RS57769B1 - Uređaj za zavarivanje električnih provodnika - Google Patents

Description

Opis pronalaska

[0001] Ovaj pronalazak se bavi uređajem za spajanje provodnika šipkastog odnosno štapićastog oblika zavarivanjem, koji sadrže spoljnu izolacionu opnu, koji sadrže krajeve koji su oslobođeni od izolacione opne, čija je dužina definisana aksijalnom završnom površinom opne, i koji sadrži prostor za kompresiju u kome se polažu delovi provodnika koje treba spojiti zavarivanjem, gde je prostor za kompresiju u prvom osnom pravcu ograničen sa dve suprotne strane radnom površinom sonotrode koja prenosi ultrazvučne vibracije, i njoj suprotnom površinom kontraelektrode, tako i u drugom osnom pravcu kliznim elementom i graničnom površinom jednog graničnog elementa, gde prostor za kompresiju sadrži barem jedan mehanički element za vođenje, koji je sa strane pozicioniran prema kliznom elementu i relativno ka kliznom elementu pomerljiv u drugom osnom pravcu, i gde element za vođenje sadrži jednu ivicu za upravljanje odnosno za pozicioniranje provodnika u drugom osnom pravcu relativno prema graničnoj površini graničnog elementa.

[0002] Jedan uređaj spomenutog tipa je poznat iz EP 1765545 A1. Pre sprovođenja ultrazvučnog postupka zavarivanja provodnici koji se trebaju spojiti su postavljeni sa svojim završnim delovima u prostor za kompresiju na takav način, da završni segmenti provodnika sa odsecima, koji odslikavaju vezne delove spojeva sa vibracijama od strane sonotrode, u šipkastom aranžmanu koji se preklapaju i paralelno su usmereni i pozicionirani ka kliznom elementu granične površine. Da bi se postiglo ispravno relativno pozicioniranje prema graničnoj površini, klizni element pomenutog uređaja je opremljen sa elementom za vođenje koji je postavljen sa strane kliznog elementa, koji je pozicioniran i u drugom osnom pravcu, dakle paralellno putanji kliznog elementa, gde svaki sadrži ivicu za vođenje, koja se nagnuto prostire u pogodnoj formi prema graničnoj površini graničnog elementa, tako da ivice elementa za vođenje zajedno sa graničnom površinom graničnog elementa čine jedno udubljenje V-oblika, koje kod umetanja provodnika u otvoreni prostor za kompresiju služi da izvrši željeno jednoznačno pozicioniranje ogoljenih delova provodnika u drugom osnom pravcu.

[0003] Različito od prethodno opisane pomoći u pozicioniranju za korektno pozicioniranje ogoljenih delova provodnika u drugom osnom pravcu je korektno pozicioniranje ogoljenih krajeva provodnika u kompresionom prostoru u podužnoj osi provodnika, dakle u trećem osnom pravcu, takvo, da se prilikom naknadnih vibracija segmenti za spajanje odražavaju u željenoj dužini, i da je sve zavisno od veštine osobe koja je položila provodnik u prostor za kompresiju.

[0004] Zbog ovoga je moguće, da se na kraju krajeva, proizvode spojevi sa manama ili da u najmanju ruku pravilna proizvodnja ne može biti osigurana, odnosno da se ne održavaju zadate granice u smislu geometrijskih parametara spojeva, a pre svega dužine spojenih površina spojeva.

[0005] Cilj ovog pronalaska, je da poboljša završni kvalitet prilikom izvođenja spojeva ultrazvučnim zavarivanjem.

[0006] Ovaj zadatak se ovde rešava uređajem čiji odlike su spomenute u patentnom zahtevu 1.

[0007] Kod uređaja u smislu ovog pronalaska, mehanički element za vođenje je opremljen sa jednom zaustavnom ivicom za aksijalno pozicioniranje završne površine opne, gde je razmak završne ivice od radne površine sonotrode tako izabran, da se prilikom dodira krajnje površine opne sa zaustavnom ivicom i u trećem osnom pravcu usmerenog ogoljenog kraja paralelno sa radnom površinom sonotrode i graničnom površinom graničnog elementa, ogoljeni deo prostire sa definisanom dužinom unutar prostora za kompresiju.

[0008] Uređaj u smislu ovog pronalaska omogućuje, da osoba koja polaže ogoljene delove provodnika u otvoreni prostor za kompresiju, samo mora još na to paziti da se završne površine provodnika dodiruju sa zaustavnim ivicama mehaničkih elemenata za vođenje, da bi se osiguralo, da ogoljeni deo provodnika sa odsekom definisane dužine ulazi u prostor za kompresiju.

[0009] Pozicioniranje provodnika u pravcu podužne ose samim tim više nije zavisno od optičke procene osobe koja upravlja mašinom, već je uz pomoć zaustavne ivice podesivo na ponovljiv način.

[0010] Kod provodnika koji se jedan sa drugim spajaju zavarivanjem, kod uređaja u smislu ovog pronalaska radi se po pravilu o provodnicima štapićastog odnosno šipkastog oblika. Uglavnom su njihove dimenzije definisane prostiranjem po dužini, a savitljivost im je niska. I dokle god nema nekog radijalnog opterećenja na provodniku, uprkos njihovoj fleksibilnoj strukturi oni će zadržati svoju dužinu u pravcu svog prostiranja. Takvi provodnici mogu na primer da budu napravljeni kao izolovana upletena tanka žica, a struktura žice, može biti napravljena od većeg broja tankih žica koje mogu biti sastavljene kao paketi tankih žica. Takvi provodnici onda mogu biti položeni u prostor za kompresiju.

[0011] Od prednosti je da je zaustavna ivica debljine manje od 2 mm, tako da je željeno dejstvo zaustavne ivice dato i dalje kao otpor prema aksijalnom pomeranju krajnje površine opne preko završne ivice, ako je provodnik sa niskim relativnim nagibom u odnosu na zaustavnu ivicu pomerljiv u pravcu prema završnoj ivici. U osnovi ovde važi da što je niža debljina zaustavne ivice, to je izraženije dejstvo zaustavljanja. Čak i onda, kada zbog posebno male debljine sloja opne, sama krajnja površina opne na minimalnom razmaku stoji prema ogoljenoj površini provodnika, tako da se taj razmak već i pri malom relativnom nagibu ka graničnoj ivici preko ivice sa značajno većom debljinom ivice pomalo može preći.

[0012] Posebno je poželjna izvedba debljine ivice, koja je manja od 1,5 mm ili čak i manja 1 mm, gde izbor debljine ivice predstavlja kompromis između, sa jedne strane željenog dejstva prilikom zaustavljanja i sa druge strane potrebe da se spreči opasnost od povrede operatora mašine prilikom previše male debljine, tačnije pri oštrim zaustavnim ivicama.

[0013] Posebno je od prednosti, kada je zaustavna ivica izvedena kao ivica mehaničkog elementa za vođenje, tako da je ivica elementa za vođenje onda izvedena sa odgovarajućom dvostrukom funkcijom.

[0014] Kada je element za vođenje opremljen sa pomoćnim uređajem koji omogućuje pozicioniranje zaustavne ivice prema radnoj površini sonotrode u trećem osnom pravcu, moguće je na komforan ili posebno vremenski štedljiv način promenljivo podešavati dužinu odseka kojim se ogoljeni deo ubacuje u prostor za kompresiju.

[0015] Ako pomoćni uređaj za pozicioniranje sadrži mehanizam za uparivanje elementa za vođenje i kliznog elementa, moguće je izvesti da se podešavanje pozicioniranja završne ivice vrši preko podešavanja elementa za vođenje prema kliznom elementu.

[0016] U slučaju, ako su zaustavne ivice postavljene na zaustavnom telu pozicioniranom na jednom elementu za vođenje, moguće je podešavati željenu poziciju zaustavne ivice u datom slučaju preko izmene zaustavnog tela.

[0017] Preporučene izvedbe uređaja će detaljnije biti objašnjene pomoću slika.

[0018] Slike prikazuju sledeće:

Slika 1. Pogled spreda na prostor za kompresiju uređaja za spajanje ultrazvučnim zavarivanjem sa dva štapićasta dela za spajanje provodnika poređana jedan preko drugog koje međusobno treba spojiti zavarivanjem;

Slika 2. Pogled sa visine na prikazani prostor za kompresiju iz slike 1.

Slika 3. Pogled na presek definisan presečnim linijama III-III prikazanog prostora za kompresiju iz slike 1.

Slika 4. Prostor za kompresiju iz slike 1 u zatvorenom stanju.

Slika 5. Pogled sa strane na element za vođenje.

Slika 6. Pogled sa visine na element za vođenje predstavljen na slici 5.

Slika 7. Izometrijski prikaz elementa za vođenje predstavljenog na slici 5.

Slika 8. Alternativna izvedba elementa za vođenje u izometrijskom prikazu.

Slika 9. Prostor za kompresiju sa elementom za vođenje u izometrijskom prikazu.

Slika 10. Principijelni prikaz jednog uređaja za ultrazvučno zavarivanje.

[0019] Slika 10 prikazuje principijelnu postavku komponenata uređaja 10 za ultrazvučno zavarivanje, konvertera 12, pojačivača 14 kao i sonotrode 16. Sonotroda 16 odnosno jedna njoj dodeljena kontraelektroda 21 zajedno ograničavaju, kao što je posebno prikazano na slici 1, u prvom osnom pravcu (z-osa) prostor 18 za kompresiju, koji je podesiv po visini i širini, da bi se presek prostora 18 za kompresiju mogao podesiti prema broju odnosno preseku električnih provodnika koje treba zavariti jedne sa drugima. Konverter 12 je povezan preko kabla 11 sa generatorom 13, koji je sa svoje strane preko kabla 15 povezan sa računarom 17, na kome se mogu uneti parametri zavarivanja odnosno geometrije preseka provodnika koje treba zavarivanjem spojiti jedan sa drugim. Izlazna jačina generatora 13 može onda biti određena, sa programom koji je memorisan u računaru 17 na kome se mogu aktivirati neophodni parametri zavarivanja, i onda se uz pomoć konvertora 12 mogu proizvesti ultrazvučni talasi, koji se prenose preko pojačivača 14 na sonotrodu 16 odnosno na njenu radnu površinu 19 (slika 1).

[0020] Slike 1 i 4 pokazuju osnovne elemente prostora 18 za kompresiju koji su podesivi u preseku, u prikazanim primerima dakle podesivi po visini i širini. Prostor 18 za kompresiju je u prvom osnom pravcu (z-osa) ograničen sa dve suprotne strane, i to, sa jedne strane radnom površinom 19 sonotrode 16 koja prenosi ultrazvučne talase i sa druge strane suprotnom površinom 20 kontraelektrode 21 koja može kliziti u drugom osnom pravcu (y-osa). U drugom osnom pravcu, koji je prikazan u slici 1 sa y-osom, prostor 18 za kompresiju je ograničen sa dve suprotne strane, i to se jedne strane graničnom površinom 22 kliznog elementa koji je pomerljiv u y-osnom pravcu 23 i sa druge strane graničnom površinom 24 jednim graničnim elementom 25, koji je kao i kontraelektroda 21 pomerljiv u z-osnom pravcu.

[0021] Kod primera izvedbe prikazanog na slici 1 u prostoru 18 za kompresiju se nalaze dva provodnika 28, 29 koje treba spojiti zavarivanjem. Njihovi delovi 26, 27 za spajanje, koje uz pomoć ultrazvučnih talasa treba zavariti, su poređani štapićasto jedan preko drugog na radnoj površini 19 sonotrode 16, gde slika 1 prikazuje delove 26, 27 za spajanje neposredno nakon postavljanja u otvoreni prostor 18 za kompresiju.

[0022] Slika 4 prikazuje prostor 18 za kompresiju u zatvorenoj konfiguraciji, gde su komponente koje ograničavaju prostor 18 za kompresiju, dakle sonotroda 16, kontraelektroda 21, klizni element 23 i granični element 25, tako pomerene jedne prema drugima, da je zapremina prostora 18 za kompresiju tako redukovana da čini oblik 37, koji prilikom pritiskanja veznih delova 26, 27 provodnika 28, 29 sa mehaničkim vibracijama sonotrode 16 u procesnom koraku frikcionog zavarivanja pritiska (komprimuje) i povezuje delove za vezu 26, 27 jedan sa drugim i tako omogućuje pravljenje zavarenih spojeva.

[0023] Kao što je iz zajedničkog pogleda na slike 1 do 3 primetno, prostor 18 za kompresiju je predviđen sa mehanizmom za vođenje 40, koji se u ovom slučaju sastoji od dva mehanička elementa za vođenje 41, 42, koji su postavljeni sa obe strane kliznog elementa 23, i koji su posebno naznačeni sa duplom strelicom u slici 1, i pomerljivi relativno prema kliznom elementu 23 u drugom osnom pravcu (y-osa). Elementi 41, 42 za vođenje su svaki pojedinačno sa zaustavnom ivicom 43 predviđeni da budu aksijalno pozicionirani sa segmentima 26, 27 za spajanje provodnika 28, 29 u trećem osnom pravcu (x-osa) u prostoru 18 za kompresiju. Istovremeno su zaustavne ivice 43 u slučaju predstavljenog primera izvedbe mehanizma 40 za vođenje napravljene kao ivice za vođenje, koje prilikom polaganja ogoljenih segmenata 33, 34 provodnika 28, 29 u otvoreni prostor 18 za kompresiju tome služe, da ogoljeni segmenti 33, 34 budu tako pozicionirani u drugom osnom pravcu (y-osa), da ogoljeni segmenti 33, 34 naležu na granične površine 24 graničnog elementa 25 ili su barem pozicionirani neposredno pored granične površine 24.

[0024] Pored pozicioniranja ogoljenih segmenata 33, 34 provodnika u y-osnom pravcu ili u odnosu na podužnu osu 44 provodnika 28, 29 u radijalnom pravcu, zaustavne ivice 43 omogućavaju, što se pogotovo može videti na slici 2, aksijalno pozicioniranje provodnika 28, 29 odnosno njihovih ogoljenih segmenata 33, 34, tako da se su krajnje površine 35, 36 opne jedne izolirajuće opne 30 provodnika 28, 29 tokom procesnog koraka polaganja na aksijalno postrojenje pridodate prema završnoj ivici 43 elemenata 41, 42 za vođenje. Kako se pogotovo može videti na slici 2, aksijalno polaganje završne površine 35, 36 opne na zaustavnu ivicu 43, određuje na taj način dužinu l kojom će ogoljeni segmenti 33, 34 provodnika 28, 29 biti uneseni u prostor 18 za kompresiju.

[0025] Na slici 2 je prikazan primer štapićasto odnosno šipkasto poređanih ogoljenih segmenata 33, 34. Oni služe u proizvodnji kontinuiranih spojeva 38 zavarivanjem, tako da se provodnici 28, 29 koji su međusobno spojeni preko kontinuiranih spojeva 38 prostiru u suprotnim pravcima. Na taj način završne ivice 43 provodnika 41, 42 definišu njihove dužine l, sa kojima se ogoljeni segmenti 33, 34 iz različitih pravaca u trećem osnom pravcu (x-osa) prostiru u prostoru 18 za kompresiju. Time je sa jedne strane definisana dužina l1 segmenata 26, 27 za spajanje ogoljenih završetaka 33, 34 i na taj način je definisana dužina kontinuiranog spoja 38 koji je izveden ultrazvučnim zavarivanjem. Sa druge strane je preko dužine l, sa kojom se ogoljeni delovi 33, 34 prostiru u prostoru 18 za kompresiju, data dužina l2, odnosno razmak nakon izvođenja kontinuiranog spoja 38 između završnih površina 35, 36 opni provodnika 28, 29 i segmenata 26, 27 za spajanje, dakle kontinuiranih varova 38.

[0026] Na taj način je željena geometrija spojeva omogućena kroz završne ivice 43 na provodničkim elementima 41, 42.

[0027] Kako sledi iz zajedničkog pogleda na slike 1 i 4, prostor 18 za kompresiju se zatvara uz pomoć odgovarajućeg pomeranja kontraelektrode 21, kliznog elementa 23 i graničnog elementa 25 provodnih elemenata 41, 42, pomerenog iz aktivnog dela sonotrode 16, da naredni procesni korak ultrazvučnog zavarivanja ne bi bio ometan.

[0028] U slikama 5 i 6 je pojedinačno prikazan elemenat 41 za vođenje sa zaustavnom ivicom 43, koja istovremeno služi i kao ivica za upravljanje za ranije opisano radijalno pozicioniranje provodnika 28, 29 i nalazi se pod nagibnim uglom α prema radnoj ravni 39 definisanoj radnom površinom 19 sonotrode 16 (slika 1). Nagibni ugao α je izabran u skladu sa brojem i prečnikom provodnika koji su položeni u prostor za kompresiju i po pravilu je između 20 i 60°.

[0029] Slika 7 pokazuje, da je zaustavna ivica 43 izvedena kao jedna jednostrano zakošena ivica, sa uglom ivice β, tako da je debljina ivice s1 minimizirana odnosno da se praktično približava nuli.

[0030] Slika 8 pokazuje alternativnu izvedbu jednog elementa 45 za vođenje sa zaustavnom ivicom 46 koja je izvedena kao postepeno opadajuća ivica, koja je napravljena kroz postepeno opadajuću izvedbu ivice za upravljanje elementa 45 za vođenje.

[0031] Dalje slike 7 i 8 dodatno naznačuju aksijalni oblik površine opne 35 jednog provodnika 28 prema zaustavnoj ivici 43 odnosno 46.

[0032] Izvedba zaustavne ivice 47 kao oborene ivice se može videti iz slike 9 gde je prikazana izvedba elemenata 48, 49 za vođenje. Kao što prikazuje izometrijski prikaz na slici 9, zaustavne ivice 47 su formirane na zaustavnom telu 50 pored svakog od elemenata 48, 49 za vođenje. Zaustavna tela 50 su u datom slučaju povezana sa nosačem 52 provodnih elemenata 48, 49 preko šrafova 51 na fleksibilan način.

[0033] Kako se iz izometrijske predstave posebno može izvesti, zaustavna ivica 47 elemenata 48, 49 za vođenje služi kao ivica za upravljanje prilikom polaganja ogoljenih delova 33, 34 provodnika 28, 29, koji svaki prolazi nagnut ka graničnoj površini 24 graničnog elementa 25 i radne površine 19 sonotrode 16. I to na takav način, da su ogoljeni segmenti 33, 34 radijalno pozicionirani na radnoj površini 19 sonotrode 16, prilikom radijalnog vođenja duž završne ivice 47 neposredno susedne sa graničnom površinom 24. Istovremeno završne ivice 47 služe tome, da se prilikom aksijalnog postavljanja završnih površina 35, 36 opni ogoljenih segmenata 33, 34 u otvoreni prostor 18 za kompresiju (slika 2) prostiru sa definisanom dužinom l.

[0034] Na primeru prikazanom na slici 9 je visina h ili prelaz završne ivice preko nosača 52 u radijalnom pravcu posmatrano na podužnu osu 44 provodnika 28, 29 tako izabrana, da je visina h najmanje toliko velika, da je omogućen radijalni kontakt između završne ivice 47 i ogoljenog dela 33, 34 i da je tako zagarantovana jedna sigurna aksijalna podrška opnastih krajnjih površina 35, 36 na zaustavnim ivicama 47.

REFERENCE CITIRANE U OPISU PRONALASKA

Lista referenci citiranih od strane podnosioca zahteva služi samo za informaciju čitaocu i ona nije deo evropskog patentnog dokumenta. Sastavljena je sa velikom pažnjom; Evropska patentna agencija isključuje svoju odgovornost za moguće greške i omaške.

Patentni dokumenti citirani u opisu pronalaska

• EP 1765545 A1 [0002]

Claims (9)

Patentni zahtevi

1. Uređaj za zavarivanje električnih provodnika (28, 29) štapićastog oblika sa izolacionom spoljnom opnom (30) koji sadrži rubne delove (33, 34) koji su oslobođeni od opne, čija je dužina (l) definisana aksijalnom završnom površinom opne (35, 36), gde uređaj sadrži kompresioni prostor (18) za primanje dva segmenta (26, 27) provodnika koji trebaju biti međusobno spojeni, gde je kompresioni prostor ograničen u prvom aksijalnom pravcu (z) na dvema suprotno postavljenim stranama od strane radne površine (19) sonotrode (16) koja emituje ultrazvučne vibracije duž prvog aksijalnog pravca i od strane suprotno postavljene površine (20) suprotno postavljenom kontraelektrodom (21), kao i u drugom aksijalnom pravcu (y) na dvema suprotno postavljenim stranama od strane granične površine (22) kliznog elementa (23) kog je moguće pomerati duž drugog aksijalnog pravca i sa druge strane graničnom površinom (24) graničnog elementa (25), gde kompresioni prostor sadrži najmanje jedan element (41, 42, 45, 48, 49) za vođenje pozicioniran sa strane u odnosu na klizni element na drugom aksijalnom pravcu i pomerljiv relativno prema kliznom elementu u drugom aksijalnom pravcu, i gde element za vođenje sadrži ivicu za vođenje za pozicioniranje provodnika na drugom aksijalnom pravcu relativno u odnosu na graničnu površinu graničnog elementa, naznačen time, da element za vođenje sadrži zaustavnu ivicu (43, 46, 47) za aksijalno pozicionirane rubne površine opne, gde je razdaljina između zaustavne ivice i radne površine sonotrode izabrana tako da je, kada krajnja površina opne udari na zaustavnu ivicu, ogoljeni deo poravnat u trećem aksijalnom pravcu paralelno sa radnom površinom sonotrode i graničnom površinom graničnog elementa, i da se definisana dužina (l) ogoljenog dela prostire unutar prostora za kompresiju.

2. Uređaj prema patentnom zahtevu 1, naznačen time, da zaustavna ivica (43, 46, 47) ima debljinu ivice manju od 2 mm.

3. Uređaj prema patentnom zahtevu 2, naznačen time, da zaustavna ivica (43, 46, 47) ima debljinu ivice manju od 1,5 mm.

4. Uređaj prema patentnom zahtevu 2, naznačen time, da zaustavna ivica (43, 46, 47) ima debljinu ivice manju od 1 mm.

5. Uređaj prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time, da je zaustavna ivica (43, 46, 47) formirana kao ivica elementa za vođenje.

6. Uređaj prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time, da element za vođenje sadrži uređaj za podešavanje koji omogućuje pozicioniranje zaustavne ivice (43, 46, 47) u odnosu na radnu površinu (19) sonotrode (16) u trećem aksijalnom pravcu (x).

7. Uređaj prema patentnom zahtevu 6, naznačen time, da mehanizam za podešavanje sadrži uređaj za povezivanje elemenata (41, 42, 45, 48, 49) za vođenje i kliznog elementa (23).

8. Uređaj prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time, da je zaustavna ivica (47) formirana na zaustavnom telu (50) pozicioniranom na elementu (48, 49) za upravljanje.

9. Uređaj prema patentnom zahtevu 8, naznačen time, da je zaustavno telo (50) povezano sa elementom (48, 49) za vođenje na izmenljiv način.