用于焊接电导体的装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于焊接杆状电导体的装置，所述电导体具有外绝缘护套，所述装置包括压紧空间，该压紧空间用于容纳所述导体的两个连接区域，其中，所述压紧空间设置有用于轴向定位所述连接区域的标记装置，其中，所述标记装置具有限定位置标记(56，57)的辐射发射装置。
【专利说明】
用于焊接电导体的装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于焊接杆状的电导体的装置，所述电导体设置有外绝缘护套并且具有空白区域，该空白区域位于所述电导体的端部并且不设置所述护套，所述空白区域的长度通过轴向护套端面限定，所述装置包括压紧空间，该压紧空间用于容纳待彼此连接的所述导体的连接区域，所述压紧空间在第一轴向方向上的两个相对侧通过超声波发生器的工作表面和相对电极的相对表面限定，所述超声波发生器在所述第一轴向方向上传递超声波振动，并且在第二轴向方向上的两个相对侧上通过滑动件的限制表面和限制件的限定，所述滑动件能够在所述第二轴向方向上移动。
【背景技术】
[0002]上面提到的装置类型在EP1765545A1中公开，所述装置设置有辅助装置，该辅助装置支撑所述压紧空间中的所述连接区域的叠放结构的构造，其中，引导件或导向件确保所述连接区域在横向于所述导体的长度延伸的轴向方向上彼此重叠，以及确保所述连接区域的纵轴彼此平行地对齐。为了使得所述连接区域之间在所述压紧空间封闭之后能够可靠地连接，这种类型的叠放结构是必要的。所述压紧空间的封闭通过限制所述压紧空间的表面的相应的置换运动和随后所述超声波发生器施加到以叠放的方式布置的所述连接区域的振动实现。
[0003]除了用于构造焊接点的所述连接区域的无瑕连接之外，对于这种类型的超声波焊接连接的质量来说，有必要的是，焊接点符合特殊的几何形状要求，这种要求的改变极大地依赖于焊接点的类型和尺寸。
[0004]例如，对于连接以相反的方向布置的导体的连接区域的连续焊接点来说，重要的是，观察以一个方向延伸的导体的连接区域的端部横截面与以相反的方向延伸的连接于所述第一导体的另一个导体的绝缘护套的护套端面之间的预定距离。对于用于将导体的连接区域和连接工件连接在一起的终端焊接点(也叫作技术术语中的终端)来说，也应当观察所述导体的所述端部横截面与布置在所述导体的纵轴上的轴端的表面之间的预定距离。
[0005]在其他方面，观察限定的距离是为了确保在不允许所述导体的细丝或引线由于所述连接区域的不完全压紧或焊接而径向地突出的情况下，包括端部横截面的所述连接区域通过施加振动而被压紧和焊接在一起。否则，径向突出的细丝或引线可能在线缆安装时破坏相邻的导体的护套，这可能引起短路。
【发明内容】
[0006]因此，本发明的目的是提供一种上述类型的装置，该装置允许在电导体之间产生限定的焊接点，从而增大线缆安装的可靠性。
[0007]为了达到该目的，根据本发明的所述装置具有权利要求1中的特征。
[0008]根据本发明，所述装置设置有压紧空间，该压紧空间设置有用于轴向定位所述连接区域的标记装置，所述标记装置包括辐射发射装置，该辐射发射装置以非接触的方式与所述连接区域的端部横截面相互作用，以这样的方式使得在所述压紧空间中所述端部横截面的轴向位置通过位置标记限定在第三轴向方向(X轴)上，该第三轴向方向平行于所述超声波发生器的所述工作表面，所述位置标记实现为所述超声波发生器的所述工作表面上或所述限制件的所述限制表面上的辐射反射点或辐射吸收点。
[0009]因此，根据本发明，在不需要将端部横截面移向轴向止挡件或类似情况下，端部横截面的受限的轴向位置的调整变得可能。可代替的是，端部横截面能够通过关于参考标记或位置标记轴向地对齐所述端部横截面而定位。这种位置标记通过辐射发射装置产生，因此，在不需要形成机械止挡件等的情况下，所述位置标记实现为光学可观察的标记。因此，在不需要将端部横截面移向机械止挡块的情况下，即以非接触的方式，所述端部横截面的所需的轴向定位得以实现。
[0010]在此使用的用于描述位置标记的术语反射点和吸收点不应当被认为是一种指出反射点或吸收点的准确设计的限制，而是应当理解为一种几何位置或区域的表示。因此，反射区域或吸收区域还可以具有线性形状或可以为不规则设计的区域。在根据本发明的所述装置中，焊接在一起的所述导体通常为杆状导体，即，导体的尺寸实质上由其纵向延伸确定，此外，除了自身的柔性特点之外，只要没有径向载荷作用到导体上，导体就具有至少轻微的抗弯强度，以保持其纵向延伸性。这种类型的导体可以被看作绝缘的成股金属丝，例如，如果导体被设计为成股的金属丝并合并为由多个成股的金属丝制成的成股的金属丝包，该金属丝包可以被插入所述压紧空间中。
[0011]根据优选的实施方式，辐射引导装置包括至少一个光束引导件，该光束引导件以这样一种方式设置在所述辐射发射装置和所述超声波发生器的所述工作表面或所述限制件的限制表面之间，该方式为使得通过所述光束引导件限定且冲击在所述超声波发生器的所述工作表面或所述限制件的限制表面上的光束路径用于形成位置标记，该位置标记与所述超声波发生器的所述工作表面的侧边缘之间以限定距离a布置。无论怎样，由于通过所述工作表面的所述侧边缘形成的参考边缘用作调整所述限定距离和所述位置标记的参考，因此，除了为了实现该装置而进行的辐射发射装置的安装和辐射引导装置的安装之外，不需要再调整或改变所述压紧空间。
[0012]特别有利的是，所示光束引导件以下述方式实现:所述位置标记与所述第三轴向方向(X轴)成直角地线性延伸，以使得，特别地，假如连接区域的叠放结构具有多个布置在一个叠放平面上的连接区域，即平行于所述超声波发生器的工作表面，那么布置在所述工作表面上的所有连接区域的端部横截面可以在线性位置标记处对齐。
[0013]如果所述光束引导件设置有光束偏转装置，那么所述辐射发射装置的布置将独立于形成所述位置标记的辐射的反射点或吸收点，这允许，所述辐射发射装置特别地在平行于所述超声波发生器的所述工作表面的平面上以从所述压紧空间侧向偏移的方式布置，以使得所述发射装置不会不利地影响所述压紧空间的用于将所述导体或所述导体的所述连接区域插入到所述压紧空间中的可达性。
[0014]特别有利的是，所述光束引导件实现为光波导管，这允许所述辐射发射装置也实现为完全独立于所述焊接装置的单独装置，并且通过连接装置能够连接于所述焊接装置。出于该目的，使用光纤作为所述光束引导件是有利的。
[0015]优选地，如果所述光束偏转装置整体地实现在所述光束引导件中，在当使用柔性光波导管(即光纤)时，例如，所述光束偏转装置并不需要设计为独立于所述波导管的装置。可选择的，当然还可能的是，将所述光束偏转装置实现为棱镜，以将水平地冲击在所述棱镜的反射表面上的光束路径折射为垂直地离开所述棱镜且用于形成所述位置标记的光束路径。
[0016]为了实现所述焊接装置的压紧空间和用于形成所述位置标记的辐射发射装置的结合形成为特别紧凑的设计，所述辐射发射装置可以布置在所述限制件的上方，并且以从所述超声波发生器的所述工作表面的距离与所述滑动件相对，因此，离开所述辐射发射装置的光束路径朝向布置在所述超声波发生器的所述工作表面上方的所述光束偏转装置延伸，并且离开所述光束偏转装置的所述光束路径冲击在所述超声波发生器的所述工作表面上，以形成所述位置标记。
[0017]如果所述辐射发射装置包括形成两个光束路径的光束引导件，所述两个光束路径用于形成两个位置标记，该两个位置标记从所述超声波发生器的所述工作表面的侧边缘以限定距离a布置，并且彼此之间以限定距离b间隔布置，那么两个引导件的连接区域的端部横截面可以有利地轴向设置，以使得待焊接到一起的所述导体形成两个彼此相对布置的导体的连续焊接点。
[0018]根据本发明的装置是否以下述方式实现:形成为连续焊接点的焊接连接形成在定向为彼此相对的导体的连接区域的轴向定位的端部横截面之间，或者，根据本发明的所述装置是否用于形成焊接连接，该焊接连接实现为彼此平行延伸的导体的连接区域之间的端部焊接点。与这些无关的是，如果用于形成所述位置标记的所述辐射发射装置实现为发出光辐射的辐射源，那么在任何情况下都是有利的。由于高的光束密度和可能的特别的位置标记的高对比度的构造，证明将激光辐射源用作所述辐射源是特别有利的。
[0019]在以下描述中，将参考附图详细描述所述装置的优选实施方式。
【附图说明】
[0020]在附图中:
[0021]图1示出了超声波焊接装置的开放的压紧空间的正视图，其中，导体的两个待焊接到一起的连接区域中的一者以叠放的方式布置在另一者之上；
[0022]图2示出了处于关闭构造的图1中所示的压紧空间；
[0023]图3示出了根据图1的压紧空间的俯视图，其中，两个导体中的一者以叠放的方式按照相同的方向布置在另一者之上，用于末端焊接点的形成；
[0024]图4示出了图3中所示的压紧空间沿线IV-1V剖切的剖视图；
[0025]图5示出了图1中所示的压紧空间的俯视图，示出了导体的连接区域，该连接区域布置在末端用于末端焊接点的形成；
[0026]图6示出了图4中所示的压紧空间沿线V1-VI剖切的剖视图；
[0027]图7示出了图1中示出的压紧空间的俯视图，其中，示出了两个导体的连接区域以相反的方向布置，并且一者以叠放的形式覆盖在另一者上，用于连续焊接点的形成；
[0028]图8示出了图7中所示的压紧空间沿线VII1-VIII剖切的剖视图；
[0029]图9示出了压紧空间和辐射发射装置的等轴测视图；以及
[0030]图10示出了包括外围设备的超声波焊接装置的原理图。
【具体实施方式】
[0031]图10示出了超声波焊接装置10的部件的基本布置，超声波焊接装置10包括整流器
12、增压器14和超声波发生器16。如图1中具体所示，超声波发生器16或与其相应的相对的电极21在第一轴向方向(z轴)上限定压紧空间18，所述压紧空间的高度和宽度可调节，以能够调整所计入的压紧空间18的横截面或者待焊接到一起的导体的横截面。整流器12通过线缆11连接于发生器13，并且发生器自身通过线缆15连接于计算机17，以输入焊接参数或待焊接到一起的导体的横截面几何结构。之后，发生器13的输出功率的能够被决定以通过储存在计算机17中的程序检索所需的焊接参数，并且通过整流器12相应地产生超声波振动，超声波振动传递至超声波发生器16或通过增压器14传递至超声波发生器16的工作表面19
(Sl)0
[0032]图1和图2示出了压紧空间18的实质部件，压紧空间18的横截面能够调节，S卩:压紧空间18的高度和宽度能够根据实施例调整。压紧空间18通过超声波发生器16的工作表面19和相对的电极21的相对表面20限定第一轴向方向(z轴)上的两个相对的侧面，超声波发生器16传递超声波振动，电极21在第二轴向方向(y轴)上可移动。在第二轴向方向上，该第二轴向方向在图1中示出为y轴，压紧空间18通过滑动件23的限制表面22和限制件25的限制表面24限定两个相对的侧面，滑动件23能够在y轴方向上移动，限制件25能够在z轴方向上以与相对的电极21相同的方式移动。
[0033]在图1所示的压紧空间18的【具体实施方式】中，导体28、29的两个连接区域26、27通过超声波焊接连接的方式连接在一起，超声波焊接连接布置为:在超声波发生器16的工作表面19上，一者以叠放的方式覆盖在另一者上，图1示出了插入打开的压紧空间18中之后的连接区域26、27。
[0034]图2示出了处于关闭构造的压紧空间18，其中，限定压紧空间18的部件，S卩:超声波发生器16、相对的电极21、滑动件23和限制件25，以下述方式相对于彼此向上移动:体积减小到目前的压紧空间18形成腔40，腔40允许以摩擦焊接工艺的方式压紧和连接连接区域
26、27，以在超声波发生器16的机械振动施加到导体28、29的连接区域26、27上时形成焊接点。
[0035]图1中所示的导体28、29的连接区域26、27的叠放结构可以通过以相同的方向对齐导体28、29产生，如图3和图4中所示，其中，导体28、29的没有绝缘护套30的空白区域33、34在X轴方向上足够长地插入到压紧空间18中，距离a成为连接区域26、27的预定长度I1，导体
28、29的末端横截面31、32从工作表面19的侧边缘43以距离&设置。空白区域33、34的长度1以这种方式选择:通常还包括连接区域26、27和轴向护套端面35、36之间剩余的预定距离
12ο
[0036]为了允许导体28、29的端部横截面31、32在打开的压紧空间18中的相应的轴向设置，压紧空间18设置有标记装置37，标记装置37在图1中示出，并且包括辐射发射装置38。结合图1和图2将清晰的是，在本实施例中辐射发射装置38是激光辐射源，辐射发射装置38沿光束路径39发射激光辐射线，在图1所示的标记装置37的实施方式中，激光辐射线通过光束偏转装置41沿z轴方向偏斜，并且冲击位于反射点的超声波发生器16的工作表面19，且形成位置标记42。
[0037]为了形成限定的光束路径39，光束路径39可以通过光束偏转装置41或辐射引导装置以下述方式调整:位置标记42形成在超声波发生器16的工作表面19上的下述点处，该点限定出侧边缘43与导体28、29的端部横截面31、32之间所需的距离。辐射引导装置包括光束偏转装置，例如光纤(未示出)。事实上，这意味着操作者以下述方式将导体28、29的空白区域33、34插入到打开的压紧空间18中时，仅需要将空白区域33、34的端部横截面轴向地定位在超声波发生器16的工作表面19上，该方式在于端部横截面31、32位于位置标记42上，以确保通过焊接形成在导体28、29之间的焊接点展示所需的节点几何结构，该节点几何结构具有连接区域26、27的长度I1以及连接区域与护套端面35、36之间的长度12。
[0038]正如图5和图6以及图7和图8中所示，一般地，标记装置37不仅适于用在产生如图3和图4中所示的末端焊接点44中，还适于用在产生如图5和图6所示的终端焊接点45中以及用于如图7和图8所示的连续焊接点46中。
[0039]当制造图5和图6所示的终端焊接点45时，导体28的端部横截面31以与参照图3和图4所描述的相同的方式在位置标记42处轴向地对齐。此外，终端47以叠放的方式布置在导体28的空白区域33上，终端47设置有标记48，在这种情况下，标记48形成为压痕且能够制成为用于覆盖位置标记42。当然，合适的标记还可以形成为凸起的线或其他可选择的引人注目的特征。在终端焊接点45产生在终端47和导体28之间的情况下，标记装置37还允许产生焊接点，该焊接点具有限定的几何结构并且具有连接区域26的端部横截面31，该端部横截面31与终端的相对的表面49相隔距离a，所述相对的表面49布置为与超声波发生器16的工作表面19的侧边缘43相齐平。这样，排除在通过超声波发生器16将振动施加到连接区域26的过程中将端部横截面31压靠到相对的表面49上的压紧变形。
[0040]在图7和图8所示的导体28、29的端部横截面31、32的轴向位置，导体以相反的方向布置，这意味着导体28、29并不彼此平行地延伸，如图2中所示的实施例中的情况，而是以相反的方向延伸，以在导体28、29之间形成连续焊接点。
[0041]图9以等轴测视图的方式示出了用于形成连续焊接点46的标记装置50的应用。标记装置50包括具有两个光束引导件52、53的辐射引导装置51，每个光束引导件52、53限定光束路径54、55，每个光束路径54、55允许位置标记56、67形成在超声波发生器16的工作表面19上。
[0042]如图9中所示，标记装置50包括两个辐射发射装置58，每个辐射发射装置58产生光束路径54、55。每个光束路径54、55通过光束偏转装置59偏斜到z轴上。辐射发射装置58以下述方式设置在压紧空间18的相对的电极21的上方并且与滑动件23相对:由射发射装置58产生的水平方向(y轴)上的光束路径54、55通过光束偏转装置59偏斜到竖直方向上(z轴)，以使得对超声波发生器16的工作表面19上的反射点的每一次冲击都形成位置标记56和57。
[0043]结合图7、图8和图9更清楚的是，由调整装置(未示出)对光束路径54和55之间的距离进行合适的调整，通过合适的调整，辐射发射装置58和光束偏转装置59在z轴的方向上彼此平行地移动。例如，允许调整超声波发生器16的工作表面19上的位置标记56、57之间所限定的距离b和位置标记56、57与工作表面19的侧边缘43之间所限定的距离a，一旦导体28、29的端部横截面31、32轴向地对齐于位置标记56、57，那么将精确地限定空白区域33、34的以叠放的方式布置的连接区域26、27(—者位于另一者的上方)的长度。
【主权项】
1.一种用于焊接杆状电导体(28，29)的装置，所述电导体(28，29)设置有外绝缘护套(30)，并且具有不设置所述护套的空白区域(33，34)，该空白区域(33，34)的长度1通过轴向护套端面(35，36)限定，所述装置包括压紧空间(18)，该压紧空间(18)用于容纳待彼此连接的所述导体的两个连接区域(26，27)，所述压紧空间在第一轴向方向(z轴)上的两个相对侧通过超声波发生器(16)的工作表面(19)和相对的电极(21)的相对表面(20)限定，所述超声波发生器(16)在所述第一轴向方向上传递超声波振动，并且所述压紧空间在第二轴向方向(y轴)上的两个相对侧通过滑动件(23)的限制表面(22)和限制件(25)的限制表面(24)限定，所述滑动件(23)能够在所述第二轴向方向上移动， 其特征在于， 所述压紧空间设置有用于轴向定位所述连接区域的标记装置(37，38)，所述标记装置包括辐射发射装置(38，58)，该辐射发射装置(38，58)以非接触的方式与所述连接区域的端部横截面(31，32)相互作用，该相互作用的方式在于使得所述端部横截面在所述压紧空间中的轴向位置通过位置标记(42; 56，57)限定在第三轴向方向(X轴)上，该第三轴向方向平行于所述超声波发生器的所述工作表面，所述位置标记(42; 56，57)实现为形成在所述超声波发生器的所述工作表面上或所述限制件的所述限制表面上的辐射反射点或辐射吸收点。2.根据权利要求1所述的装置， 其特征在于， 辐射引导装置(51)包括至少一个光束引导件(52，53)，该光束引导件(52，53)设置在所述辐射发射装置(38，58)和所述超声波发生器(16)的所述工作表面(19)或所述限制件(25)的限制表面(24)之间，该设置的方式在于使得通过所述光束引导件限定且冲击在所述超声波发生器(16)的所述工作表面(19)或所述限制件(25)的限制表面(24)上的光束路径(39，54，55)用于形成位置标记(42，56，57)，该位置标记(42，56，57)与所述超声波发生器的所述工作表面的侧边缘(43)之间以限定距离a布置。3.根据权利要求2所述的装置， 其特征在于， 所述光束引导件(52，53)以下述方式实现:所述位置标记(42，56，57)与所述第三轴向方向成直角地线性延伸。4.根据权利要求2或3所述的装置， 其特征在于， 所述光束引导件(52，53)设置有光束偏转装置(41，59)。5.根据权利要求2至4中任意一项所述的装置， 其特征在于， 所述光束引导件实现为光波导管，特别是所述光束引导件实现为光纤。6.根据权利要求5所述的装置， 其特征在于， 所述光束偏转装置整体地实现在所述光束引导件中。7.根据上述任意一项权利要求所述的装置， 其特征在于， 所述辐射发射装置(38，58)布置在所述限制件(25)的上方，并且以从所述超声波发生器(16)的所述工作表面(19)的距离以这样一种方式与所述滑动件(23)相对，该方式为使得离开所述辐射发射装置(38，59)的光束路径(39，54，55)朝向布置在所述超声波发生器的所述工作表面上方的所述光束偏转装置(41，59)延伸，并且离开所述光束偏转装置的所述光束路径冲击在所述超声波发生器的所述工作表面上，以形成所述位置标记(42，56，57)。8.根据权利要求2-7中任意一项所述的装置， 其特征在于， 所述光束偏转装置(51)包括形成两个光束路径(54，55)的光束引导件(52，53)，所述两个光束路径(54，55)用于形成两个位置标记(56，57)，该两个位置标记(56，57)从所述超声波发生器(16)的所述工作表面(19)的侧边缘(43)以限定距离a布置，并且彼此之间以限定距离b间隔布置。9.根据上述任意一项权利要求所述的装置， 其特征在于， 所述辐射发射装置(38，58)实现为发出光辐射的辐射源。10.根据权利要求9所述的装置， 其特征在于， 所述辐射源实现为激光辐射源。
【文档编号】G01B11/00GK105900297SQ201480061610
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年11月6日
【发明人】S·特鲁伯, R·施密特, S·科茨, P·瓦格纳, D·斯特罗
【申请人】申克索诺系统有限责任公司