用于焊接棒状电导体的装置和用于这种装置的超声波焊极制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于焊接棒状电导体(28、29)的装置以及一种用于这种装置的超声波焊极(16)，该超声波焊极(16)包括：压缩空间，其用于接收待连接的导体(28、29)的两个连接区域(26、27)，所述连接区域(26、27)沿第一轴向方向(x轴)延伸，压缩空间(18)在第二轴向方向(z轴)上在两个相对侧处由传递超声波振动的超声波焊极(16)的工作表面(19)以及砧座(21)的配合面(20)所限定，并且在第三轴向方向(y轴)上在两个相对侧上由在第二轴向方向(z轴)上可移位的滑动元件的边界表面以及边界元件的边界表面所限定。在特殊接触区(50)中，工作表面(19)的表面构造不同于由其余的工作表面(19)形成的接触区(30)，其中，特殊接触区(50)是超声波焊极(16)的工作表面(19)的一部分，并且特殊接触区(50)用于使至少一个连接区域(26、27)经受超声波振动。

Apparatus for welding rod-shaped electrical conductors and ultrasonic electrodes for such apparatus

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于焊接棒状电导体的装置和用于这种装置的超声波焊极
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于焊接棒状电导体的装置。此外，本专利技术涉及一种根据权利要求18的前序部分的一种特别适用于这种装置的超声波焊极(sonotrode)。
技术介绍
从前述类型的装置具有压缩空间，该压缩空间用于在导体的连接区域之间产生超声波焊接，在实践中，使用一个或多个相同的装置来连接其连接区域的直径可能相差很大的电导体。基本上不管它们的连接区域的直径如何，都以相同的方式处理所有导体，所述处理包括将连接区域放置在开放的压缩空间中，并且在压缩空间闭合之后，超声波焊极的工作表面和彼此叠置的两个导体的至少底部连接区域之间的接触面积根据连接区域的直径而形成。为了将超声波振动从超声波焊极传递到连接区域，在工作表面上提供轮廓成型的表面构造，其中轮廓凸起在工作表面上垂直于超声波焊极的纵向轴线而延伸。当导体的连接区域的直径非常小时，特别地，发现轮廓凸起可能会导致连接区域上的机械应力过大，这在成品焊接中非常明显，因为理想的焊接强度还没达到。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提出一种用于焊接棒状电导体的装置和一种在该方法中使用的超声波焊极，其使得即使在小直径和最小直径的连接区域之间也可以产生高焊接强度的超声波焊接。为了实现所述目的，根据本专利技术的装置具有权利要求1的特征，并且根据本专利技术的超声波焊极具有权利要求18的特征。在特殊接触区中，该特殊接触区是超声波焊极的工作表面的一部分，并且用于使至少一个连接区域经受超声波振动，根据本专利技术的装置的超声波焊极的工作表面的表面构造不同于其余的工作表面形成的接触区。根据本专利技术的装置和根据本专利技术的超声波焊极允许使用一个和相同的装置以及一个且相同的超声波焊极在具有中等和较大焊丝直径的电导体之间以及具有较小和最小焊丝直径的电导体之间产生超声波焊接。根据本专利技术，提供了具有不同构造的工作表面，即将工作表面划分为设计成与中等焊丝直径和较大焊丝直径接触的接触区和设计成与较小和最小焊丝直径接触的特殊接触区，通过使用一个且相同的装置以及一个和相同的超声波焊极，可以实现不同焊丝直径的理想的超声波处理。结果，特殊接触区可以在较小焊接连接器中完全有效，并且可以避免由轮廓凸起引起的焊丝或导体损坏，而具有直径较大的焊丝的导体基本上与工作表面接触区中的“法向(normal)”轮廓接触，从而可以传递更大的力。因此，最小和较小的导体横截面可以在特殊接触区中经受工作表面的“更平顺”的轮廓，而较大导体横截面可以在接触区中经受“锐利”的轮廓，以便无论导体横截面如何，均可以实现理想的焊接强度。优选地，特殊接触区被设置为相邻于边界元件，使得当压缩空间闭合时，即，滑动元件在y轴的方向上移位于抵靠边界元件的边界表面，直到设置在其之间的导体的连接区域允许连接区域根据需要设置在特殊接触区中。如果特殊接触区形成在平行于边界元件的超声波焊接极的工作表面的工作表面边缘上，则尤其如此。优选地，接触区具有包括沿第三轴向方向延伸的轮廓凸起的表面构造，并且这些轮廓凸起中的至少一些在特殊接触区的区域中具有特殊轮廓横截面，所述特殊轮廓横截面不同于接触区中的轮廓横截面。如果特殊轮廓横截面与轮廓横截面相比具有减小的轮廓高度，则可以特别简单地实现特殊接触区。优选地，减小的轮廓高度由轮廓横截面的轮廓峰的平坦部或圆形部形成，从而允许在产生超声波焊极的工作表面之后通过部分去除材料来形成特殊接触区，特别是在平坦部的情况下。至少在沿第一轴向方向延伸的中间部中，特殊接触区优选地具有相对于平行于第三轴向方向延伸的对称轴线而对称的特殊接触部，在特别容易产生的特殊接触区的实施例中，特殊接触区在其整个长度上对称。如果对称轴线由工作表面的中心线形成，对称地设置在工作表面中的接触区则成为可能，所述中心线平行于第三轴向方向延伸，这种实施方式特别适合于在两个导体之间产生连续的连接，其中待连接的导体的连接区域在中心线上沿相反方向上延伸，同时彼此重叠。试验表明，当在对称轴线的区域中形成的至少一个轮廓凸起在工作表面的整个宽度上延伸并且优选地是恒定时，即，当恒定的轮廓凸起将特殊接触区沿超声波焊接极的纵向方向(即x轴方向)分为两个子区时，它对可达到的焊接质量具有特别积极的影响，尤其是在相反方向延伸的重叠导体。如果特殊接触区在第一轴向方向上仅在接触区的长度的一部分上延伸，则也是特别有利的。如果特殊接触区相对于工作表面的中心线不对称地布置，所述中心线平行于第三轴向方向延伸，则该装置特别适合于在同一方向上延伸的两个导体的重叠连接区域之间产生焊接。如果额外地将特殊接触区设置成朝向于工作表面端，则用于形成特殊接触区的接触区的一部分的构造可以被限制为小的外围工作表面区域，从而超声波焊接的“放置侧”，即，超声波焊极工作表面的一侧(在其上待连接的导体的连接区域放置在压缩空间中)，则可以同时被限定。优选地，特殊接触区在第三轴向方向上的宽度小于2mm。特别优选地，特殊接触区在第三轴向方向上的宽度小于1.5mm。在特殊情况下，即，特别是当特别小的焊丝直径彼此连接时，发现特殊接触区在第三轴向方向上的宽度小于1mm是有利的。为了实现本专利技术的目的，根据本专利技术的超声波焊极具有工作表面，该工作表面在特殊接触区中具有的表面构造不同于由其余的工作表面形成的接触区，其中，特殊接触区中是工作表面的一部分，并且用于使电导体的至少一个连接区域经受超声波振动。优选地，特殊接触区在超声波焊极的纵向轴线的方向上延伸。特别优选地，特殊接触区形成在超声波焊极的工作表面边缘上。如果接触区的表面构造包含轮廓凸起，其中这些轮廓凸起垂直于超声波焊极的纵向方向延伸并且具有特殊轮廓横截面，在特殊接触区的区域中的特殊轮廓横截面不同于接触区的轮廓横截面，则可以以特别简单的方式构造特殊接触区。特别优选地，相比于轮廓横截面，特殊轮廓横截面具有减小的轮廓高度。此外，减小的轮廓高度优选地由轮廓横截面的轮廓峰的平坦部或圆形部所形成。优选地，特殊接触区具有特殊接触部，该特殊接触部相对于对称轴线对称，对称轴线至少在沿纵向轴线的方向延伸的中间部中平行于横向轴线延伸。在特别优选的实施例中，特殊接触区在其整个长度上是对称的。如果对称轴线是由工作表面的中心线形成的，该中心线平行于横向轴线延伸，则超声波焊极特别适合在沿相反方向延伸的导体的连接区域之间产生连接。优选地，在对称轴线的区域中形成的至少一个轮廓凸起在工作表面的宽度上延伸，其中轮廓凸起最好是恒定的。如果特殊接触区仅在接触区的一部分长度上沿纵向轴线的方向延伸，则特殊接触区的形成可以限定于当使连接区域重叠时实际形成的导体的重叠的区域。特别地，当要在沿相同方向延伸的两个导体的连接区域之间产生连接时，有利的是，特殊接触区相对于工作表面的中心线不对称地设置，其中所述中心线平行于横向轴线延伸。优选地，在这种情况下，特殊接触区设置为朝向于工作表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于焊接棒状电导体(28、29)的装置，所述装置包括：压缩空间(18)，其用于接收沿第一轴向方向(x轴)延伸的并且待连接的所述导体(28、29)的两个连接区域(26、27)，其中，所述压缩空间(18)在第二轴向方向(z轴)上在两个相对侧处由传递超声波振动的超声波焊极(16)的工作表面(19)以及砧座(21)的配合面(20)所限定，并且在第三轴向方向(y轴)上在两个相对侧上由在所述第二轴向方向(z轴)上能够移位的滑动元件(23)的边界表面(22)以及边界元件(25)的边界表面(24)所限定，/n其特征在于，/n所述超声波焊极(16)的所述工作表面(19)在形成为所述工作表面(19)的部分区域的特殊接触区(31、50、51、52)中具有与由其余的工作表面(19)形成的接触区(30)不同的表面构造，其中，所述特殊接触区(31、50、51、52)用于使至少一个连接区域(26、27)经受超声波振动。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170515 DE 102017208164.31.一种用于焊接棒状电导体(28、29)的装置，所述装置包括：压缩空间(18)，其用于接收沿第一轴向方向(x轴)延伸的并且待连接的所述导体(28、29)的两个连接区域(26、27)，其中，所述压缩空间(18)在第二轴向方向(z轴)上在两个相对侧处由传递超声波振动的超声波焊极(16)的工作表面(19)以及砧座(21)的配合面(20)所限定，并且在第三轴向方向(y轴)上在两个相对侧上由在所述第二轴向方向(z轴)上能够移位的滑动元件(23)的边界表面(22)以及边界元件(25)的边界表面(24)所限定，
其特征在于，
所述超声波焊极(16)的所述工作表面(19)在形成为所述工作表面(19)的部分区域的特殊接触区(31、50、51、52)中具有与由其余的工作表面(19)形成的接触区(30)不同的表面构造，其中，所述特殊接触区(31、50、51、52)用于使至少一个连接区域(26、27)经受超声波振动。


2.根据权利要求1所述的装置，
其特征在于，
所述特殊接触区(31、50、51、52)布置成相邻于所述边界元件(25)。


3.根据权利要求2所述的装置，
其特征在于，
所述特殊接触区(31、50、51、52)形成在平行于所述边界元件(25)的工作表面边缘(35)上。


4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，
其特征在于，
所述接触区(30)的表面构造包括沿着所述第三轴向方向(y轴)延伸的轮廓凸起(34)，并且所述轮廓凸起(34)中的至少部分在所述特殊接触区(31、50、51、52)的区域中具有特殊轮廓横截面(36)，所述特殊轮廓横截面(36)不同于所述接触区(30)中的轮廓接触面(37)。


5.根据权利要求4所述的装置，
其特征在于，
相比于所述轮廓横截面(37)，所述特殊轮廓横截面(36)具有减小的轮廓高度h。


6.根据权利要求5所述的装置，
其特征在于，
所述减小的轮廓高度h由所述轮廓横截面(37)的轮廓峰(39)的圆形部或平坦部(38)所形成。


7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，
其特征在于，
至少在沿着所述第一轴向方向(x轴)延伸的中间部中，所述特殊接触区(50、51)具有特殊接触部(53、54、55)，所述特殊接触部(53、54、55)相对于平行于所述第三轴向方向(y轴)延伸的对称轴线S而对称。


8.根据权利要求7所述的装置，
其特征在于，
所述特殊接触区(50，51)在其整个长度上是对称的。


9.根据权利要求7或8所述的装置，
其特征在于，
所述对称轴线S由所述工作表面的中心线M形成，所述中心线M平行于所述第三轴向方向(y轴)延伸。


10.根据权利要求7至9中任一项所述的装置，
其特征在于，
所述特殊接触区(51)不连续。


11.根据权利要求10所述的装置，
其特征在于，
在所述对称轴线S的区域中形成的至少一个轮廓凸起(34)在所述工作表面(19)的整个宽度B上延伸。


12.根据前述权利要求中任一项所述的装置，
其特征在于，
所述特殊接触区(31、50、51、52)在所述第一轴向方向(x轴)上仅在所述接触区(30)的长度的一部分上延伸。


13.根据权利要求12所述的装置，
其特征在于，
所述特殊接触区(52)相对于所述工作表面(19)的中心线M不对称，所述中心线M平行于所述第三轴向方向(y轴)延伸。


14.根据权利要求13所述的装置，
其特征在于，
所述特殊接触区(52)布置成朝向工作表面端(56)。


15.根据前述权利要求中任一项所述的装置，
其特征在于，
所述特殊接触区(31、50、51、52)在所述第三轴向方向(y轴)上的宽度小于2mm。


16.根据权利要求15所述的装置，
其特征在于，
所述特殊接触区(31、50、51、52)在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：海克·施特罗贝尔，塞巴斯蒂安·鲁尔，曼努尔·法伊，丹尼斯·托拜厄斯·卡迈勒，
申请(专利权)人：申克索诺系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE