, wobei der Ultraschall über eine Sonotrode einer Ultraschallschweißeinrichtung der Schweißstelle zugeführt wird und die Sonotrode und das Bauteil relativ zueinander bewegt werden. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Verbinden zweier thermoplastischer Bauteile mittels Ultraschall mit einer Ultraschallschweißeinrichtung, die eine Sonotrode aufweist.
In der modernen Produktionstechnik werden thermoplastische Bauteile unter anderem mittels Ultraschall miteinander verschweißt. Dabei sind eine Vielzahl von Fügetechniken bekannt. So dringt z. B. die kegelförmige Sonotrode beim Punktschweißen während des Schweißvorganges in die beiden durch den Ultraschall plastifizierten Bauteile der Werkstückpaarung ein. Bei diesem Fügeverfahren entsteht ein die beiden Bauteile miteinander verbindender Schweißpunkt. Das Punktschweißen von Kunststoffen ist werkzeuggebunden und wird überwiegend zum Verbinden großer Formteile verwendet. Beim Kunststoffnieten wird die Schwingungsenergie der Sonotrode von einem Nietzapfen absorbiert. Dadurch erwärmt sich der Kunststoffniet und paßt sich der Geometrie der Sonotrodenspitze an, wodurch ein entsprechend geformter Nietkopf entsteht. Beim Bördeln wird ein Teil des hervorstehenden Kunststoffmaterials über ein anderes Werkstück umgeformt. Diese Fügetechnik entspricht im weiteren Sinne dem Nieten. Außerdem ist das Einbetten bekannt, bei dem Metallteile mittels Ultraschall über die Sonotrode mit hoher Frequenz in den zu plastifizierenden Kunststoff eingehämmert werden. Schließlich ist das Rollnahtschweißen bekannt, bei dem die beiden zu verschweißenden Werkstücke zwischen einer feststehenden Sonotrode und über einen als Rolle ausgeführten Gegenhalter geführt werden. Dabei wird die Ultraschallenergie nicht kontinuierlich abgegeben, sondern nur in bestimmten, vorgegebenen Abständen. Es entsteht eine Reihe von Schweißpunkten, aber keine durchgehende Naht. Bei einer anderen Fügemethode schwingt die Sonotrode mit Dauerschall, was jedoch den Nachteil mit sich zieht, daß sich die Sonotrode allmählich auf die Temperatur des plastifizierenden Kunststoffs erwärmt. Das Werkstück wird relativ zur raumfesten Sonotrode und zum raumfesten, als Rolle ausgeführten Gegenhalter, bewegt. Hierfür bedarf es aufwendiger Transporteinrichtungen, da durch das Rollnahtschweißverfahren lediglich relativ dünne Bauteile, wie Folien, Kunststofftextilien usw. miteinander verbunden werden können. Außerdem ist beim Rollnahtschweißen das System so ausgelegt, daß an der von der Sonotrode abseitigen Werkstückoberfläche eine von der Form der Rolle abhängige Naht entsteht. Die Amplitude der Sonotrode ist dabei so eingestellt, daß der Schwingungsbauch an der Stelle des Bauteils entsteht, die auf dem als Rolle ausgeführten Gegenhalter aufliegt. Dort findet die Plastifizierung des Kunststoffes statt, so daß die Rolle in den Kunststoff eindringen kann und durch Bildung einer Naht die Bauteile miteinander verbindet. Die Schweißnaht wird, wie bereits oben erwähnt, abhängig von der Form und der Anpreßkraft der Rolle geprägt. Als nachteilig hat sich bei diesem Rollnahtschweißverfahren herausgestellt, daß lediglich Kunststoffolien miteinander verschweißt werden können, wobei das Schweißverfahren selbst relativ aufwendig ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schweißnaht mit Hilfe von Ultraschall zu erzeugen, die mit einem relativ geringen konstruktiven Aufwand erzeugt werden kann, wobei auch dickwandige Bauteile miteinander verbunden werden können.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spitze der Sonotrode während des Schweißvorganges in das bzw. die zu bearbeitenden Bauteile eingetaucht wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Schweißverfahren, bei dem die Sonotrodenspitze die Form der Schweißnaht erzeugt, taucht die mit Ultraschallfrequenz schwingende Sonotrode bzw. deren Spitze in das Bauteil bzw. in die miteinander zu verschweißenden Bauteile ein. Dabei wird der Kunststoff beider Bauteile erwärmt und plastifiziert. Der aufgeschmolzene Kunststoff fließt je nach Sonotrodengeometrie um die Sonotrodenspitze herum und wird entsprechend der gewünschten Nahtform verteilt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht die Möglichkeit, mit oder ohne Zusatzwerkstoff zu arbeiten.
Bei diesem erfindungsgemäßen Ultraschall-Fügeverfahren handelt es sich um ein Schweißverfahren, bei dem der Sonotrode entweder ständig Ultraschallenergie zugeführt wird, so daß eine gas- und flüssigkeitsdichte Schweißnaht entsteht, oder bei der der Sonotrode diskontinuierlich Ultraschallenergie zugeführt wird, so daß eine Heftnaht entsteht. Beim Schweißvorgang werden Sonotrode und Werkstück bevorzugt kontinuierlich relativ zueinander bewegt. Dabei kann entweder die Sonotrode die Vorschubbewegung ausführen, was insbesondere bei großen Bauteilen der Fall ist, oder bei Bauteilen, an denen gleichzeitig mehrere Schweißnähte ausgeführt werden. Es kann bei kleinen Bauteilen aber auch das Bauteil bewegt werden, wobei die Sonotrode stationär an einer Haltevorrichtung befestigt ist. Schließlich können auch sowohl die Sonotrode als auch das bzw. die Bauteile Bewegungen ausführen, was insbesondere bei relativ komplizierten Schweißnähten, die in der Regel nicht linear verlaufen, von Vorteil sein kann.
Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, daß die miteinander zu verbindenden Bauteile auf keinem speziellen Gegenhalter aufliegen müssen, so daß der konstruktive Aufbau der Schweißvorrichtung gegenüber dem Stand der Technik vereinfacht ist. Außerdem können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dickwandige Bauteile miteinander verschweißt werden, da die Sonotrodenspitze so weit in das oberste Bauteil eingetaucht wird, bis die Erwärm- und Plastifizierungszone im Bereich der Trennfuge der beiden Bauteile liegt, so daß sich die Materialien beider Bauteile miteinander verbinden können. Es werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren also folgende Vorteile erzielt: Es können durchgehende oder unterbrochene Nähte hergestellt werden, wobei die Nähte einen beliebigen Verlauf haben können. Außerdem sind beliebige Nahtformen und Nahtgeometrien möglich. Mit den erfindungsgemäßen Schweißverfahren wird eine hohe Festigkeit der Verbindung erzielt, die bei einem durchgehenden Nahtverlauf gasdicht, flüssigkeitsdicht und staubdicht ist. Außerdem erlaubt das Verfahren eine hohe Prozeßgeschwindigkeit. Schließlich wird durch die exakt definierte Wärmeinflußzone eine Beschädigung sowohl der Sonotrode als auch des Materials der miteinander zu verbindenden Bauteile ausgeschlossen.
Während des Schweißvorganges steht die Sonotrode senkrecht oder unter einem bestimmten Winkel zu der Werkstückoberfläche und/oder zum Schweißweg. Die Schwingungsrichtung des Ultraschalls und die Kraftrichtung verlaufen parallel zueinander. Es können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beliebige Bahnen, die auch raumschräg verlaufen können, gefahren werden. Die Geometrie der Schweißnaht wird im wesentlichen von der Geometrie der Sonotrodenspitze vorgegeben.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Relativbewegung zwischen der Sonotrode und dem Bauteil kontinuierlich erfolgt. Bei gleichzeitig kontinuierlicher Zufuhr von Ultraschallenergie können kontinuierliche Nahtverläufe erzeugt werden, die eine gleichbleibend gute Qualität aufweisen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird während des Schweißvorganges, bei dem die Sonotrode und das Bauteil relativ zueinander bewegt werden, der aufgeschmolzene Werkstoff um die Sonotrodenspitze herumgelenkt und entsprechend der gewünschten Nahtform verteilt, insbesondere hinter der Sonotrode wieder in den Schweißspalt zurückgedrängt wird. Nach dem Eintauchen der Sonotrodenspitze in den Werkstoff eines Bauteils oder beider Bauteile, oder bei einer Verschweißung von mehreren Bauteilen in den Werkstoff der miteinander zu verschweißenden Bauteile, wird der Werkstoff plastifiziert und beim Vorschub der Sonotrodenspitze im Bauteil verdrängt. Die Sonotrodenspitze erzeugt die Schweißnut, in die der Werkstoff, nachdem er um die Sontrodenspitze herumgelenkt worden ist, zurückgedrängt wird. Es wird also Material aus einem oder aus mehreren Bauteilen entfernt, wodurch die Schweißnut erzeugt wird. Außerdem werden die Wandungen der Schweißnut plastifiziert. Der entfernte Werkstoff wird ebenfalls plastifiziert und hinter der Sonotrodenspitze wieder in die Schweißnut eingebracht, wobei zu diesem Zeitpunkt sowohl die Wandungen der Schweißnut als auch das zurückgebrachte Material noch plastifiziert sind, so daß sie sich miteinander verbinden können.
Mittels des erfindunggemäßen Verfahrens sind unterschiedlich Nahtformen herstellbar, z. B. I-Nähte, V-Nähte, X-Nähte, Bördelnähte, usw . . Die Formgebung der Naht hängt im wesentlichen von der Geometrie der Sonotrodenspitze ab, die beliebig ausgestaltet sein kann. Es ist lediglich darauf zu achten, daß die Sonotrode eine in den Werkstoff eintauchende Spitze aufweist und ein Umleiten des aus dem Bauteil verdrängten Werkstoffes gestattet.
Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Sonotrode der Ultraschallschweißeinrichtung eine in den Werkstoff der Bauteile eintauchbare Spitze aufweist, die im Werkstoff des Bauteils verfahrbar ist.
Im Gegensatz zu Sonotroden für das Punktschweißen, das Nieten, das Bördeln, das Einbetten oder das Rollnahtschweißen weist die Sonotrode der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Spitze auf, die beim Aufsetzen der Sonotrode auf das Bauteil in den Werkstoff des obersten Bauteils bzw. in die Werkstoffe der übereinanderliegenden Bauteile eingetaucht wird. Ferner ist die Spitze so ausgebildet, daß sie im Werkstoff des Bauteils verfahrbar ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sonotrodenspitze in Vorschubrichtung zum Sonotrodenende hin abgeschrägt. Bei dieser Ausführungsform weist die Sonotrodenspitze einen in Vorschubrichtung voreilenden Abschnitt auf, der im Bereich des Sonotrodengrundkörpers liegt und einen in Vorschubrichtung nacheilenden Abschnitt, der sich am freien Ende der Sonotrodenspitze befindet. Diese Ausgestaltung der Sonotrodenspitze verhindert ein Aufbrechen des Werkstoffs, falls dieser noch nicht ausreichend plastifiziert worden ist, um um die Sonotrodenspitze herumzufließen, so daß eine Beschädigung der Bauteile vermieden wird. Bei noch nicht ausreichend plastifiziertem Werkstoff schwimmt die Sonotrodenspitze auf und die Sonotrode wird während der Vorschubbewegung aus dem Bauteil herausgedrängt, was sich in einer Änderung, in der Regel in einer Vergrößerung der Anpreßkraft äußert, die über entsprechende Sensoren ermittelt und steuernd in den Schweißprozeß eingegriffen werden kann.
Bevorzugt weist die Spitze einen im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt auf und ist im wesentlichen trapezförmig ausgebildet. Diese Ausgestaltung stellt eine einfache geometrische Bauform dar, die einfach und daher kostengünstig herstellbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Sonotrodenspitze an einer im wesentlichen ebenen Fläche des Sonotrodengrundkörperendes angeformt ist und von dieser Fläche insbesondere senkrecht absteht. Bei dieser Ausgestaltung liegt während des Schweißvorganges die im wesentlichen ebene Fläche des Sonotrodengrundkörperendes auf der Oberseite des obersten Bauteils auf und es ragt die vom Sonotrodengrundkörperende abstehende Spitze in das Bauteil hinein. Die ebene Fläche des Sonotrodengrundkörperendes, welches auf der Oberseite des obersten Bauteils aufliegt, dient außerdem zur kontrollierenden Führung und Umleitung des aus dem Bauteil verdrängten Werkstoffs. Hierfür weist die Sonotrode im Bereich ihrer Sonotrodenspitze einen während des Schweißvorganges verdrängtes Material des Bauteils aufnehmenden Kanal auf. In diesem Kanal wird das verdrängte Material oder ggf. ein Zusatzwerkstoff, der von außen zugegeben wird, um die Sonotrodenspitze herumgelenkt und hinter der Sonotrodenspitze in die Schweißnut, die plastifizierte Nutwände aufweist, eingepreßt. Der Kanal kann einen beliebigen Querschnitt aufweisen, wobei der Querschnitt kontinuierlich oder diskontinuierlich über die Länge des Kanals verläuft. Hierdurch können gezielt die Strömungsgeschwindigkeiten des verdrängten Materials im Kanal gesteuert werden.
Vorteilhaft ist der Kanal in Richtung des zu bearbeitenden Bauteils offen. Dies ermöglicht ein leichtes Eindringen des verdrängten Materials in den Kanal, und zwar sowohl am vorderen Ende der Sonotrodenspitze als auch an den seitlichen Flanken der Sonotrodenspitze.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß der Kanal am hinteren Ende der Sonotrodenspitze geschlossen ist. Hierdurch wird der Werkstoff während der Vorschubbewegung der Sonotrode derart am hinteren Ende der Sonotrodenspitze aus dem Kanal heraus und wieder zurück in die Schweißnut gedrängt.
Eine optimale Erwärmung und Plastifizierung der miteinander zu verbindenden Bauteile wird dadurch erzielt, daß in der in Vorschubrichtung vorne liegenden Fläche ein Schwingungsbauch der Ultraschallschwingung der Sonotrodenspitze liegt. Hierdurch wird eine Energiekonzentration in der in Vorschubrichtung vorne liegenden Fläche der Sonotrodenspitze erzeugt, wobei dieser Bereich bevorzugt in der Trennebene der beiden Bauteile liegt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen beschrieben sind. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens mit einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Unterseite einer Sonotrodenspitze, eine Seitenansicht der Sonotrodenspitze, sowie einen Schnitt IIc-IIc der Sonotrodenspitze; und
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Unterseite einer weiteren Ausführungsform einer Sonotrodenspitze, einer Seitenansicht dieser Sonotrodenspitze, sowie einen Schnitt IIIc-IIIc dieser Sonotrodenspitze.
In der Fig. 1 sind lediglich die zum Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens und zum Verständnis des Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung erforderlichen Elemente wiedergegeben. So ist in Fig. 1 in schematischer Weise eine Sonotrode 1 einer nicht dargestellten Ultraschallschweißeinrichtung gezeigt, die an ihrem Sonotrodengrundkörperende 2 eine Sonotrodenspitze 3 aufweist. Während des Schweißvorganges ist die Sonotrode 1 in den Werkstoff der miteinander zu verbindenden Bauteile 4 und 5 eingetaucht. Bei dem in der Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel wird die Sonotrode 1 in Richtung des Pfeils 6 bewegt, wohingegen die Bauteile 4 und 5 ortsfest sind. Es ist jedoch auch denkbar, daß die beiden Bauteile 4 und 5 bewegt werden, in diesem Fall dann entgegen der Richtung des Pfeils 6, und die Sonotrode 1 orstfest ist. Eine weitere Relativbewegung zwischen der Sonotrode 1 und den Bauteilen 4 und 5 kann dadurch herbeigeführt werden, daß sowohl die Sonotrode 1 in Richtung des Pfeils 6 und die Bauteile 4 und 5 entgegen der Richtung des Pfeils 6 bewegt werden. Der durch die Sonotrodenspitze 3 plastifizierte Bereich der beiden Bauteile 4 und 5, in dem die Werkstoffe der beiden Bauteile miteinander vermischt sind, ist schraffiert wiedergegeben und mit den Bezugszeichen 7 bezeichnet. Nach dem Abkühlen des plastifizierten Bereichs 7 sind die beiden Bauteile 4 und 5 innig miteinander verbunden. Aus Fig. 1 ist ferner ersichtlich, daß die Sonotrodenspitze 3 sowohl in das Bauteil 4 als auch teilweise in das Bauteil 5 eindringt. Bei anderen Ausführungsformen kann die Sonotrodenspitze derart ausgebildet sein, daß sie lediglich in das obere, d. h. in das Bauteil 4 eindringt.
Die Fig. 2a zeigt eine Draufsicht auf die Sonotrode 1 in Richtung des Pfeils II gemäß Fig. 1. Diese Elektrodenspitze 3 weist eine ebene Fläche 8 auf, mit der sie auf der Oberseite 9 des Bauteils 4 flächig aufliegt. Hierdurch wird die Eindringtiefe der Sonotrodenspitze 3 in den Werkstoff des Bauteils 4 und des Bauteils 5 begrenzt. In Fig. 2a ist ferner erkennbar, daß die Sonotrodenspitze 3, die zentral an der Werkzeugspitze 10 vorgesehen ist, von einem Kanal 11 umgeben ist. Bei den Ausführungen der Fig. 2 und 3 ist die Werkzeugspitze 10 als Einschraubeinsatz mit einem Schraubgewinde 12 ausgebildet, über das die Werkzeugspitze 10 in den Sonotrodengrundkörper einschraubbar ist. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, daß die Sonotrode 1 entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall mit der erforderlichen Werkzeugspitze 10 bestückt werden kann. Zur einfachen Handhabung der Werkzeugspitze 10 weist diese zwei Werkzeugangriffsflächen 13 auf, an denen z. B. ein Schraubenschlüssel angesetzt werden kann. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Sonotrode 1 auch einstückig mit der Sonotrodenspitze 3 ausgebildet sein.
Der in den Fig. 2a und 2c dargestellte Kanal 11 besteht aus einem in Vorschubrichtung (Pfeil 6) vor der Sonotrodenspitze 3 liegenden ersten Kanalabschnitt 11a, zwei an den Flanken der Sonotrodenspitze 3 angeordneten Abschnitten 11b und einem die beiden Kanalabschnitte 11b hinter der Sonotrodenspitze 3 miteinander verbindenden Abschnitt 11c.
Aus den Fig. 2b und 2c ist die Form der Sonotrodenspitze 3 dieses Ausführungsbeispiels erkennbar, die in Vorschubrichtung (Pfeil 6) eine Abschrägung 14 aufweist, derart, daß sie sich in Richtung ihres Endes 15 verjüngt. Die Abschrägung 14 erstreckt sich von einer in der Ebene 8 liegenden Kante 16 bis zum Ende 15 der Sonotrodenspitze 3. Ferner ist aus der Fig. 2a der rechteckförmige Querschnitt der Sonotrodenspitze 3 erkennbar, die in der Seitenansicht der Fig. 2b und 2c eine Trapezform aufweist.
Wird zu Beginn eines Schweißvorganges die Sonotrodenspitze 3 in den Werkstoff des Bauteils 4 und des Bauteils 5 eingetaucht, so wird dieser Werkstoff in den Kanal 11 verdrängt. Dabei liegt die ebene Fläche 8 der Werkzeugspitze 10 auf der Oberseite 9 des Bauteils 4 auf und dichtet den Kanal 11 nach außen hin ab. Wird nun die Sonotorde 1 in Richtung des Pfeils 6 bewegt, so wird der Werkstoff der Bauteile 4 und 5 an der Abschrägung 14 plastifiziert und in den Kanalabschnitt 11a sowie in die vorderen Bereiche der Kanalabschnitte 11b verdrängt. Innerhalb des Kanals 11 schiebt sich der plastifizierte Werkstoff aus dem Kanalabschnitt 11a über die Kanalabschnitte 11b in den Kanalabschntit 11c und wird aus diesem in die entstandene Schweißnut, die plastifizierte Nutflanken aufweist, hineingepreßt und die Nut mit plastifiziertem Werkstoff aufgefüllt. Nach dem Abkühlen der auf diese Weise erzeugten Schweißnaht sind die beiden Bauteile 4 und 5 innig miteinander verbunden.
Neben der in Fig. 2 gezeigten Geometrie der Sonotrodenspitze 3 sind andere Geometrien denkbar, wie sie z. B. in den Fig. 1 und 3 dargestellt sind. Die Sontrodenspitze 3 der Fig. 1 weist ebenfalls eine vordere Abschrägung 14 auf, die am Ende 15 der Sonotrodenspitze 3 in einen zur ebenen Fläche 8 parallelen Abschnitt übergeht. Das hintere Ende der Sonotrodenspitze 3 wird ebenfalls von einer Abschrägung 17 gebildet.
Die Sonotrodenspitze 3 der Fig. 3 weist ebenfalls eine vordere Abschrägung 14 auf, die bei der Kante 18 in einen ebenen Abschnitt übergeht. Das hintere Ende der Sonotrodenspitze 3 ist vertikal ausgebildet und endet mit dem hinteren Ende der Werkzeugspitze 10. Die Sonotrodenspitze 3 in der Fig. 3 ist ebenfalls von einem Kanal 11 umgeben, der aus einem vorderen Kanalabschnitt 11a und zwei seitlichen Kanalabschnitten 11b besteht. Das hintere Ende des Kanals 11 ist offen ausgeführt. In der Fig. 3c, die eine Draufsicht auf die Sonotrode 1 in Richtung des Pfeils III gemäß Fig. 1 zeigt, ist erkennbar, daß die Abschrägung 14 sich von der Kante 18 bis zum Grund des Kanals 11 erstreckt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die Abschrägung 14 der Sonotrodenspitze 3 dem plastifizierten und zu verdrängenden Werkstoff nur einen geringen Widerstand bietet.
Für eine optimale Plastifizierung des Werkstoffs der Bauteile 4 und 5 wird die Frequenz der Sonotrode 1 so gewählt, daß in der Abschrägung 14 ein Schwingungsbauch liegt, in dem eine Energiekonzentration stattfindet. Bevorzugt liegt der Schwingungsbauch in der Trennfuge 19 zwischen den Bauteilen 4 und 5.

Claims (19)

1. Verfahren zum Verbinden zweier thermoplastischer Bauteile (4 und 5) mittels Ultraschall, wobei der Ultraschall über eine Sonotrode (1) einer Ultraschallschweißeinrichtung der Schweißstelle zugeführt wird, und die Sonotrode (1) und die Bauteile (4 und 5) relativ zueinander bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (3) der Sonotrode (1) während des Schweißvorganges in das bzw. die zu bearbeitenden Bauteile (4 und 5) eingetaucht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sonotrode (1) ständig Ultraschallenergie zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung zwischen der Sonotrode (1) und den Bauteilen (4 und 5) kontinuierlich erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrode (1) senkrecht oder in einem Winkel zur Lotrechten zur Bearbeitungsoberfläche (9) und/oder zum Schweißweg verfahren wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsrichtung des Ultraschalls und die Kraftrichtung der Sonotrode (1) parallel zueinander verlaufen.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des Schweißvorganges, bei dem die Sonotrode (1) und die Bauteile (4 und 5) relativ zueinander bewegt werden, der aufgeschmolzene Werkstoff um die Sonotrodenspitze (3) herumgelenkt und entsprechend der gewünschten Nahtform verteilt wird, insbesondere hinter der Sonotrodenspitze (3) wieder in den Schweißspalt zurückgedrängt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verschweißung ein Zusatzwerkstoff verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Nahtformen herstellbar sind, z. B. eine I-Naht, V-Naht, X-Naht, Bördelnaht, usw . . 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Nahtverlauf beliebig wählbar ist.
10. Vorrichtung zum Verbinden zweier thermoplastischer Bauteile (4 und 5) mittels Ultraschall, insbesondere zur Durchführung eines Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Ultraschallschweißeinrichtung, die eine Sonotrode (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrode (1) der Ultraschallschweißeinrichtung eine in den Werkstoff der Bauteile (4 und 5) eintauchbare Spitze (3) aufweist, die im Werkstoff des Bauteils (4 und 5) verfahrbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrodenspitze (3) in Vorschubrichtung (6) zum Sonotrodenende (15) hin abgeschrägt ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (3) einen im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (3) im wesentlichen trapezförmig ausgebildet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrodenspitze (3) an einer im wesentlichen ebenen Fläche (8) des Sonotrodengrundkörperendes (2) angeformt ist und von dieser Fläche (8) insbesondere senkrecht absteht.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene Fläche (8) des Sonotrodengrundkörperendes (2) als Auflagefläche der Sonotrode (1) auf das zu verschweißende Bauteil (4) während des Schweißvorganges ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrode (1) im Bereich ihrer Sonotrodenspitze (3) einen während des Schweißvorganges das verdrängte Material eines Bauteils (4 und 5) aufnehmenden Kanal (11) aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrodenspitze (3) von dem Kanal (11) umgeben ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (11) in Richtung des zu bearbeitenden Bauteils (4 und 5) offen ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (11) am hinteren Ende der Sonotrode (1) geschlossen ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß in der in Vorschubrichtung (6) vorne liegenden Fläche der Sonotrodenspitze (3) ein Schwingungsbauch der Ultraschallschwingung liegt.
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