JP7416562B2 - デュアル・カム・サーボ溶接スプライサ - Google Patents
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Description
本出願は、2017年9月15日に出願された米国特許仮出願第62/558,975号明細書の利益を主張するものである。
該当なし。
1)力目標ステップ・サイズが、0から、使用されることになる最大力、この場合、1150N(整数ステップ・サイズに対して切り上げられる)までの、25の値に対して算出される。
2)システムは、アンビル間の間隙に何もない状態で、実行された。
3)力制御目標は、所望の力に設定され、測定された力および測定された高さは、短時間収集され、平均され、このテーブルに保存される。
1.超音波振動の振幅、溶接に加えられる力、および伝達されることになるエネルギーの量を定義する。溶接機は、所望のエネルギーを溶接に伝達するために必要である限り、動作する。これは、ワイヤ・スプライス溶接の「溶接対エネルギー」モードである。
2.超音波振動の振幅、溶接に加えられる力、および溶接機がどれくらい長く実行されるべきかを定義する。溶接機は、時間単位で実行され、溶接に伝達されるエネルギーの量は、主に、ホーンとアンビルとの間に加えられている力に依存する。これは、「溶接対時間」モードである。
1)700Nの力でワイヤが圧縮され、250ミリ秒のタイマが開始される。
2)タイマの期限が切れると、第2のステップが処理される-次いで、力が500Nに低減される。これは、振幅が定義された状態を伴う第1のステップであるので、このステップの力が達成されると、開始高さ測定が行われる。この開始高さは、製法の予想開始高さと比較される。この予想開始高さからの逸脱は、ワイヤもしくはワイヤ・ストランドが溶接部から失われているまたは溶接部に間違ったワイヤがあることを示す。測定値が許容可能な制限の範囲内である場合、超音波発生器が40umの振幅でオンにされ、500ミリ秒タイマが開始される(そうでない場合、溶接が中止され、警告される)。
3)タイマの期限が切れると、第3のステップが処理される-力が750Nに増加され、超音波振幅が26umに減少され、400ミリ秒タイマが開始される。
4)タイマの期限が切れると、第4のステップが処理される-力の目標が1550Nに変更され、超音波振幅が20umに減少される。次のステップは0.0の振幅を有するので、溶接が完了し、超音波が遮断されるまで、タイマは開始されず、システムは、このステップの力および振幅にとどまる。
5)溶接が完了すると、最後のステップが処理される-振幅が定義されていないので、保持ステップである-力は500Nに減少され、500ミリ秒の間保持される。
6)最後のステップのタイマの期限が切れると、力により補償された高さ測定が行われ、この溶接に対する予想高さに対して検査される。予想溶接高さからの逸脱は、不完全な溶接を検出するために使用可能である。
I.最初に、幅アンビル84は、後退された解放位置にある。これは、オペレータが、ワイヤを互いに重ねてローディングする助けとなる。高さアンビル88も、解放位置にあり、ワイヤを位置決めするための明らかな入口を与えるために後退される。これが、開放アパーチャ・モードである。
II.閉鎖アパーチャ・モードでは、ワイヤはすべて、閉じられた溶接エリア内に含まれる。高さアンビル88は、シリンダ・アセンブリ136がアンビル84と接触することによって、移動させられる。溶接エリアは、すべてのワイヤ・ストランドがエリア内にとどまり、ストランドが、対向するアンビル面の間に滑らないように、幅アンビル84を最終溶接位置に移動させる前に閉じられてよい。
III.幅アンビル84は、最終溶接幅位置に移動されている。幅アンビル84は、高さアンビル88を押し返す。空気圧シリンダ・アセンブリ136は依然として作動されているが、空気が圧縮可能であるので、高さアンビル88が後ろに移動することを可能にするであろう。2つのアンビル面同士の密接な接触は、ワイヤ・ストランドのすべてを溶接エリア内に保つために必要とされるが、偶然にもツーリング面同士では必要とされない。
IV.高さアンビル88は、ワイヤ・ストランドを圧縮するために下方に移動する。溶接加圧力ロード・セル118が、加えられた力を報告し、移動の下方速度が減少すると、開始溶接高さが決定され、品質要件に適合するために評価される。開始高さが制限内である場合、溶接が始まる。溶接の終了時に高さが再度測定され、高さが制限内である場合、高さアンビル88および幅アンビル84がローディング位置に戻り、サイクルが終了する。
Claims (9)
- 接合されることになる金属ピースが、前記金属ピースが圧縮性高さアンビルおよび調整可能な幅アンビルを通じて圧力をかけられる溶接物ゾーン内に置かれ、超音波スタックのソノトロードとの密接な接触がなされる、超音波溶接装置内で、改良が、
第1の電気モータが、前記金属ピースの超音波溶接に対して圧縮力を起こすために前記高さアンビルの移動を作動すること、及び
前記第1の電気モータによって作動される第1のカム・アセンブリである枢動高さカム・アセンブリを含み、
前記高さアンビルが前記枢動高さカムによって下方に引っ張られると、前記枢動高さカムは上方に曲げられ、それによって、前記圧縮力を測定するロード・セル・センサの圧縮が引き起こされる、改良された装置。 - 前記センサがロード・セルであり、前記ロード・セル・センサのたわみと、移動を作動する前記第1の電気モータ内での失われた動きとを補償するソフトウェア・アルゴリズムをさらに備える、請求項1に記載の改良された装置。
- 溶接中に前記変調された圧縮力と同期した前記ソノトロードの超音波振幅を制御するためのコントローラをさらに備える、請求項1に記載の改良された装置。
- 溶接前および溶接中に前記幅アンビルを位置決めするための第2の電気モータをさらに備える、請求項1に記載の改良された装置。
- (a)第1のカム・アセンブリである枢動高さカム・アセンブリを作動させ、高さアンビルに、複数の圧縮力を空の溶接物ゾーンに加えさせるように、第1の電気モータを作動し、前記高さアンビルが前記枢動高さカムによって下方に引っ張られると、前記枢動高さカムは上方に曲げられ、それによって、前記圧縮力を測定するロード・セル・センサの圧縮が引き起こされる、ステップと、
(b)前記複数の圧縮力の各々に対して前記ロード・セル・センサを用いて前記空の溶接物ゾーンに加えられた力を測定するステップと、
(c)コントローラを用いて、前記複数の圧縮力の各々に対して前記第1の電気モータの位置エンコーダから測定された高さを受け取るステップと、
(d)前記加えられた力とステップ(a)において決定された高さ補償とを相関させるテーブルを作成するステップと、
(e)前記テーブルを記憶するステップと
を含む、超音波溶接装置を較正する方法。 - (a)第1のカム・アセンブリである枢動高さカム・アセンブリを作動させ、高さアンビルに、溶接されることになる複数のワイヤを含む超音波溶接機の溶接物ゾーンに圧縮力を加えさせるように、第1の電気モータを作動し、前記高さアンビルが前記枢動高さカムによって下方に引っ張られると、前記枢動高さカムは上方に曲げられ、それによって、前記圧縮力を測定するロード・セル・センサの圧縮が引き起こされる、ステップと、
(b)前記ロード・セル・センサを用いて前記溶接物ゾーンに加えられた力を測定するステップと、
(c)コントローラを用いて、前記第1の電気モータの位置エンコーダから測定された高さを受け取るステップと、
(d)前記溶接物ゾーンに加えられた力と複数の圧縮力の各々に対して測定された高さとを相関させる記憶された高さ補償データにアクセスすることによって、前記コントローラを用いて高さ較正係数を決定するステップと、
(e)前記測定された高さおよび前記決定された高さ較正係数に基づいて、前記溶接されることになる複数のワイヤの実際の高さを決定するステップと
を含む、超音波溶接の方法。 - (a)コントローラによって、溶接作業を定義する力、持続時間、および振幅の組み合わせのあらかじめ定義されたシーケンスを受け取るステップであって、力および振幅の各組み合わせが、対応する持続時間までの間、順次適用される、ステップと、
(b)第1のカム・アセンブリである枢動高さカム・アセンブリを作動させ、高さアンビルに、定義された溶接作業に基づいて溶接されることになる複数のワイヤを含む超音波溶接機の溶接物ゾーンに圧縮力を加えさせるように、第1の電気モータを作動し、前記高さアンビルが前記枢動高さカムによって下方に引っ張られると、前記枢動高さカムは上方に曲げられ、それによって、前記圧縮力を測定するロード・セル・センサの圧縮が引き起こされる、ステップと、
(c)前記定義された溶接作業に基づいて、前記溶接されることになる複数のワイヤに振動を加えるように、超音波スタックのソノトロードを作動させるステップと、
(d)前記ロード・セル・センサを用いて前記溶接物ゾーンに加えられた力を測定するステップと、
(e)コントローラを用いて、前記第1の電気モータの位置エンコーダから測定された高さを受け取るステップと、
(f)前記溶接物ゾーンに加えられた力と複数の圧縮力の各々に対して測定された高さとを相関させる記憶された高さ補償データにアクセスすることによって、前記コントローラを用いて高さ較正係数を決定するステップと、
(g)前記測定された高さおよび前記決定された高さ較正係数に基づいて、前記溶接されることになる複数のワイヤの実際の高さを決定するステップと、
(h)前記溶接されることになる複数のワイヤの前記決定された実際の高さが、前記溶接作業によって定義された目標端高さの定義された許容差の範囲内であるとき、前記溶接作業を中断するステップと
を含む、超音波溶接の方法。 - 前記溶接されることになる複数のワイヤの前記決定された実際の高さが目標開始高さ範囲から外れるとき、前記溶接作業を中止するステップをさらに含む、請求項7に記載の方法。
- 前記溶接されることになる複数のワイヤの前記決定された実際の高さが、現在の力および振幅の組み合わせに対する目標高さに合うとき、前記あらかじめ定義されたシーケンスの次の力および振幅の組み合わせへ進むステップ
をさらに含む、請求項7に記載の方法。
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