CN111344100A - 借助于超声波来焊接电导体的方法以及超声波金属焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于利用至少就高度方面能够调节的压缩室对电导体进行焊接的一种超声波金属焊接装置和一种方法，所述压缩室在对置的侧面中被作为第一限制面的超声发生器的区段并且被作为第二限制面的配对电极（156）的至少一个区段所限定，其中为了进行焊接而相对于彼此调节所述配对电极和所述超声发生器。作为配对电极而使用这样的配对电极，其具有在几何形状方面彼此不同的工作面的区段（152、154）或者由至少两个能够相对于彼此调节的区段所构成。

Description

借助于超声波来焊接电导体的方法以及超声波金属焊接装置

技术领域

本发明涉及如下一种方法，该方法用于利用至少在高度方面能够调节的压缩室（Verdichtungsraum）对电导体和/或将所述电导体包围的包裹端部、比如管式电缆接线夹（Rohrkabelschuh）进行焊接和/或使其变形，所述压缩室在对置的侧面中由作为第一限制面的超声发生器（Sonotrode）的区段并且由作为第二限制面的配对电极的至少一个区段所限定，其中为了进行焊接而在对电导体和受激励的超声发生器施加压力的同时使配对电极和超声发生器相对于彼此得到调节。优选所述压缩室在高度和宽度方面能够调节。在此，所述压缩室在对置的侧面中由作为第一限制面的超声发生器的区段并且由作为第二限制面的配对电极的至少一个区段来限定，并且在剩余的侧面中由作为第三限制面的侧向滑动件的区段并且由作为第四限制面的限制元件的区段来限定。

本发明也涉及一种超声波金属焊接装置，其具有至少在高度方面、优选在高度和宽度方面能调节的压缩室，所述压缩室在对置的侧面中由作为第一限制面的超声发生器的区段并且由作为第二限制面的配对电极的至少一个区段来限定，并且对于在高度和宽度方面能调节的压缩室来说在剩余的侧面中由作为第三限制面的侧向滑动件的区段并且由作为第四限制面的限制元件的区段来限定，其中为了关闭或打开所述压缩室而使得所述配对电极能够相对于所述超声发生器得到调节。

一种超声波焊接工具也是本发明的主题。

背景技术

为了制造电缆束，在汽车工业中常见的是，借助于超声波焊接将绞合线连接成节点。在此必须确保，预定数量的绞合线完全被焊接成一个节点，以便传输信号或传导电流。为了进行检验，能够使用焊接过程本身，也就是说，在高度和宽度方面能调节的压缩室的表征的参数代表所焊接的绞合线的数量，从而确保过程控制。然而，这在原则上仅当有待焊接的绞合线中的每根绞合线具有最小横截面时才是可能的。

由于所使用的电子装置的进一步开发，而能够使用由单线（Einzeldraht）或芯线构成的、具有例如0.13 mm²的横截面的绞合线，通过所述绞合线能够在足够的范围内传导信号或者说让电流流动。如果要将相应的绞合线与具有较大横截面的绞合线焊接在一起，则存在着具有小横截面的绞合线到达较大的绞合线之间的中间空间中的风险，使得最终所述压缩室的在焊接之后所获取的表征的参数、比如高度或宽度不再有足够的说服力来表明是否预先给定的数量的绞合线实际上以材料锁合的方式彼此连接。

例如从DE 44 29 484 A1、EP 0 143 936 B1、DE 10 2005 004 899 A1或者DE 3719 083 A1中可以获知能够用来对相应的节点进行焊接的超声波焊接装置，所述超声波焊接装置具有在高度和宽度方面能调节的压缩室。

从WO 95/10866 A1中已知一种同样在高度和宽度方面能调节的压缩室。然而，对于这种超声波焊接装置来说，在不取决于有待焊接的导体的横截面的情况下所述压缩室被调整到预先给定的高度-宽度比。

从DE 10 2011 014 801 A1中可以获知一种用于焊接导体的方法。在此，使用双阶段的过程。在第一步骤中将多个导体焊接成第一节点，而后在第二步骤中将这个节点与其他导体或节点焊接起来。

从86895兰茨贝克（Landsberg）现代工业出版社 1995年DE-Z：技术库第108卷：超声波金属焊接这个文献中可以获知超声波焊接的原理。在该文献中、尤其在第20页及以下数页中解释了用于焊接金属的超声波焊接设备的构造和功能。就压缩室的调节或超声波焊接装置的功能而言，要明确地参照与此相关的公开内容，正如参考其他的作为现有技术所引用的文献。在这方面，与此相关的文献的内容被认为是关于本发明的公开内容。

如果除了焊接导体、比如绞合线之外还想额外地实现焊接连接部的机械固定，则通常使用不同的工具，它们延长制造过程并且使制造过程变得昂贵。

因此，由DE 10 2008 045 751 A1可以获知一种装置和一种方法，其用于进行压实焊接，以便将电线与电连接触头连接起来。在此额外地存在以下可行方案，即：借助于用单独的压接工具制造的绝缘压接部来将连接触头与导线连接起来。

为了将由绞合线构成的导线通过压接连接与电接头连接起来，根据US 2015/0060135 A1在端侧借助于超声波焊接来块状地焊接绞合线，其中构造沿着绞合线的纵向方向延伸的凹处，压接片被固定在所述凹处中。

也存在着在不同的超声波焊接装置中执行焊接的可行方案。

发明内容

本发明的任务在于，如此改进一种开头所提到的类型的方法，从而能够在对尤其具有不同的横截面的电导体进行焊接并且必要时使其变形时实现方法方面的简化。

根据另一个方面，应当提供以下可行方案，即：为有待焊接的导体而扩大超声波焊接装置的横截面范围，而没有在过程监控中进行限制。

也应该对有待焊接的节点的特性进行优化。

另一个方面应该提供以下可行方案，即：在有待焊接的导体上采取附加的措施，以用于保证可靠的电连接和机械连接并且必要时对焊接连接部执行机械上的检验。

为了解决一个或多个方面，根据本发明开头所提到的方法基本上通过以下方式来改进，即：作为配对电极使用这样的配对电极，其所具有的区段拥有几何形状上彼此不同的工作面或者其由至少两个能相对于彼此调节的区段所构成。作为超声发生器能够使用这样的超声发生器，其如按照现有技术那样具有作为焊接面的工作面。

然而，根据本发明的构思也存在以下可行方案，即：所述超声发生器具有至少两个彼此邻接的或相邻的、拥有在几何形状上彼此不同的焊接面的工作面或者一个作为工作面的焊接面以及一个具有成型的或压印的功能的工作面。因此，彼此邻接的或相邻的工作面不可与沿着超声发生器的圆周面布置并且通过超声发生器的旋转而与配对电极对准的工作面混淆。彼此邻接的或者相邻的工作面中的、相应的所期望的工作面通过沿着超声发生器纵轴线在超声发生器与配对电极之间相对于配对电极的以下区段进行相对的轴向的调节这种方式来选择，所述配对电极的区段应该在焊接时或者在造型时或者在对焊接连接部进行机械上的检验中加以使用。

尤其规定，根据有待焊接的电导体来选择所述配对电极的区段或所述超声发生器的焊接面或者不仅选择砧座（Amboss）的区段而且选择所述焊接面。

在应该强调的改进方案中，本发明规定，在第一焊接过程中用所述配对电极的第一区段将电导体焊接成中间节点，并且在第二焊接过程中将所述中间节点与至少另一个导体和/或另一个中间节点焊接成节点，其中在所述第二焊接过程中使用所述配对电极的与第一区段不同的第二区段和/或使用与在所述第一焊接过程中所使用的焊接面不同的焊接面。

在此，在所述中间节点的位置不变的情况下，能够在使用所述配对电极的第二区段的情况下将这个中间节点与另一个导体和/或另一个中间节点焊接起来。

另一项建议的突出之处在于，在第一焊接过程中，在使用所述配对电极的第一区段的情况下将第一导体焊接成端部节点或贯通节点，而后在使用所述配对电极的与第一区段不同的第二区段的情况下对所述端部节点或贯通节点进行焊接和/或使其变形。

也存在以下可行方案，即：用所述配对电极的第一区段将导体焊接成端部节点，并且用所述配对电极的第二区段将导体焊接成贯通节点。

所述配对电极的工作面也能够如此构成，从而执行压接或切割过程。

所述配对电极的工作面也能够构造为检验元件、例如检验钳，以便能够检验焊接连接部的机械强度。为此，在构造为检验元件的工作面和用作配对元件的超声发生器之间将所限定的检验力导入到焊接连接部中，所述检验力如此之高，从而在焊接连接部无缺陷时不会发生损坏。如果存在有缺陷的焊接连接部，则能够在所述焊接连接部上确定能检测到的变化。

此外应该强调的是，用所述超声发生器的执行成型的或压印的功能的工作面特别是横向于、比如垂直于超声发生器纵轴线将刻槽压印到包围导体的包裹端部中。

根据本发明存在以下可行方案，即：在同一台超声波焊接装置中毫无问题地将具有较小横截面的绞合线与具有较大横截面的绞合线焊接在一起，同时具有最小横截面的绞合线的横截面相对于节点的总横截面具有以下比例，所述比例本身原则上不能或者不一定能特别是为了确定所焊接的导体的数量而实现精确的过程监控。

在焊接具有不同横截面的绞合线之后，根据压缩室的表征的参数能够检验，所需要的数量的绞合线是否被焊接在一起。

所述配对电极-也被称为砧座-和/或超声发生器的区段能够具有不同的结构，由此能够毫无问题地存在同一台机器中不仅焊接贯通节点也焊接端部节点的可行方案。

所述配对电极以及必要时超声发生器的区段能够具有不同的成型部、特别是较细的和较粗的轮廓，从而可以同样无误差地并且可再现地焊接具有小横截面的绞合线和具有大横截面的绞合线，而不需要更换工具或者不必使用不同的超声波焊接装置。

为了确保过程监控，最小绞合线的横截面应该不小于例如节点的横截面的7%。如果例如使用横截面为0.13mm²的绞合线，则按照相应的规则总横截面不允许大于大约1.9mm²。

根据本发明，现在能够将多根具有小横截面的绞合线、例如三根分别具有0.13mm²的横截面的绞合线焊接成中间节点，从而能够因此将中间节点与其他绞合线焊接成具有大约5.6mm²的横截面的节点，而不会在过程监控时产生缺点。然后，为了焊接具有小横截面的绞合线，而使用也被称为砧座的配对电极的、具有较细的结构的区段。然后在与具有较大横截面的绞合线焊接时使用具有较粗的结构的区段。

为了使用不同的区段，根据本发明的理论，能够由能相对于彼此调节的区段来限定具有所期望的结构、即成型部的压缩室。在此也存在以下可行方案，即：在平行于超声发生器的工作面的范围内调节相应的区段，从而提供具有所期望的横截面的压缩室，该压缩室在焊接节点时从四侧被限定。

所述能够相对于彼此调节的区段能够并排地或者上下地布置，其中在并排布置时提供以下优点，即：能够将所述区段分配给所述超声发生器的、不同的分别形成焊接面的区域。

由于所述区段能够具有对称的和不对称的轮廓，因此存在以下优点，即：根据所采用的轮廓，能够在同一台机器中焊接具有相同质量的端部节点或贯通节点。在此，能够使用用于端部节点的不对称的轮廓和用于贯通节点的对称的轮廓。“不对称”意味着，在压缩室的入口侧从所述配对电极的工作面上引出在截面中为弧形的隆起，该隆起朝着超声发生器的方向延伸。然后，隆起和凹处相连接。对于对称的轮廓来说，从所述砧座的工作面上不仅在压缩室入口侧而且在其出口侧都引出相应的弧形的隆起。

当然，也存在将具有对称轮廓的端部节点和贯通节点焊接起来的可行方案。

尤其如果也要焊接端部节点，则根据本发明的应该强调的建议能够使用梯级形的超声发生器，所述梯级本身用作有待焊接的绞合线的端部的止挡。所述超声发生器因此具有两个通过所述梯级来分开的焊接区域，其中一个焊接区域能够被设计用于端部节点的焊接，而另一个焊接区域则能够被设计用于贯通节点的焊接。为所述区域中的每个分配有所述配对电极的能相对于彼此调节的区段之一。

能够毫无问题地执行所谓的双重焊接，其中焊接具有例如3x4mm²横截面的第一节点，该第一节点用作中间节点，以便而后用这个中间节点来焊接另外的绞合线或另一个中间节点。

所述配对电极的至少一个工作面能够具有造型的几何形状，以便例如圆形地焊接导线。

然而，也存在以下可行方案，即：如此在几何上设计工作面，从而能够实现压接或切割功能。

相应地，所述超声发生器除了所述焊接面以外还能够具有如下一个区段，该区段例如用于对包围导体的包裹端部、比如管式电缆接线夹进行机械地造型或压印。为此，尤其设置了所述超声发生器的梳状的或凸耳状的区段，该区段与所述焊接面相邻地延伸，以便在焊接绞合线时同时在包裹端部中、例如在电缆接线夹中成形（einformen）如下凹处，通过该凹处来获得所述包裹端部、例如电缆接线夹与电导体之间的连接的高的机械强度。在此，产生凹处或刻槽的区域、也就是在截面中尤其具有弧形形状的梳状的或者凸耳状的区段应该垂直于所述能够沿着纵轴线方向激励的超声发生器的纵轴线来延伸，而这不是强制性的特征。更确切地说，也能够根据应用领域来选择平行的走向。

同样能够使用扭转式超声发生器。

也用所述梳状的或凸耳状的区段进行焊接。

前述类型的超声波金属焊接装置的突出之处尤其在于：

- 所述配对电极所具有的区段拥有在几何形状上彼此不同的工作面或者所述配对电极由至少两个能够相对于彼此调节的区段所构成，并且所述超声发生器具有至少一个作为焊接面的工作面，或者

- 所述配对电极所具有的区段拥有在几何形状上彼此不同的工作面或者所述配对电极由至少两个能够相对于彼此调节的区段所构成，并且/或者所述超声发生器具有至少两个彼此邻接的或相邻的、拥有在几何形状上彼此不同的焊接面的工作面或者具有一个作为焊接面的工作面和一个拥有补充的造型的或压印的功能的工作面。

在此，也存在以下可行方案，即：所述配对电极的工作面之一作为另外的功能例如执行压接或切割功能或者执行用于检验焊接连接部的强度的功能。为此，从所述工作面例如引出一个逐渐变尖的凸起，该凸起以预先给定的检验力作用于所述焊接连接部。

在改进方案中本发明规定，所述配对电极具有至少两个能够彼此平行且平行于超声发生器的工作面调节的区段，所述区段能够可选地配属于超声发生器的工作面或其中一个工作面。就周边封闭的压缩室而言，所述压缩室由配对电极的区段限定。

在此，所述两个区段能够上下或者并排布置。所述区段也能够伸缩式地相对于彼此来调节。

能调节的区段本身应当通过单独的驱动器件、例如缸来操纵。

尤其规定，至少所述配对电极的工作面具有彼此不同的成型部，其中关于垂直于相应的工作面来延伸的并且沿着压缩室的纵向方向居中地与所述工作面相交的平面优选对称地构造了所述成型部之一并且不对称地构造了另一个成型部或者对称地或者不对称地构造了这两个成型部，但是它们具有彼此不同的结构。

本身、必要时在与之前所描述的特征的组合中有创造性的并且设定保护的是以下可行方案，即：所述超声发生器具有两个焊接面，所述两个焊接面在就高度方面彼此间隔开的并且彼此平行地延伸的平面中延伸。对于作为沿着其纵轴线被置于振动之中的超声发生器的纵向振荡器来说，所述焊接面因此并排地延伸。

为了额外地执行成型的或压印的功能而规定，所述超声发生器的工作面之一具有梳状的或凸耳状的几何形状，所述几何形状的延伸范围平行于或垂直于超声发生器纵轴线来延伸。这尤其适用于管式电缆接线夹的焊接和造型。

呈超声发生器的形式的超声波焊接工具的突出之处尤其在于，所述超声发生器具有两个焊接面，这两个焊接面在就高度方面彼此间隔开的并且彼此平行地延伸的平面中延伸并且彼此邻接。

为了实现另外的功能而尤其规定，所述工作面之一具有梳状的或凸耳状的几何形状，所述几何形状的延伸范围平行于或垂直于超声发生器纵轴线来延伸。

本发明也涉及一种开头所提到的类型的方法，其中为了焊接电导体和/或使其变形，所述配对电极具有一个唯一的工作面并且所述超声发生器具有至少两个工作面，如前面已经解释的那样。

因此，本发明的突出之处也在于一种用于利用至少在高度方面、优选在高度和宽度方面能调节的压缩室来焊接电导体和/或将电导体包围的包裹端部、比如管式电缆接线夹和/或使得其变形的方法，所述压缩室在对置的侧面中由作为第一限制面的超声发生器的区段并且由作为第二限制面的配对电极的至少一个区段所限定并且优选在剩余的侧面中由作为第三限制面的侧向滑动件的区段和作为第四限制面的限制元件的区段所限定，其中为了进行焊接而相对于彼此调节所述配对电极和所述超声发生器，其中作为超声发生器而使用这样的超声发生器，其具有至少两个彼此邻接的或相邻的、拥有在几何形状方面彼此不同的焊接面的工作面或者至少一个作为工作面的焊接面和一个拥有压印或造型的功能的工作面。

附图说明

本发明的其它细节、优点和特征不仅从权利要求、可从权利要求中获知的特征本身和/或组合中得出，而且从下面对可从附图中获知的优选的实施例所作的描述中得出。其中：

图1示出了超声波焊接设备的原理图，

图2示出了具有打开的压缩室的超声波焊接装置的截取部分，

图3示出了在所述压缩室关闭时按照图2的超声波焊接装置连同配对电极的第一区段，

图4示出了在压缩室关闭时按照图2的超声波焊接装置连同配对电极的第二区段，

图5示出了配对电极的第二实施例的原理图，

图6示出了配对电极的第三实施方式的原理草图，

图7a-7c示出了配对电极的第四实施方式的原理草图，

图8示出了超声发生器的第二实施方式的原理图，

图9示出了超声发生器的第三实施方式，

图10示出了超声发生器的第四实施方式，

图11a-d示出了不同横截面的绞合线和这些绞合线的节点，并且

图12a、12b示出了被焊接成端部节点的绞合线。

具体实施方式

在图1中纯原理性地示出了如下一种设备，用该设备借助于超声波对绞合线进行焊接。该组件包括超声波金属焊接装置或焊接机器10，其以常规的方式包括转换器112、可选地包括增压器（Booster）114以及超声发生器116。为所述超声发生器116或其工作面配设有配对电极118、刮削板（Tuschierplatte）119以及侧向滑动件120，如其可由DE 37 19 083C1或WO 95/10866 A1或DE 44 29 684 A1中可获知的那样，在此要明确地参照这些文献的公开内容。能够沿着其纵轴线的方向置于振动之中的超声发生器116或者其工作面或者焊接面、配对电极118、被称为刮削板的限制元件119-该限制元件能够作为单元与所述配对电极118一起来调节并且所述配对电极118能够朝所述侧向滑动件120的方向相对于所述限制元件来移动-以及所述侧向滑动件120限定了在横截面方面能够调节的压缩室，该压缩室在图2至4中设有附图标记42并且有待焊接的绞合线被放入到其中。

所述转换器112通过导线122与发生器（Generator）124连接，所述发生器124本身通过导线126通向PC 128。通过该PC来控制或调节焊接过程。此外，能够输入所述绞合线的焊接参数或者说横截面或者说宽度。也能够调用相应所存储的数值。

此外，能够设置未示出的位移传感器（Wegnehmer），通过所述位移传感器能够在执行焊接之前或者之后获取所述压缩室的高度和/或宽度。这些数值能够推断出关于压实的并且所焊接的绞合线的数量。因此，能够执行过程控制。也能够取代一个或多个用于获取所述压缩室的高度和宽度以及由此横截面的位移传感器而使用其它传感器或者使用其它措施，以便能够以已知的方式推断出所焊接的绞合线的数量。

为了例如在电缆束中过程可靠地并且以在数量方面能检验的方式焊接不同横截面的绞合线，在考虑到图11中的图示的情况下规定，首先应该将绞合线12、14、16彼此间焊接起来，应该将所述绞合线12、14、16在其被除去绝缘部的区域18、20、22中与另外的具有更大的横截面的绞合线28、30的被除去绝缘部的区域24、26材料锁合地连接成例如端部节点或贯通节点32。图11a和11b的比较示出了这一点。因此，首先将无绝缘的（blank）端部18、20、22焊接成第一节点34或中间节点，所述第一节点或中间节点相对于绞合线12、14、16的绝缘部36、38、40以相当大的间距来延伸，以用于避免可能导致单根绞合线18、20、22的金属线损坏的机械负荷。所述绞合线12、14、16、也就是其在无绝缘的端部18、20、22的区域中的相应的金属线或芯线能够比如分别具有0.13mm²的横截面，而没有由此限制根据本发明的理论。如果直接地、也就是在避开中间节点34的情况下将与此相关的绞合线与具有较大横截面、例如0.35mm²的横截面的绞合线28、30焊接在一起，则可能以不能再现的方式从所述压缩室的高度和/或宽度的测量值或所述压缩室的其它表征的参数的测量值中确定，是否对于比如电缆束的按照规范的互连来说所必需的数量的、具有不同横截面的绞合线被彼此焊接在一起。这个缺点通过以下方式得以回避，即：首先将中间节点34-该中间节点的绞合线具有0.39mm²的总横截面-并且而后将该中间节点与绞合线28、30的无绝缘的端部24、26焊接成如下节点32，该节点32原则上在图11d中示出。

通过与此相关的尺寸设计，所述中间节点的横截面大于总横截面的7%并且因此满足相关的工业部门的预先规定。

为了能够在同一个超声波焊接装置中与端部节点32相同地焊接中间节点34，根据按本发明的理论，原则上在图1中示出的超声波焊接装置110的配对电极如此构成，从而提供如下两个区段，所述两个区段分别具有不同尺寸和/或结构的工作面，以便能够可选择地焊接中间节点34或端部节点32。也能够取代端部节点来焊接贯通节点。这要借助于图2至4来说明。从其中可以得知与图1相对应的超声波焊接装置的截取部分。

在图2中示出了具有打开的压缩室42的超声波焊接装置，所述压缩室由超声发生器46的第一限制面44限定，所述超声发生器关于超声发生器头具有如在EP 1 680 254 B1中所描述的那样的构造，在此要明确地参照该文献的公开内容。如果所述压缩室42关闭，那么在与构造为纵向振荡器的超声发生器46的第一限制面44对置的情况下，所述压缩室42由第二限制面48或者50限定，所述第二限制面由配属于所述超声发生器46的配对电极56的第一区段52或者第二区段54构成。下面将详细探讨下面也被称为砧座56的配对电极的区段52、54。

所述压缩室42的第三限制面58通过侧向滑动件60来构成。所述压缩室42的与第三限制面58对置的限制面62由可以被为刮削板64的限制元件所构成。所述刮削板64在附图中作为单元与所述砧座56一起垂直地、也就是说垂直于第一限制面44并且以小的缝隙沿着所述超声发生器46的头部来调节，如由现有技术充分已知的那样。

所述压缩室42具有矩形的横截面，该横截面具有敞开的端面，所述端面被压缩室42的纵轴线穿过。

根据本发明，所述配对电极56由第一或下面的区段54和第二或上面的区段52组成，所述第一区段和第二区段在使用时具有横向于压缩室42的纵轴线彼此不同的宽度。因此，存在着没有问题地对不同横截面的绞合线进行焊接的可行方案。在此，所述第一区段54的工作面50与所述第二区段52的工作面48相比具有更小的宽度并且因此具有更小的横向于压缩室42的纵轴线以及由此横向于超声发生器46的纵轴线的延伸范围。为此，所述第一区段54具有如下凸起，该凸起在平行于限制面44的截面中具有矩形形状并且面向超声发生器46的用作焊接面或工作面的第一限制面44。因此，所述凸起66的平行于第一限制面44延伸的面（配对电极56的区段54）构成所述砧座56的第一工作面50。如果根据图4的图示，未示出的绞合线端部18、20、22被引入到压缩室42中并且所述压缩室42在圆周侧被封闭，则用所述第一工作面50 将所述绞合线12、14、16、也就是其无绝缘的端部28、30、32焊接成中间节点34。然后，将所述砧座56朝超声发生器46、即压缩室42的第一限制面44的方向调节，以便在超声发生器46沿着纵向方向、也就是沿着纵向振动受到激励时并且同时在通过砧座56将力加载到绞合线12、14、16上将这些绞合线焊接成中间节点34。所述超声发生器46的焊接面处于振动波腹（Schwingungsbauch）中。在关闭压缩室42之前，所述侧向滑动件60已经在必需的范围内被朝刮削板64、也就是第四限制面62的方向调节，如对于超声波金属焊接装置中的能够在高度和宽度方面调节的压缩室而言充分已知的那样。

然后，将同样被焊接成中间节点的绞合线12、14、16或多个相应的绞合线单元与具有较大横截面的其它绞合线、也就是在该实施例中与绞合线28、30一起放入到同一超声波焊接装置的重新打开的压缩室42中，以便在第一区段54缩回时对按照图l0d的节点32进行焊接。所述压缩室的关闭根据之前所作的解释来进行，其中所述第一区段54以其端面68与第四限制面62对齐地延伸，如从图3中得出的那样。所述端面68在这种情况下形成第四限制面。因此，所述第二区段52的工作面48伸出超过端面68，所述工作面因此是焊接过程中的有效的工作面。

也能够取代多根具有大横截面的绞合线而使用一个或多个绞合线单元或中间节点。

因此，根据本发明而提供如下压缩室42，该压缩室能够可选地通过砧座56的区段52、54之一来封闭，其中所述区段52、54具有彼此不同的工作面48、50，以便能够根据有待焊接的绞合线的横截面进行按照规范的材料锁合的连接，所述材料锁合的连接不会导致绞合线的金属线的损坏。在此，所述中间节点34相应于按照图11a、11b的图示与绝缘部36、38、40隔开地构成，以便在相对于绝缘部36、38、40的过渡区域中避免裸露出的芯线的机械负荷，否则所述机械负荷可能导致断裂。

彼此不同的工作面包括不同的成型部或不同的面状的延伸部或包括这二者。

如果根据图2至4的图示以区段52、54为出发点的工作面48、50平行于超声发生器46的形成压缩室42的第一限制面44的工作面或焊接面来定向，那么由多个区段构成的配对电极的一个区段也能够具有与此不同的几何形状。这应该借助于图12a、12b来说明。因此，根据图12a将绞合线72、74、76的自由端部焊接成端部节点70，以便而后将刻槽78引入到这个端部节点中，从而提高强度。这能够通过下面的或者第一区段54来实现，所述第一区段的面向超声发生器46的侧面具有如下凸起，该凸起在截面中具有弓形几何形状，以便由此将在截面中为弧形的刻槽78压印在端部节点70中，其横向于绞合线72、74、76的纵向方向来延伸。

所述区段52、54在一定程度上构造为滑动件，所述滑动件能够彼此平行地并且平行于由超声发生器46提供的第一限制面44来调节。在此，所述下面的区段54能够在受引导的情况下被所述刮削板64所容纳。如果要与所述第一区段54焊接在一起或执行造型，则优选将所述第一和第二区段54、52作为单元来调节，如从图4中得出的那样。

如果借助于实施例解释了所述区段52、54的工作面彼此不同，那么，即使所述工作面具有相同的几何形状或延伸范围，那当然也没有脱离本发明。

如果按照图2-4的实施例所述砧座56的区段52、54上下布置，则也毫无问题地存在并排布置所述区段的可行方案，如可以纯示范性地由图5得知的那样。

因此，所述配对电极、即所述砧座156具有能够在一个平面中调节的第一区段152和第二区段154。所述区段152、154能够在压缩室侧具有不同的轮廓，所述轮廓被确定用于焊接端部节点或贯通节点。

在实施例中，所述砧座156的区段152具有对称的成型部，也就是说所述工作面158的结构相对于平面160对称地构成，所述平面160垂直于所述工作面158并且居中地在所述区段152的侧面172、174之间延伸。相对于此，所述区段154拥有如下工作面176，该工作面不对称并且因此被确定用于对端部节点进行焊接。

由图6可以得知砧座256的另一实施方式，该砧座由第一区段252和第二区段254所构成，所述第二区段能够伸缩式地相对于所述第一区段252来调节，也就是说能够移入到所述第一区段252中或者从其中移出。所述区段252、254的在附图中示出的下侧面258、260形成工作面。

在图7a-7c中示出了配对电极356的另一实施方式，该配对电极如此构成，从而产生对焊接连接部的质量进行检验的可行方案。为此，所述配对电极356具有如下区段358，该区段尤其能够伸缩式地相对于配对电极的基体360移动并且在其面向超声发生器346的焊接面的下侧面362上具有如下凸起364，该凸起在该实施例中构造为逐渐变尖的结构。现在，所述凸起364能够安放到被放置在超声发生器的表面上的焊接连接部上并且以预先给定的检验力作用到所述焊接连接部上。根据焊接连接部的可检测的变化，然后能够评估，所述焊接连接部是符合规范还是有缺陷。所述基体360本身又能够以其下侧面368在有待执行的焊接中用作工作面。

不仅仅所述配对电极或者所述砧座而且所述超声发生器也能够具有多个拥有不同造型或几何形状的区段。这要借助于图8-10来解释。

在图8的实施例中，以截取部分纯原理性地示出了构造为纵向振荡器的超声发生器146，对于该超声发生器来说在其具有焊接面的超声发生器头部中构造有如下两个区段148、150，这两个区段通过梯级166来彼此分开。所述区段148、150提供如下工作面162、164，所述工作面彼此间隔开并且在平行延伸的平面中延伸。在此，所述区段148的工作面或焊接面162具有对称的成型部，而所述区段150的工作面164则具有非对称的成型部，如通过波浪结构所说明的那样。在所述工作面162、164之间延伸的梯级166在此能够用作用于绞合线端部的止挡，其应该借助于工作面或焊接面154的非对称的成型部来焊接。

所述区段148、150以及因此所述工作面162、164沿着超声发生器146的纵向方向彼此邻接。

如果要对贯通节点进行焊接，则使用所述焊接面或工作面162，在分配按照图5的砧座156时使所述区段152对准所述焊接面或工作面162。相对于此，如果要借助于所述工作面164对端部节点进行焊接，则使用所述区段154。

然而，应该注意，也能够焊接具有对称轮廓的端部节点。

由图9可得知超声发生器246的另一实施方式，所述超声发生器在头部侧具有两个区段248、250。所述区段248拥有如下工作面254，该工作面构造为焊接面并且具有所期望的成型部。所述区段250具有梳状的或凸耳状的几何形状，也就是说在截面中具有弧形形状，以便例如在焊接绞合线的期间同时在焊接期间在包围所述绞合线的包裹端部、例如管式电缆接线夹中压入刻槽，以便提高机械强度。在图8的实施例中，相应的区段250垂直于超声发生器256的纵轴线来延伸。

按照图10的实施例的超声发生器346具有一个拥有被确定用于焊接的工作面354的第一区段348和一个被确定用于焊接和压印的第二区段350，以便因此根据图9例如将刻槽压入到金属的包裹端部、比如管式电缆接线夹中。在此，所述凸耳状的或梳状的区段350的纵轴线沿着超声发生器346的纵轴线方向延伸。

基于根据本发明的理论，提供一种特别是呈绞合线焊接机的形式的超声波金属焊接设备，该超声波金属焊接设备具有多构件式的砧座，其中使用对于所规定的焊接过程来说得到优化的区段。在此，所述砧座的区段能够彼此上下、并排或嵌套地布置。所述区段的工作面能够具有条纹或几何形状，以便执行附加的功能、例如压接或切割或对于焊接连接部的检验。

也存在着构造具有多个形成工作面的区段的超声发生器的可行方案，其中用最佳地适合于焊接过程的区段来焊接。也能够构造用于造型、比如压印的工作面。

基于根据本发明的理论，能够用同一台机器来焊接以下节点，所述节点否则不能制成或者只有在更换工具之后或者在依次使用不同的焊接机时才能制成。

存在着优化节点特性的可行方案。

能够使用梯级形的超声发生器，其中所述超声发生器的一个区段用于焊接端部节点，而另一个区段则用于焊接贯通节点。在所述区段之间延伸的梯级能够额外地用作从有待焊接的导体至端部节点的止挡。

也存在着以下可行方案，即：在焊接端部节点或贯通节点时确保至少额外地压紧否则经常存在的、在超声波焊接之后未被焊接的导线端部或突出的单根芯线。因此，能够用第一区段来焊接端部节点或贯通节点本身，以便而后用另一个区段来至少压紧导线端部。

如果优选所述配对电极的区段能够相对于彼此调节，那么，即使一个配对电极具有至少两个构成一个单元的、拥有彼此不同的工作面的区段，其中一个工作面尤其能够用于焊接并且另一个工作面能够用于造型，那也不偏离本发明。

Claims (23)

1.方法，该方法用于利用至少在高度方面、优选在高度和宽度方面能够调节的压缩室（42）对电导体（18、20、22、24、26）和/或将所述电导体（18、20、22、24、26）包围的包裹端部、比如管式电缆接线夹进行焊接和/或使其变形，所述压缩室在对置的侧面中由作为第一限制面（44）的超声发生器（46、146、246、346）的区段并且由作为第二限制面（48、50）的配对电极（56、156、256、356）的至少一个区段所限定并且优选在剩余的侧面中由作为第三限制面（58）的侧向滑动件（60）的区段并且由作为第四限制面（62）的限制元件（64）的区段所限定，其中为了进行焊接而相对于彼此来调节所述配对电极和所述超声发生器，

其特征在于，

作为配对电极（56、156、256）来使用这样的配对电极，该配对电极具有在几何形状方面彼此不同的工作面的区段或者由至少两个能够相对于彼此调节的区段（52、54、152、154、252、254）所构成，并且作为超声发生器（46、146、246、346）来使用这样的来自以下组别的超声发生器，所述组别具有一个作为焊接面（44）的工作面、至少两个彼此邻接的或相邻的拥有在几何形状方面彼此不同的焊接面（162、164）的工作面、至少一个作为工作面的焊接面（254、354）和一个拥有压印的或造型的功能的工作面（250、350）。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

根据有待焊接的电导体（18、20、22、24、26）来选择所述配对电极（56、156、256）的区段（52、54、152、154、252、254）或所述超声发生器（46、146、246、346）的焊接面（44、254、354）或者选择不仅砧座的区段而且所述焊接面。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

在第一焊接过程中用所述配对电极（56）的第一区段（54）将电导体（18、20、22）焊接成中间节点（34），并且在第二焊接过程中将所述中间节点与至少另一个导体（24、26）和/或另一个中间节点焊接成节点（70），其中在所述第二焊接过程中使用所述配对电极的与第一区段不同的第二区段（52）和/或使用与在所述第一焊接过程中不同的焊接面或焊接面区域。

4.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，

其特征在于，

在所述中间节点（34）的位置不变的情况下，在使用所述配对电极（56、256）的第二区段（52）的情况下将所述中间节点与所述另一个导体（24、26）和/或所述另一个中间节点焊接起来。

5.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，

其特征在于，

在第一焊接过程中借助于所述配对电极（56）的第一区段（54）将第一导体（18、20、22）焊接成端部节点（34），然后在使用所述配对电极的与第一区段不同的第二区段（52）的情况下对所述端部节点（34）进行焊接和/或使其变形。

6.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，

其特征在于，

用所述配对电极（156）的第一区段（154）将导体焊接成端部节点并且用所述配对电极的第二区段（152）将导体焊接成贯通节点。

7.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，

其特征在于，

借助于所述配对电极的工作面之一来压接或切割。

8.至少根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

用所述配对电极（356）的区段（358）来执行焊接连接部检验。

9.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，

其特征在于，

用所述超声发生器（246、346）的具有造型的或压印的功能的工作面（250、350）特别是以横向于、比如垂直于超声发生器纵轴线延伸的方式朝将导体包围的包裹端部、比如管式电缆接线夹中压印出刻槽。

10.超声波金属焊接装置，该超声波金属焊接装置具有优选在高度和宽度方面能够调节的压缩室（42），所述压缩室在对置的侧面中由作为第一限制面（44）的超声发生器（46、146、246、346）的区段并且由作为第二限制面的配对电极（56、156、256、356）的至少一个区段限定并且必要时在剩余的侧面中由作为第三限制面（58）的侧向滑动件（60）的区段并且由作为第四限制面（62）的限制元件（64）的区段来限定，其中为了关闭或者打开所述压缩室而在所述配对电极和所述超声发生器之间进行相对运动，

其特征在于，

- 所述配对电极（56、156、256）具有带有在几何形状方面彼此不同的工作面的区段或者由至少两个能够相对于彼此调节的区段（52、54、152、154、252、254）所构成，并且所述超声发生器（46）具有作为焊接面的工作面，或者

- 所述配对电极（56、156、256）具有带有在几何形状方面彼此不同的工作面的区段或者由至少两个能够相对于彼此调节的区段（52、54、152、154、252、254）所构成，并且/或者所述超声发生器（146、246、346）具有至少两个彼此邻接的或相邻的、带有在几何形状方向彼此不同的焊接面的工作面（162、164）或者具有作为焊接面的工作面和带有造型的或压印的功能的工作面（250、350）。

11.根据权利要求10所述的超声波金属焊接装置，

其特征在于，

所述配对电极的工作面之一执行不取决于焊接的功能、特别是压接或切割功能。

12.根据权利要求10或11所述的超声波金属焊接装置，

其特征在于，

所述配对电极（56、156）具有至少两个能够相对于彼此平行地并且平行于超声发生器（46、146、246、346）的工作面（44、162、164、254、354）调节的区段（52、54、152、154、252、254），所述区段可选地限定所述压缩室。

13.根据权利要求10至12中至少一项所述的超声波金属焊接装置，

其特征在于，

两个区段（52、54、152、154）上下地或者并排地布置。

14.根据权利要求10至13中至少一项所述的超声波金属焊接装置，

其特征在于，

所述区段（252、254）能够伸缩式地相对于彼此调节。

15.根据权利要求10至14中至少一项所述的超声波金属焊接装置，

其特征在于，

所述区段（52、54、152、154、252、254）能够通过分开的驱动器件、例如缸来操纵。

16.根据权利要求10至15中至少一项所述的超声波金属焊接装置，

其特征在于，

至少所述配对电极（156）的工作面（158、176）具有彼此不同的成型部，其中关于垂直于相应的工作面来延伸的并且居中地沿着所述压缩室的纵向方向与所述工作面相交的平面（160）优选所述成型部之一对称地构成并且另一个成型部不对称地构成，或者所述两个成型部对称地或不对称地设有彼此不同的结构。

17.根据权利要求10至16中至少一项所述的超声波金属焊接装置，

其特征在于，

所述超声发生器（146）具有两个焊接面（162、164），所述焊接面在就高度方面彼此间隔开的并且彼此平行地延伸的平面中延伸并且彼此邻接或者直接相邻。

18.根据权利要求9至16中至少一项所述的超声波金属焊接装置，

其特征在于，

所述超声发生器（246、346）的工作面（250、350）之一具有梳状的或凸耳状的、在截面中为弧形的几何形状，该几何形状的延伸范围平行于或垂直于超声发生器纵轴线来延伸。

19.呈配对电极的形式的超声波焊接工具，

其特征在于，

所述配对电极（56、156、256）具有至少两个拥有在几何形状方面彼此不同的工作面（158、176）的区段（52、54、152、154、252、254）或者两个能够相对于彼此调节的区段。

20.根据权利要求19所述的超声波焊接工具，

其特征在于，

所述能调节的区段（52、54、152、154、252、254）并排地或者上下地布置或者能够伸缩式地相对于彼此调节。

21.根据权利要求19和20中至少一项所述的超声波焊接工具，

其特征在于，

所述配对电极（356）的区段（358）具有适合于进行焊接连接部检验的元件、比如凸起（364）。

22.根据权利要求19或21中至少一项所述的超声波焊接工具，

其特征在于，

所述工作面（158、176）具有彼此不同的成型部。

23.呈超声发生器的形式的超声波焊接工具，

其特征在于，

所述超声发生器（146）具有至少两个焊接面（162、164），其中所述焊接面在就高度方面彼此间隔开并且彼此平行地延伸的平面中延伸并且彼此邻接或者彼此间隔开，并且/或者所述焊接面（250、350）之一具有梳状的或者凸耳状的几何形状，所述几何形状的延伸范围平行于或者垂直于超声发生器纵轴线来延伸。

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