專利名稱：用于壓實和/或焊接電導線的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于壓實和/或焊接電導線的裝置，尤其用于制造絞合線的直通節點或終端節點，其包括一個第一電極，所述第一電極中的一個部段是一個接納導線的壓實腔的第一分界面，該壓實腔另外還被一個形成第二分界面的對置電極的部段，如固定擋塊以及至少另一個由分界元件所形成的第三分界面限定，其中對置電極可以移動地從一個分界元件出發。
由DE-A-31 51 151已知了一種超聲波焊接裝置，用該裝置可以對最初的導線進行焊接，而不需要通常的包圍住節點位置的套筒。為此將導線裝入一個壓實腔里，該壓實腔被超聲焊極的一個部段和對置電極(也稱為固定擋塊)的一個部段限定。
在EP-B-0 143 936中描述了一種超聲波焊接裝置，在該裝置中一個壓實腔被四個元件限定，以便能夠調整壓實腔，尤其是其高度和寬度。為此除了超聲焊極和對置電極或者固定擋塊之外還設有兩個側向分界元件，其中至少有一個是可以調整的，如可移動的。
由EP-B-0 723 713可知一種用于壓實并接著焊接電導線的方法和裝置，其中在導線壓實之后測量壓實腔的特征值，以便然后調用根據該特征值所存儲的焊接參數。
也已知的是，借助于電阻焊接或者壓焊使電線連接。
本發明的任務是要設計一種開頭所述類型的裝置，使得尤其是由一種焊接裝置所給出的優點保持不變，這種焊接裝置具有在兩個相互垂直的方向上可以調整的壓實腔，但同時使結構簡化了。
為了解決該任務本發明尤其規定壓實腔具有一種基本為三角形的敞開橫截面，該橫截面被第一電極、分界元件和對置電極的相互之間可以相對調整的部段包圍；而且對置電極在調整分界元件時被強制導向，從而使對置電極的靠近于第一電極的邊緣沿著第一分界面在保持著恒定的或者幾乎是恒定的間隙的情況下并且在壓實或者焊接導線期間可以進行調整。
與以前已知的現有技術不同的是使壓實腔只是由三個相互可調整的元件圍住，從而形成一個緊湊的單元。必要時可以附帶設有一個中間元件，如中間板，尤其是在第一電極和可以移動至該電極的分界元件之間。
為了實現一種三角形的橫截面尤其規定第一電極的構成第一分界面的部段與由對置電極所形成的第二分界面之間的夾角為α，其中α≠90°，0°，尤其是30°＜α＜60°，而且第二分界面在保持間隙的情況下過渡到第一分界面中。
按照本發明第一電極和對置電極的分界面相互夾成一個銳角，其中對置電極沿著第一電極在保持恒定的或者幾乎是恒定間隙的情況下進行調整。
為了用結構上簡單的措施來實現與此有關的調整，對置電極可以從該側向的和在實踐中垂直可移動的分界元件出發，這例如在超聲波焊接時由DE-C-37 19 083已知的那樣。明確地可以參見與此有關的公開文獻。
在減小壓實腔橫截面時，也就是在沿著第一電極調整分界元件時同時使對置電極移動返回，其中進行了一種強制導向，從而使對置電極相對于其與由第一電極所構成的第一分界面鄰接的邊緣部位保持一個恒定的或者幾乎是恒定的間距，所述分界元件的外形尺寸相當于從可變的壓實腔那里得知的外形尺寸。所述強制導向可以機械地或者電動機控制地進行。
尤其是規定從對置電極上至少伸出一個突起，它與至少一個至少成段地跟隨一個曲線或直線的導向機構共同作用，該導向機構必要時也可以設計成槽縫或滑塊槽。強制導向機構至少成段地具有對應于第一分界面的布置走向，因此確保了在對置電極和第一分界面之間有恒定的或者幾乎恒定的間隙。
在本發明的改進方案中規定由對置電極所構成的第二分界面與由分界元件所構成的第三分界面的夾角為γ，其中γ＝90°或者γ＞90°。
尤其選擇對置電極的運動方向向著分界元件的運動方向，從而使對置電極的運動方向相對于壓實腔夾成一個鈍角，因而確保了對置電極的輕便的可活動性。鈍角例如可以為90°和93°之間。
第一電極可以是超聲波焊接裝置的一個超聲焊極。但是也可以結合電阻焊接或者壓焊利用按照本發明的理論。因此所述第一電極和對置電極可以是一種電阻焊裝置的電極。在這種情況下分界元件可以由電絕緣材料制成。替代地可以在分界元件和第一電極之間設有一個電絕緣的間隙。
如果本發明涉及一種超聲波焊接裝置，那么按照一種特別要強調的建議規定所有的分界面進行構造，因此在設計節點時該節點同樣也在所有圓周側進行構造。
此外為了實現所要設計的節點的希望的幾何形狀，第一分界面相對于壓實腔可以具有一個至少分段地凹入的走向，那么對置電極的強制導向機構則必須顯示出一種相應的幾何形狀。
為了使第一電極或者超聲焊極有高的耐用度，使第一電極或者超聲焊極包括多個第一分界面，其中第一電極或超聲焊極在其具有分界面的部位里的橫截面為多角形如八角形。因此就最佳地利用了第一電極或者超聲焊極。
此外使對置電極強制導向，從而在將導線裝入壓實腔時對置電極位于壓實腔之外。因此使導線的裝入得以簡化，因為對置電極并不產生阻礙作用。這種使對置電極完全地從壓實腔里拉回來同樣也可以通過強制導向機構來實現。
為了避免所要制造的節點具有尖銳邊棱，本發明的一種同樣也要強調的結構方案規定鄰接于分界元件的第一電極的邊緣和/或鄰接于對置電極的分界元件的邊緣和/或鄰接于第一電極的對置電極邊緣的形狀應該使得壓實腔的橫截面具有相應圓整的邊角。
本發明的優點也在于一種用來壓實并接著焊接電導線，如絞合線的方法，其中將導線裝入一個在兩個相交的方向上可以調整用來改變橫截面的壓實腔里并通過減小橫截面使導線首先壓實，其中在壓實之后求出壓實腔的特征值，并根據該特征值調用存在存儲器里的焊接參數，然后使導線焊接。作為壓實腔使用了一種這樣的具有一個形成用于導線的通孔的基本為三角形橫截面的壓實室，它具有三個分界面，其中在焊接時每個對導線起作用的分界面都被減小。可以選取橫交于壓實腔通孔的分界面長度作為特征值。
通過這些與此有關的措施可以與導線橫截面無關地進行一種規定的焊接，其中尤其可以以任意的次序依次地對具有相互不同橫截面的導線進行焊接。通過按本發明的理論可以實現一種自動調整的焊接過程，這種焊接過程通過對所要焊接的導線進行規定的壓實來引發，其中壓實腔在壓實結束時與所要焊接的導線橫截面無關地具有一種規定的高-寬比。當然也可以選擇壓實腔的另一種尺寸如橫交于導線縱軸線的一個分界面的長度來代替高度比和寬度比。在預壓實結束之后那么只是還需要，在獲得特征值之后調用和應用以前所存入的配合于特征值的焊接參數，如焊接能量、焊接幅值、焊接時間和/或焊接壓力。
本發明的其它細節、優點和特征不僅可參見權利要求書、由權利要求書得到的特征(特征本身和/或組合特征)，而且也可參見以下對于按照附圖的優選實施例所進行的說明。附圖所示為
圖1一種超聲波焊接裝置的壓實腔的第一實施方式的原理圖；圖2壓實腔的第二實施方式；圖3壓實腔的第三實施方式；圖4通過一個節點的橫截面；圖5壓實腔的第四實施方式；圖6壓實腔的第五實施方式；圖7壓實腔的第六實施方式；圖8一種電阻焊接裝置的電極機構的第一實施方式的原理圖；和圖9一種電阻焊接裝置的電極機構的第二實施方式。
附圖示出了超聲波焊接裝置(圖1至7)和電阻焊接裝置或者壓焊裝置(圖8和9)的電極機構原理，用這些電極機構應能使電導線如絞合線壓實和焊接，以便例如制成直通節點或終端節點。按照圖1至7所示的壓實腔由超聲波焊接裝置的元件限定，正如這由EP-B-0 723 713或DE-A-37 19 083已知的那樣。強調了要參閱相應的實施方式，尤其是關系到一種超聲波焊接裝置的功能。
為了確保最佳地與導線的橫截面無關地對導線10壓實或者焊接，相應的壓實腔必須可以按導線10的橫截面或者導線10的數量來調整。同時首次在DE-A-33 35 254中建議了設計一種壓實腔，它在兩個相互垂直的方向上可以進行調整。
如果按照現有技術需要四個元件，以便能相應地改變壓實腔，那么按照本發明的理論只是還必需三個元件，它們由一個產生超聲波振動的超聲焊極12、一個對置電極(以下稱固定擋塊14)的部段和一個側面的分界元件16構成。
超聲焊極12構成了一個壓緊腔20的第一分界面18。一個第二分界面22由固定擋塊14提供，該固定擋塊可移動地從分界元件16處出發，后者就提供了第三分界面24。
固定擋塊14和分界元件16通常相互連接，其中按照圖1，2，3，5和7所示實施例，固定擋塊14可以垂直于分界元件16的移動方向(箭頭26)進行調整，也就是說以一種例如可由DE-A-37 19 083已知的方式進行。固定擋塊14的運動方向在圖1中用附圖標記28表示。
如圖1所示，超聲焊極12的分界面18傾斜于固定擋塊14和分界元件16的分界面22，24。因此壓實腔20具有一種三角形的敞開橫截面。一種與此不同的幾何形狀例如大致梯形形狀也成三角形地閉合。三角形的尖端則形成了壓實腔20的底部或者說底部區域。
超聲焊極12的分界面18與固定擋塊14的分界面22夾成一個角α，α優選在30°和60°之間。在超聲焊極分界面18和分界元件16的分界面24之間的夾角為β，應在60°和30°之間。在圖1所示實施例中固定擋塊14的分界面22與分界元件16的界面24之間為一個直角。
為了在調整壓實腔22時，也就是說在壓實和焊接導線10時在固定擋塊14，也就是說其靠近超聲焊極的橫向邊緣30和超聲焊極12的分界面18之間保持一個始終不變的間距，就在調整分界元件16時使固定擋塊14強制導向，從而使橫向邊緣30的運動方向(箭頭32)平行于分界面18。此處可以進行一種機械的或者電動機驅動的強制導向。同樣也可以用其它技術上同樣作用效果的解決說方案。
為此按照圖1純粹原理性地規定從固定擋塊14上伸出一個突起34，它與一個強制導向機構36共同作用，后者在必要時可以是線形的突起，是滑塊槽等等。
強制導向機構36在固定擋塊14用其邊緣30沿著分界面18在壓實腔20的橫截面變化期間進行調整的范圍里平行于超聲焊極12的分界面18移動。
為了將導線10容易地裝入壓實腔20里，將分界元件16抬起。由于受強制導向機構36行程變化的限制固定擋塊14完全地從壓實腔20退回去，如由圖1中強制導向機構36的行程變化所表示的那樣。
按照本發明所設計的壓實腔20的另外的結構方案可以見圖2至7，其中同樣的元件原則上用同樣的附圖標記。
為了使一個節點在圓周側進行構造，按照圖2所示的實施例使壓實腔28本身在圓周側都進行構造，也就是說，分界面18，22，24具有一種波紋狀、蜂窩狀、筋條狀或類似形狀的結構。相應的結構用附圖標記38來表示。
此外還可以使超聲焊極12的分界面18相對于壓實腔20具有一種凹入的走向。這應該用虛線的曲線40來表示。在這種情況下強制導向機構36必須相應地具有一種匹配的走向(曲線42)，以便確保在固定擋塊14，也就是說其靠近超聲焊極的橫向邊緣30和通過曲線40表示出的分界面的走向之間繼續保持始終不變的間距。
為了能夠使一個用按照本發明的裝置形成的節點44具有圓整的縱向邊棱46，48，50，按照圖3所示實施例規定超聲焊極12、固定擋塊14和分界元件16的邊緣都具有一種在相應鄰接的分界面18，22，24的方向上彎曲的走向。圖3中用附圖標記52，54，56表示了相應突起的邊緣段。由于邊緣段52，54，56的限制，分界面18，22，24相對于壓實腔20來說在邊角部位里具有一種凹入的走向。
換句話說，限制住壓實腔22的邊角的分界面18，22，24的橫向邊緣52，54，56是在鄰接的分界面18，22，24方向上延伸的突起。
在圖5的實施例中在超聲焊極12和分界元件16之間設有一個中間元件，如一個中間板58，它從裝置出發，也就是說相對于壓實腔20是靜止固定的。通過這些措施產生以下優點要從壓實腔20里取出的焊接節點44的相應的棱邊部位展平了。
為了使固定擋塊14能夠實現一種少摩擦的強制導向，按照圖6所示實施例(夸大表示)應使固定擋塊14不能垂直于分界元件16的調整行程26移動，而是成一個夾角δ，它可以在87°和89°之間，并不會因此脫離按照本發明的理論。通過這些措施得出的優點在于在減小壓實腔20的橫截面時可以花費較小的力來實現固定擋塊14的調整。然而與此無關地在改變壓實腔20的橫截面時調整固定擋塊14的靠近超聲焊極的橫向邊緣30。這用雙箭頭32來表示。
如在圖6中原理上所表示的那樣，超聲焊極可以具有多個分界面18。為了達到最佳地利用，超聲焊極12可以在其具有分界面18的部位里設計成多角形，尤其是八角形，如由圖7可見的那樣。
按照本發明并有與先前已知的現有技術不同，壓實腔20唯一地并且只是由三個相互可以調整的或者說引起振動的元件分界，確切地說在這些實施例中由超聲焊極12、對置電極或固定擋塊14以及側面的分界元件16來分界。如果附帶地對應于圖5所示的實施例要設有一個中間元件58的話，那么一種這樣的實施方式同樣地涉及以下構思使壓實腔20只是由三個元件限定，從而使得在希望的范圍里壓實腔可以在兩個相互垂直的方向上進行調整。
由于壓實腔20具有一種三角形幾何形狀，其中三角形的一個角是壓實腔20的最低點，因此另外還有優點是即使是少量的導線10也可以容易地進行壓實和焊接，因為這些導線由于壓實腔20的幾何形狀似乎是相互重疊而不是相互并排地布置。因而使導線10堆疊起來。
此外所有分界面18，22，24都可以進行構造，在已知的具有橫截面可調整的壓實腔的超聲波焊接裝置中原理上并沒有優點。
由于壓實腔的三角形的幾何形狀也有以下優點由超聲焊極12所形成的分界面18相對于壓實腔來說可以是不平的，而是彎曲的，優選為凹入的，但必要時也可以是凸起的，因為通過固定擋塊14的強制導向確保了該固定擋塊至分界面18在調整時具有一種恒定的或者幾乎是恒定的間隙。
此外圖1至3和圖5至7示出由超聲焊極12所構成的第一分界面18與水平面傾斜地布置，也就是成夾角α。
由圖8和9可見一種電阻焊接裝置和壓焊裝置的電極機構原理，用來相應于對圖1至7的說明對導線進行焊接。對應的電極具有一種相應的配置用于形成一種基本上為可以變化的三角形橫截面的壓實腔。
因此圖8表示了一種對應于超聲焊極12的第一電極112，它具有傾斜于其縱軸線的第一分界面118。第一電極112配有一個對置電極114，它可移動地從一個用作為分界元件的絕緣體116出發，如箭頭所表示的那樣。第二電極114構成第二分界面112，而分界元件或者說絕緣體116構成第三分界面124用于一個由這些面限定的壓實腔120。絕緣體116從一個支架130出發，該支架可以進行調整同時保持與第一電極112的間隙132(見雙箭頭126)。
按照圖9，用相同的附圖標記所標出的壓實腔120也可以由一共三個電極來限定，也就是說由第一電極112、第二電極114以及一個替代按圖8的絕緣體116的第三電極134來限定，但該第三電極與第二電極114具有相同的電位。第三電極134則通過一個絕緣體136與按照圖8的支架130相連接。在第一電極112和第三電極134之間也有一個電絕緣的間隙138。
用相應的電極機構可以借助于電阻焊接或者壓焊焊接導線，以便制成一個截面為三角形的直通節點或終端節點。電極112，114，116，134或者其分界面118，122，124可以在它們的使壓實腔120限定的端部部位里具有在壓實腔120方向上伸展的分界邊緣，以消除節點的尖利性。
按照圖8和9，固定電極112的分界面118傾斜于對應于超聲焊極12的分界面18的水平面。
按照本發明的理論還可以實施一種自動調整的焊接過程，因為具有以下優點如果在導線壓實或者說壓緊之后確定壓實腔的特征值，如高度，那么直接就知道了壓實腔的橫截面，因此就可以根據特征值調出存儲在存儲器里的焊接參數，以便實施最佳的焊接過程。換句話說利用了EP-B-0 723 713中所述理論的基本構思，但更加簡單了。
權利要求
1.用于壓實和/或焊接電導線(10)的裝置，尤其用來制造絞合線的直通節點或終端節點，所述裝置包括一個第一電極(12，112)，其中一個部段是一個容納導線的壓實腔(20，120)的一個第一分界面(18，118)，該壓實腔另外還用一個構成第二分界面(22，122)的對置電極(14，114)的部段以及至少另一個由分界元件(16，116)的一個部段所構成的第三分界面(24，124)來限定，其中對置電極(14，114)從分界元件(16，116)可以移動地出發，其特征在于，壓實腔(20，120)具有一個基本為三角形的敞開的橫截面，該橫截面被相互可以相對調整的第一電極(12，112)、分界元件(16，116)和對置電極(14，114)的部段包圍；所述對置電極在調整分界元件時被強制導向，使得靠近第一電極的對置電極的邊緣(30)可以沿著第一分界面(18，118)在壓實或者焊接導線(10)時并且保持恒定的或者幾乎恒定的間隙情況下進行調整。
2.按權利要求2所述的裝置，其特征在于，構成第一分界面(18，118)的第一電極(12，112)的部段與由對置電極(14，114)所構成的第二分界面(22，122)夾成一個角α，其中α≠90°，0°，而且第二分界面在保持間隙的情況下過渡至第一分界面。
3.按權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，構成第一分界面(18，118)的第一電極(12，112)的部段與由分界元件(16，116)所構成的第三分界面(24，124)夾成一個角β，β≠90°，0°，而且第三分界面在保持間隙的情況下過渡至第一分界面。
4.按上述權利要求中至少一項所述的裝置，其特征在于，由對置電極(14，114)所構成的第二分界面(22，122)與由分界元件(16，116)所構成的第三分界面(24，124)夾成一個角γ，其中γ＝90°或者γ＞90°。
5.按上述權利要求中至少一項所述的裝置，其特征在于，由第一電極(12，112)構成的第一分界面(18，118)與水平面夾成一個角α，或者說90°-β。
6.按上述權利要求中至少一項所述的裝置，其特征在于，所述強制導向機械地或電動機控制地實現。
7.按上述權利要求中至少一項所述的裝置，其特征在于，對置電極(14，114)與一個強制導向機構共同作用，強制導向機構的走向在至少一個部段里對應于第一分界面(18，118)的走向。
8.按上述權利要求中至少一項所述的裝置，其特征在于，對所有的分界面(18，22，24)進行構造。
9.按上述權利要求中至少一項所述的裝置，其特征在于，所有的分界面(118，122，124)是平坦的。
10.按上述權利要求中至少一項所述的裝置，其特征在于，超聲焊極(12)具有多個分界面(18)。
11.按上述權利要求中至少一項所述的裝置，其特征在于，第一電極(12，112)在其具有分界面(18，118)的部位里具有一種多角形，如八角形的橫截面。
12.按上述權利要求中至少一項所述的裝置，其特征在于，對置電極(14，114)進行強制導向，使得對置電極布置在壓實腔之外以便將導線裝入到壓實腔(20，120)里。
13.按上述權利要求中至少一項所述的裝置，其特征在于，在第一電極(12，112)和分界元件(16，116)之間設有一個中間元件(58，158)，如一個中間板。
14.按上述權利要求中至少一項所述的裝置，其特征在于，使鄰接于分界元件(16)的第一電極(12，112)的邊緣(56)和/或鄰接于對置電極(14，114)的分界元件(16，116，134)的邊緣(54)和/或鄰接于第一電極的對置電極的邊緣(52)成型，從而壓實腔(20，120)的橫截面具有相應圓整的邊角。
15.按上述權利要求中至少一項所述的裝置，其特征在于，第一電極(12)是超聲波焊接裝置的一個超聲焊極。
16.按上述權利要求中至少一項所述的裝置，其特征在于，第一電極(112)和對置電極(114)是一個電阻焊接裝置或者壓焊裝置的電極。
17.按上述權利要求中至少一項所述的裝置，其特征在于，分界元件(116)由電絕緣材料制成。
18.按至少權利要求16所述的裝置，其特征在于，在分界元件(116)和第一電極(112)之間設有一個電絕緣的間隙(132，138)。
19.按至少權利要求16所述的裝置，其特征在于，分界元件(134)處于對置電極(114)的電位上。
20.按至少權利要求16所述的裝置，其特征在于，在第一電極(112)和分界元件(116，134)之間設有一個由絕緣材料制成的中間元件。
21.用于對電導線，如絞合線進行壓實并隨后進行焊接的方法，其中將導線裝入在一個在兩個相交方向上可以調整用于改變橫截面的壓實腔里，并首先使導線壓實用來減小橫截面，其中在壓實之后求出壓實腔的特征值并根據特征值調出存在存儲器里的焊接參數，然后使導線進行焊接，其特征在于，作為壓實腔使用了一種這樣的具有一個構成用于導線的通孔的基本為三角形的橫截面，該橫截面有三個分界面，而且在焊接時使每個有效作用于導線的分界面變小。
22.按權利要求22所述的裝置，其特征在于，確定為橫交于壓實腔通孔的分界面的長度作為特征值。
全文摘要
本發明涉及一種用于壓實和/或焊接電導線(10)的裝置，尤其用于制造絞合線的直通節點或終端節點，其包括一個第一電極(12，112)，第一電極中的一個部段是一個接納導線的壓實腔(20，120)的第一分界面(18，118)，該壓實腔另外還被一個形成第二分界面(22，122)的對置電極(14，114)的部段以及至少另一個由分界元件(16，116)的部段形成的第三分界面(24，124)限定。為了能夠在裝置結構簡化的情況下可重現地壓實和焊接，建議壓實腔(20，120)具有一個基本為三角形敞開的橫截面，它被第一電極(12，112)和對置電極(14，114)的相對來說可以相互調整的部段以及一個分界元件(16，116)圍住。
文檔編號B23K11/00GK1871096SQ200480031381
公開日2006年11月29日 申請日期2004年8月23日 優先權日2003年8月22日
發明者C·施泰納, E·施泰納 申請人:申克超聲波技術有限責任公司