CN105324230A - 将有延展性的多股绞合线超声焊接在一起的方法 - Google Patents

将有延展性的多股绞合线超声焊接在一起的方法 Download PDF

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Abstract

多个多股绞合线(22)被夹住在超声焊头(24)和相对的砧座(28)之间。多股绞合线(22)由延展性比铜更大的材料或者延展性较之铝的延展性基本相同或更大的材料制成。多个多股绞合线(22)可以被夹住在相对的侧表面之间以进一步形成线束。超声能量被施加于线束的与超声焊头相邻的第一侧。在终止对第一侧的超声能量之后，线束相对于砧座(28)旋转180度，并且超声能量被施加于线束的第二侧，其中第二侧相对于第一侧相对布置。

Description

将有延展性的多股绞合线超声焊接在一起的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年6月2日提交的美国实用申请No.14/293,395以及于2013年6月19日提交的美国临时申请No.61/836,882的优先权。以上申请的全部公开内容通过引用合并到本申请中。
技术领域
本公开涉及将有延展性的多股绞合线超声焊接在一起的方法。
背景技术
本节提供与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。
多股绞合线有时被超声焊接在一起。然而，当这些多股绞合线的延展性与铝或其他延展性大于铜的材料相似时，会产生困难。当绞合线的体积或数量相对大时，这些困难会是特别成问题的。例如，将典型的超声线焊接装置及方法与使用这些有延展性的材料制造的线一起使用，会无法适当传输充分超声能量穿过绞合线的整个体积。当超声焊头开始焊接并且软化距它最近的线时，充分的能量没有被引入到线束的另一侧以创建穿过整个线束的强的一致的焊接。这会导致弱的或者部分的焊接，其中一些绞合线不能被充分地焊接到一起。
发明内容
本节提供本公开的总体概要，并不是其全部范围或所有其特征的全面公开，此处描述的每个特征也不应被视为本公开的必不可缺的特征。
一种将多个多股绞合线超声焊接在一起的方法包括将多个多股绞合线设置在超声焊头与相对的砧座之间。多股绞合线由延展性比铜更大的材料，或者延展性较之铝的延展性基本相同或更大的材料制成。多个多股绞合线被夹住在超声焊头与相对的砧座之间以形成线束。多个多股绞合线也可以被夹住在相对的侧表面之间以进一步形成线束。将超声能量施加到线束的与超声焊头相邻的第一侧。终止对第一侧的超声能量的施加。允许线束硬化和\或线束被旋转180度。在终止对第一侧的超声能量之后，将超声能量施加到线束的第二侧，其中第二侧相对于第一侧位置相对地设置。
一种将多个多股绞合线超声焊接在一起的方法包括将多个多股绞合线设置在超声焊头与相对的砧座之间。用户可以开始控制序列，其中控制器被编程为在没有操作者的进一步干预的情况下自动地使超声焊接机自动执行预设的焊接处理。预设的焊接处理可以包括将多个多股绞合线夹住在超声焊头和相对的砧座之间以形成线束。多个多股绞合线也可以被夹住在相对的侧表面之间进一步形成线束。将超声能量施加到线束的与超声焊头相邻的第一侧。终止对第一侧的超声能量的施加，并且各侧自动地从线束松开。超声焊接机可以自动暂停，允许用户手动地将线束旋转180度，或者超声焊接机可以自动将线束旋转180度，和/或可以允许部分焊接的线束硬化。多个多股绞合线可以再次被夹住在超声焊头和相对的砧座之间以形成线束。多个多股绞合线也可以再次被夹住在相对的侧表面之间以进一步形成线束。在任何这样的重新夹住的步骤之后，自动地将超声能量施加到线束的第二侧，其中第二侧相对于第一侧相对地设置。再一次，各侧可以从线束自动松开。
根据此处提供的描述将认识到另外的应用领域。发明内容中的描述以及具体示例仅出于说明的目的，并非旨在限制本公开的范围。
附图说明
这里所描述的附图仅用于说明所选择的实施方式而非所有可能的实现方案，并非旨在限制本公开的范围。
图1是本公开的方法中可使用的超声焊接机的示意图。
图2是图1的超声焊接机在线夹住配置中的示意图。
图3是4条绞合线的末端接合在一起作为线束的透视图。
图4是在将超声能量施加到一侧之后的图3的线束的侧视图。
图5是在将超声能量施加到线束的相对侧之后的图3的线束的侧视图。
图6是根据本公开的用于将有延展性的多股绞合线超声焊接在一起的示例性控制方法的流程图。
在若干附图中相应的附图标记表示相应的部分。
具体实施方式
现将参照附图更全面地描述示例实施方式。
图1示出了用于将多股绞合线22焊接在一起的超声焊接机20。通常，超声焊接机20可以包括超声集能器焊头24和相对于焊头24竖直移动的引导块26。控制器25可被编程以控制超声焊接机20的各部件的移动，并且如前文所述施加超声能量。控制器25可以包含处理器和存储器(未示出)。
与焊头24相对的是砧座28。与引导块26相对的是收拢装置30。要焊接在一起的线22的裸露末端被插入到焊头24、砧座28、引导块26与收拢装置30之间的空间中。如图2所示，焊头24朝向砧座28的竖直的相对移动以及收拢装置30朝向引导块26的水平的相对移动进行操作以将线22的裸露末端夹住并且约束到焊接空间32中成为线束23。
在例如1988年11月8日授予Patrikios等人的题为“PortableGunforUltrasonicallyWeldingWires”的美国专利No.4,782,990和1989年1月24日授予Welter等人的题为“ApparatusforUltrasonicWeldingofWires”的美国专利No.4,799,614中进一步公开了示例性超声焊接机20；上述两个文献的整体内容通过引用合并于此。
在一些情况下，裸露线端的线束23可以由二个、三个、四个或更多个绞合线22形成。图3示出了一个示例，其中分别具有裸露端21a、21b、21c、21d的四条线22a、22b、22c、22d包括在线束23中。
参照图6，在框40中，要焊接在一起的多个线22的裸露线端被设置在焊头24与砧座28之间。在框41中，用户开始编程到控制器25中的控制序列，用于自动地执行预设的焊接处理。在框42中，焊头24可以相对于砧座28移动以抵接多个线22的相对侧(例如，图2中的顶侧及底侧)。相似地，在框44中，收拢装置30可以相对于引导块26移动以抵接剩余的相对侧(例如，图2中的左侧和右侧)。结果，线束23可以在两个相对侧被收拢并夹住在焊头24和砧座28之间，而且在两个其他的相对侧可以被收拢并夹住在引导块26和收拢装置30之间。
在一些情况下，线束23或熔核可以具有高达约70mm2的面积X，其为侧表面面积(图4和图5中的前侧)加上顶表面面积(图4和图5中的顶侧)的和，其中侧表面面积是X的40％，并且顶表面面积是X的60％。
在框46中，初始数量的超声能量可以经由焊头24施加到线束23的第一侧。在框47中，部分焊接的线束23可以从焊头24和砧座28的夹住力以及引导块26和收拢装置30的夹住力松开。此后，在框48中，超声焊接机的移动和操作可以暂停以允许用户将部分焊接的线束23或熔核旋转180度，如框49中指示的那样。在一些实例中，在该暂停期间，部分焊接的线束23可以被允许硬化。替选地或者附加地，部分焊接的线束23或熔核可以在控制器25的编程控制下经由致动器(未示出)自动地旋转180度。
随后在框50和51中，线束23或熔核的第一相对侧和第二相对侧再次被分别夹住。结果，(先前对着砧座28的)相对侧现在被对着焊头24夹住。然后，在框52中，超声焊接机被编程以自动地将第二数量的超声能量经由焊头24施加到线束23的相对侧(其是图2中的底侧)。在框54中，最终焊接的线束23的各侧可被松开，允许从焊接机20移除线。
通过以上讨论应认识到，一旦用户开始框42的控制序列，则控制器25可以被编程以在没有用户的任何另外的干预的情况下使超声焊接机20自动地执行框42、44、46、47、48、49、50、51、52和54中的任何或所有步骤。在一个具体示例中，除了允许用户在框48的暂停期间或者另外在框47和框50之间在框49中手动旋转线束23之外，控制器25可以在没有用户的任何另外的干预的情况下被编程以使超声焊接机20自动地执行框42、44、46、47、48、50、51、52和54中的任何或所有步骤。
图4中示出了在框46和框52之间的状态和时间中的示例性的部分焊接的线束23a或熔核。图6中示出了在框52之后的状态和时间中的完全焊接的线束23b。在图4中可以看到没有提供遍及线束23a的基本上均匀的线焊接，而在图5中可以看到存在这种基本上均匀的线束23b。
在一些情况下，线束23b的超声焊接接头可以具有使用拉力计测量的如下应变拉出强度，该拉出强度至少约为通过将相同的总超声能量(即相同的总时间段中的相同的能量)施加到线束的仅一侧而形成的相同线的焊接的拉出强度的1.5倍。在其他情况下，超声焊接接头可以具有使用拉力计测量的如下应变拉出强度，该拉出强度至少约为通过将相同的超声能量施加到线束的仅一侧而形成的相同线的焊接的拉出强度的1.7倍。在另外的情况下，超声焊接接头可以具有使用拉力计测量的如下应变拉出强度，该拉出强度至少约为通过将相同的超声能量施加到线束的仅一侧而形成的相同线的焊接的拉出强度的2.0倍。
出于说明和描述的目的提供了前面的实施方式的描述。其并非旨在是无遗漏的或限制本公开。特定实施方式的单独的元素或特征通常不限于该特定实施方式，但是在可应用的情况下，是可互换的并且可以用在选定的实施方案中，即便没有被特别示出或描述。相同的内容也可以有多种方式的变型。所述变型不应被视为偏离本公开，并且所有这样的修改应航宇本公开的范围内。
例如，对于本领域技术人员将明显的是，在本公开的范围内不需要在每个方法中采用具体细节或者每个具体指出的步骤。相似地，所采用的方法步骤、处理和操作不一定需要按照所讨论或说明的顺序执行，除非具体指出作为执行顺序。还将理解，可以采用另外的或替选的步骤。
尽管这里使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种元素、部件、区域、层和/或部分，但是这些元素、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于使一个元素、部件、区域、层或部分区别于另一区域、层或部分。除非上下文明确指出，否则此处使用的诸如“第一”、“第二”的术语以及其他数字术语并不意味着次序或者顺序。因此，在不偏离示例实施方式的教导的情况下，以上讨论的第一元素、部件、区域、层或部分可以被称作第二元素、部件、区域、层或部分。
这里使用的诸如“上”、“下”、“顶”、“底”、“侧”、“左”、“右”等的空间关系术语用于简化对附图中所示的一个元素或者特征与其他元素或者特征的关系的描述。除了图中示出的取向之外，空间关系术语旨在涵盖使用或操作中的装置的不同取向。例如，如果图中的装置翻转，则相对于其他元素或特征被描述为“下”或“底”的元素将被取向为在其他元素或特征“上”或“上方”。因而，示例术语“上”可以涵盖上方和下方两者的取向。装置可以被另外取向(旋转90度或者其他取向)并且据此解释这里使用的空间关系描述。

Claims (19)

1.一种将多个有延展性的多股绞合线超声焊接在一起的方法，包括：
将所述多个有延展性的多股绞合线设置在超声焊头和相对的砧座之间，其中所述有延展性的多股绞合线的延展性大于铜，或者其延展性较之铝基本相同或更大，或者两者都是；
将所述多个多股绞合线夹住在所述超声焊头和所述相对的砧座之间以形成线束；
对所述线束的与所述超声焊头相邻的第一侧施加超声能量以部分焊接所述线束；
终止对所述第一侧施加超声能量；
在对第一侧的超声能量终止之后，将部分焊接的线束重新设置在所述超声焊头和所述相对的砧座之间，以使所述部分焊接的线束的与所述第一侧相对的第二侧与所述超声焊头相邻；
在重新设置所述部分焊接的线束之后，对所述第二侧施加超声能量。
2.根据权利要求1所述的将多个有延展性的多股绞合线超声焊接在一起的方法，其中所述部分焊接的线束的重新设置包括使所述线束旋转180度。
3.根据权利要求1或2中的任意一项所述的将多个有延展性的多股绞合线超声焊接在一起的方法，其中将所述多个有延展性的多股绞合线设置在超声焊头和相对的砧座之间包括设置至少三个有延展性的多股绞合线。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的将多个有延展性的多股绞合线超声焊接在一起的方法，其中对所述第一侧施加超声能量并且随后对所述第二侧施加超声能量使得所述线束具有如下拉出强度，使用拉力计测量的该拉出强度至少是通过向所述线束的第一侧施加相同的总超声能量而形成的相同线的焊接的拉出强度的1.5倍。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的将多个有延展性的多股绞合线超声焊接在一起的方法，还包括：
将所述多个多股绞合线夹住在相对的侧表面之间以进一步形成所述线束。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的将多个有延展性的多股绞合线超声焊接在一起的方法，其中所述的夹住使得所述线束具有高达70mm2的面积X，其为侧表面面积加上顶表面面积的和。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的将多个有延展性的多股绞合线超声焊接在一起的方法，其中所述的夹住使得所述线束具有约为X的40％的对应于所述线束的第一侧的侧表面面积，以及约为X的60％的对应于与所述线束的第一侧相邻的侧的前表面面积。
8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的将多个有延展性的多股绞合线超声焊接在一起的方法，其中重新定位所述部分焊接的线束包括松开所述多个多股绞合线并且将所述部分焊接的线束重新夹住在所述超声焊头和所述相对的砧座之间。
9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的将多个有延展性的多股绞合线超声焊接在一起的方法，还包括在对所述第一侧施加超声能量和在对所述第二侧施加超声能量之间，允许所述线束硬化。
10.一种将多个有延展性的多股绞合线超声焊接在一起的方法，包括：
将所述多个多股绞合线设置在超声焊头和相对的砧座之间，其中所述有延展性的多股绞合线的延展性大于铜，或者其延展性较之铝基本相同或更大，或者两者都是；
开始自动焊接处理，包括：
将所述多个多股绞合线夹住在所述超声焊头和所述相对的砧座之间以形成线束；
对所述线束的与所述超声焊头相邻的第一侧施加超声能量以部分焊接所述线束；
使对所述线束的第一侧的超声能量施加终止充分的时间，以允许将所述部分焊接的线束重新设置在所述超声焊头和所述相对的砧座之间，用于使所述部分焊接的绞合线的与所述第一侧相对的第二侧与所述超声焊头相邻；
在经过所述充分的时间之后，对所述部分焊接的线束的第二侧施加超声能量。
11.根据权利要求10所述的将多个有延展性的多股绞合线超声焊接在一起的方法，还包括：
在经过所述充分的时间期间，手动地重新设置所述部分焊接的线束以使所述第二侧与所述超声焊头相邻。
12.根据权利要求10至11中的任意一项所述的将多个有延展性的多股绞合线超声焊接在一起的方法，其中所述自动焊接处理还包括，在经过所述充分的时间期间，在没有手动干预的情况下自动地重新设置所述部分焊接的线束以使所述第二侧与所述超声焊头相邻。
13.根据权利要求10至12中的任意一项所述的将多个有延展性的多股绞合线超声焊接在一起的方法，其中所述充分的时间是足够大的，以允许所述线束在对所述第二侧施加超声能量之前硬化。
14.根据权利要求10至13中的任意一项所述的将多个有延展性的多股绞合线超声焊接在一起的方法，其中所述自动焊接处理还包括将所述多个多股绞合线夹住在相对的侧表面之间以进一步形成所述线束。
15.根据权利要求10至14中的任意一项所述的将多个有延展性的多股绞合线超声焊接在一起的方法，其中所述自动焊接处理还包括松开所述部分焊接的线束以允许所述线束旋转180度并且随后重新夹住所述线束。
16.根据权利要求10至15中的任意一项所述的将多个有延展性的多股绞合线超声焊接在一起的方法，其中所述自动焊接处理还包括在对所述第二侧施加超声能量后松开所述线束。
17.根据权利要求10至16中的任意一项所述的将多个有延展性的多股绞合线超声焊接在一起的方法，其对所述第一侧施加超声能量并且随后对所述第二侧施加超声能量使得所述线束具有如下拉出强度，使用拉力计测量的该拉出强度至少是通过向所述线束的第一侧施加相同的总超声能量而形成的相同线的焊接的拉出强度的2倍。
18.根据权利要求10至17中的任意一项所述的将多个有延展性的多股绞合线超声焊接在一起的方法，其中所述的夹住使得线束具有高达70mm2的面积X，其为侧表面面积加上顶表面面积的和。
19.根据权利要求10至18中的任意一项所述的将多个有延展性的多股绞合线超声焊接在一起的方法，其中所述的夹住使得所述线束具有约为X的40％的对应于所述线束的第一侧的侧表面面积，以及约为X的60％的对应于与所述线束的第一侧相邻的侧的前表面面积。
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