特許 6321143 超音波溶接に従ってノードの圧縮度を決定するための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6321143

(24)【登録日】2018年4月13日

(45)【発行日】2018年5月9日

(54)【発明の名称】超音波溶接に従ってノードの圧縮度を決定するための方法

(51)【国際特許分類】

   H01R 43/02 20060101AFI20180423BHJP

   B23K 20/10 20060101ALI20180423BHJP

   H01R 4/02 20060101ALI20180423BHJP

【ＦＩ】

   H01R43/02 B

   B23K20/10

   H01R4/02 C

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-513310(P2016-513310)

(86)(22)【出願日】2014年5月12日

(65)【公表番号】特表2016-524279(P2016-524279A)

(43)【公表日】2016年8月12日

(86)【国際出願番号】EP2014059589

(87)【国際公開番号】WO2014198467

(87)【国際公開日】20141218

【審査請求日】2017年3月10日

(31)【優先権主張番号】102013104895.1

(32)【優先日】2013年5月13日

(33)【優先権主張国】DE

(31)【優先権主張番号】102013106349.7

(32)【優先日】2013年6月18日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】505404688

【氏名又は名称】シュンク・ソノシステムズ・ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140176

【弁理士】

【氏名又は名称】砂川 克

(74)【代理人】

【識別番号】100124394

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 立志

(74)【代理人】

【識別番号】100112807

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 貴志

(74)【代理人】

【識別番号】100111073

【弁理士】

【氏名又は名称】堀内 美保子

(72)【発明者】

【氏名】ストロー、ディーター

【審査官】 前田 仁

(56)【参考文献】

【文献】 特許第５１２３００１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第３９３５０３４（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｒ ４３／０２

Ｂ２３Ｋ ２０／１０

Ｈ０１Ｒ ４／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波溶接システム（１１０）の、高さ（ｈ）および幅（ｂ）が調整可能な圧縮チャンバ（１０）に入れられており、知られた公称全断面Ａ_ｎｏｍを有し、かつ、実際の全断面Ａ_ｔａｔｓを持つ心線（２０４，２０６）からなる電線（２００，２０２）を圧縮かつ溶接することによって、ノードの圧縮度Ｖを決定するための方法において、
以下の工程段階、すなわち、
-前記電線（２００，２０２）を圧縮チャンバ（１０）に入れること、
-前記電線を圧縮すること、
-前記圧縮された電線の圧縮断面Ａを決定すること、
-前記圧縮断面Ａを計算に入れる相関関数を用いて、前記実際の全断面Ａ_ｔａｔｓを決定すること、
-前記公称全断面Ａ_ｎｏｍまたは前記実際の全断面Ａ_ｔａｔｓに基づいて、圧縮されたノードを溶接パラメータセットを用いて溶接すること、
-溶接後の前記圧縮チャンバ（１０）の高さ（ｈ）および幅（ｂ）から溶接サイズを決定すること、
-前記実際の全断面Ａ_ｔａｔｓおよび溶接サイズに基づいて圧縮度を計算することを、有することを特徴とする方法。

【請求項2】

互いに異なる予め決定された実際の全断面を有する複数の電線（２００，２０２）を圧縮し、各々の実際の全断面と、関連の圧縮断面の商を形成すること、および、前記実際の全断面に関連した前記公称全断面に比例して前記商をプロットすることによって、前記相関関数を形成することを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記圧縮度を算出する際に、前記超音波溶接システム（１１０）の、前記圧縮チャンバを区画するソノトロード面および対向電極面（１２，１８）の、その輪郭形状を計算に入れることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記公称全断面に基づいて、圧縮パラメータを用いて、前記電線（２００，２０２）を圧縮することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項5】

溶接パラメータおよび／または圧縮パラメータとして、前記電線（２００，２０２）に導入された圧力および／または超音波振幅および／または超音波エネルギを使用することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

前記圧縮度を図表でおよび／または数字で示すことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波溶接システムの、高さおよび幅が調整可能な圧縮チャンバに入れられており、知られた公称全断面Ａ_ｎｏｍを有し、かつ、実際の全断面Ａ_ｔａｔｓを持つ心線からなる電線を圧縮かつ溶接することによって、ノードの圧縮度を決定するための方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電線を圧縮し、続いて溶接するための、特に、撚り線のトランジットノードまたはエンドノードを、超音波によって、導体に適合可能な圧縮チャンバで製造するための方法は、特許文献１から公知である。

【0003】

電気導体を圧縮し、続いて溶接するために、特に、撚り線のトランジットノードまたはエンドノードを製造するために、超音波振動を発生させるためのソノトロードを有する超音波装置を使用する。各々のソノトロードの部分は、例えば高さおよび幅が調整可能な、端面が開いている圧縮チャンバの側方境界面を形成する。圧縮チャンバの他の境界面は、複数部分からなる対向電極およびサイドスライダであってもよい。超音波装置の例は、シュンク・ゾノジュステーム社（在ドイツ連邦共和国のヴェッテンベルク）製のＧＳ-４０／５０またはＭｉｎｉｃＩＩの名称で提供された装置である。

【0004】

特許文献２からは、導体を圧縮し、続いて溶接するための、特に、撚り線のトランジットまたはエンドノードを、超音波によって、導体に適合可能な、高さおよび幅が調整可能な圧縮チャンバで製造するための、溶接される導体をまず圧縮し、次に溶接してなる方法および装置が、公知である。ここでは、圧縮チャンバを、溶接される導体の断面に関係なく、予め設定された高さと幅の比率に調整することができる。

【0005】

特許文献３からは、変圧器のための接続ケーブルを溶接する方法が公知である。超音波によってしっかりした接続を達成するために、接続されるケーブル端部を面取りする。

【0006】

特許文献４からは、超音波によって金属製のワークピースを溶接するための方法および装置が、読み取れる。溶接結果の品質を保証するために、ソノトロードの降下速度を、溶接されるワークピースの寸法および設計およびワークピースのコーティングに応じて制御することが意図されている。

【0007】

今日の要件を満たすためには、材料の変更、および／または超音波溶接装置を操作する人の交代が、溶接されるべき最終製品への影響を示さないことが保証されていなければならない。

【0008】

従来の技術によれば、ＣｕまたはＡｌの電線を、規格に従って、公称断面積、例えば５ｍｍ^２を特徴とする。しかしながら、これらの電線は、導電率が同じでも、公称断面積よりも小さい、例えば４．３ｍｍ^２の実際の断面積を有する。

【0009】

５ｍｍ^２の公称断面積を有する例えば４本の電線の超音波溶接では、４×５ｍｍ^２＝２０ｍｍ^２の公称全断面積を有する溶接ノードを製造するだろう。しかしながら、公称全断面積は、実際の全断面面Ａ_ｔａｔｓと一致しない。

【0010】

従来の技術では、特に、いわゆる圧縮度Ｖの決定が、溶接ノードの点検の一部である。この場合、出来上がった溶接ノードの高さおよび幅を測定し、
式a)Ｖ＝［Ａ_ｔａｔｓ／ｂ・（ｈ−０．２）］・１００ｉｎ％
あるいは
ｂ）Ｖ＝［ｂ・ｈ／Ａ_ｔａｔｓ］・１００ｉｎ％
のうちの１つにより、予め個々の電線から手で決定した実際の断面と関係づける。

【0011】

但し、Ａ_ｔａｔｓは、電線従って電線の心線の実際の断面であり、b＝溶接による圧縮チャンバの幅であり、h＝高さである。

【0012】

溶接ノードの圧縮度の点検を、圧縮チャンバの外で行ない、該点検は、時間と経費の高い消費に結びついている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】EP 701 876 A1

【特許文献2】DE 43 35 108 C1

【特許文献3】WO 91/09704 A1

【特許文献4】EP 0 421 018 A1

【発明の概要】

【0014】

本発明により、
-電線を圧縮チャンバに入れること、
-公称全断面Ａ_ｎｏｍに基づいて電線を圧縮すること、
-圧縮された電線の圧縮断面Ａを決定すること、
-圧縮断面Ａを計算に入れる相関関数を用いて、実際の全断面Ａ_ｔａｔｓを決定すること、
-公称全断面Ａ_ｎｏｍまたは実際の全断面Ａ_ｔａｔｓのための溶接パラメータセットを用いて、圧縮されたノードを溶接すること、
-溶接後の圧縮チャンバの高さおよび幅から溶接サイズを決定すること、
-実際の全断面Ａ_ｔａｔｓおよび溶接サイズに基づいて圧縮度を計算すること、が提案される。

【0015】

相関関数に関して、相関関数が、所定の電線タイプおよびツールの輪郭形状のための決定された補正であることに留意されたい。電線のタイプ、例えばＦＬＲＹタイプＡまたはタイプＢであってもよい。すなわち、異なる心線構造、すなわち、異なる心線数および撚り線数および心線直径または撚り線直径を有する同一の公称断面の電線であってもよい。
例えば０．５ｍｍ^２の断面では、電線タイプＡは、０．１９ｍｍの各直径の１９本の心線を有し、電線タイプＢは、夫々０．２１ｍｍの直径の１６本の心線を有する。

【0016】

一般的には、相関関数を決定するのは、互いに異なる予め決定された実際の全断面を有する複数の電線を予め圧縮し、各々の実際の全断面と、決定された、関連の圧縮断面の商を形成すること、および、実際の全断面に関連した公称全断面に比例して商をプロットすることによって、関連関数を形成することによって、である。

【0017】

超音波溶接システムに、または該超音波溶接システムのコンピュータまたは制御ユニットに保管される相関関数を、予め、例えばベースマシンで決定し、次に、対応の超音波溶接システムで実行することができる。しかしながら、各々の使用されるべきマシンで、異なった公称全断面および関連の実際の全断面を有する電線を圧縮することについての「学習」（Anlernen）を行なう可能性もある。測定結果に基づいて、次に、相関関数を決定し、かつ超音波溶接システムに保存する。

【0018】

本発明は、従来の技術と比較して、実際の全断面Ａ_ｔａｔｓおよび圧縮度をオンラインで算出し、ノードを形成すべく溶接される電線の公称断面のみおよび必要な場合にはツールの形状またはツールの形状輪郭が知られていなければならず、但し、圧縮度の算出の際には、ツールの形状またはツールの形状輪郭を使用する場合に限ることを特徴とする。

【0019】

圧縮度Ｖを算出するためには、プロファイル補正ＰＫをもって、またはプロファイル補正なしに、例えば自動車産業で使用されるところの、知られた一般的な式を利用する。

【0020】

プロファイル補正ＰＫは、ここでは、ソノトロードおよび対向電極すなわちアンビルの形状が、両者が圧縮チャンバを区画する限り、算出の際に、算出に含まれることを意味する。

【0021】

圧縮度Ｖを算出するための式として、
a) Ｖ＝［Ａ_ｔａｔｓ／ｂ・（ｈ−ＰＫ）］・１００ｉｎ％
あるいは
ｂ）Ｖ＝［ｂ・ｈ／Ａ_ｔａｔｓ］・１００ｉｎ％
を使用することができ、但し、ノードの溶接による圧縮チャンバのｈ＝高さおよびｂ＝幅である。

【0022】

a)，ｂ）の結果は、直接に比較することができない。すなわち、異なった目標値が有功である。

【0023】

プロファイル補正ＰＫは、好ましくは０．１≦ＰＫ≦０．５、好ましくはＰＫ＝０．２である。

【0024】

本発明の他の詳細、利点および特徴は、複数の請求項と、これらの請求項から読み取れる、単独および／または組合せで生じる複数の特徴とからのみならず、図面から見て取れる複数の好ましい実施の形態の以下の記述からも明らかである。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】超音波溶接システムの原理図を示す。

【図2】可変な超音波チャンバを有する超音波溶接装置の部分図を示す。

【図3a】異なった構造の電線を示す。

【図3b】異なった構造の電線を示す。

【図3c】異なった構造の電線を示す。

【図3d】異なった構造の電線を示す。

【図4】電線を圧縮するための工程段階を示す。

【図5】電線を圧縮するための工程段階を示す。

【図6】相関関数を示す。

【図7】溶接の工程段階の原理図を示す。

【図8】図７の線Ａ-Ａに沿った断面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0026】

図１には、超音波溶接システム１１０が全く原理的に示されている。超音波溶接システムを用いて、エンドノードまたはトランジットノードを形成すべく電線を溶接するための重要な要素を説明する。

【0027】

超音波溶接システム１１０は、重要な要素として、コンバータ１１２およびソノトロード１１４を有する。両者の間には、振幅を増大させるためのブースタ１１６が設けられている。コンバータ１１２、ブースタ１１６およびソノトロード１１４は、いわゆる超音波オシレータ１１７を形成し、該超音波オシレータは、ブースタ１１６に取り付けられている。ソノトロード１１４、すなわち、図１には見えないソノトロードヘッドに関連して、対向電極１１５が設けられている。対向電極は、溶接中に力を接合相手部材、すなわち電線に導入するために、降下可能である。更に、サイドスライダもある。その目的は、ソノトロード１１４、対向電極すなわちアンビル１１５およびサイドスライダによって囲まれる圧縮チャンバの高さおよび幅を所望の程度に調整することができるためである。

【0028】

コンバータ１１２は、ライン１１８を介して、ジェネレータ１２０に接続されている。ジェネレータ自体は、ライン１２２を介して、コンピュータ１２４に接続されている。ジェネレータ１２０を介して、コンバータ１１２、すなわち、該コンバータに設けられた圧電セラミックディスクに、高周波電圧を印加する。その目的は、ディスクを適切に伸縮させるためである。このことによって、増幅された状態でブースタ１１６によってソノトロード１１４に伝達される超音波振動を、或る振幅で発生させるのである。

【0029】

図２には、電線を溶接するための超音波溶接装置の部分図が示されている。該装置は、溶接されるべき電線に調整可能な圧縮チャンバ１０を有する。ここでは、超音波溶接装置自体は、基本的に、シュンク・ゾノジュステームス社（在ドイツ連邦共和国ヴェッテンベルク）の装置ＧＳ−４０／５０またはＭｉｎｉｃIIに対応する構造に対応することができる。

【0030】

圧縮チャンバ１０は、実施の形態では、矩形の断面を有し、かつ、端面側で開いている。その目的は、溶接されるべき電線を、圧縮チャンバに通すためである。特に、台形の断面のような、他の断面を有する圧縮チャンバも、当然ながら可能である。

【0031】

圧縮チャンバ１０は、側方で境界面１２，１４，１６および１８によって囲まれる。これらの境界面は、ソノトロード２０の、アンビルのような複数の部分からなる対向電極２２の、およびサイドスライダ２４の部分である。

【0032】

スライダ２４はソノトロード２０に沿って摺動可能であり、かつ、側方の境界面１２を形成する。スライダ２４の移動方向は、矢印Ｓ２によって示されている。対向電極２２は、知られるように、２部分に形成されており、かつ、支持体２６（以下、表面プレートともいう）を有する。支持体からは、矢印Ｓ３の方向に摺動可能なクロスヘッド２８が出ており、クロスヘッドを介して、圧縮および溶接の際に、必要な力を、圧縮チャンバ１０に設置された電線に伝達することができる。クロスヘッド２８は、境界面１８を形成し、支持体２６は圧縮チャンバ１０の境界面１６を形成する。クロスヘッド２８の面１８は、ソノトロード２０によって形成された境界面１２に対し平行に延びている。

【0033】

境界面１２，１４，１６および１８によって囲まれる圧縮チャンバ１０を、夫々溶接される電線に従って変化させる。

【0034】

圧縮チャンバ１０を、入れられた電線の圧縮のために、すなわち体積収縮（Kompaktieren）のために、予め定められた幅ｂに調整する。この場合、圧縮チャンバ１０の幅ｂは、ノードを形成すべく圧縮しかつ溶接することが意図される電線の公称断面に依存する。

【0035】

スライダ２４は、駆動装置３６、特に、空気圧式のまたは液圧式の駆動装置に接続されている。駆動装置によって、スライダ２４を、矢印Ｓ２の方向または逆方向に移動させることができる。対向電極２２の支持体２６は、同様に好ましくは空気圧式のまたは液圧式の駆動装置として形成されていてもよい駆動装置３８に接続されている。

【0036】

駆動装置３８によって、支持体２６を矢印Ｓ１の方向におよび逆方向に移動することができる。スライダ２４は、更に、位置センサ４０に接続されている。該位置センサによって、静止位置に対するスライダ２４の位置を測定することができる。支持体２６も、位置センサ４２に接続されている。該位置センサによって、静止位置に対する支持体２６の位置を決定することができる。

【0037】

制御装置４６、例えば、プログラマブルロジックコントローラは、超音波を発するソノトロード２０の位置センサ４０，４２ならびに駆動装置３６，３８用の、詳細には図示しない制御要素に接続されている。制御装置４６には、モニタ４８が接続されている。

【0038】

圧縮チャンバ１０の高さｈおよび／または幅ｂを、少なくとも１つの位置センサ、実施の形態では複数の位置センサ４０，４２によって発生され、かつ制御装置４６によって評価される測定値によって決定する。圧縮チャンバ１０の異なる断面、すなわち高さまたは幅には、電線を圧縮および溶接するための超音波溶接装置によって調整されるところの、異なるパラメータが割り当てられている。該パラメータは、エネルギ、振幅、圧縮時間および溶接時間のような圧縮パラメータおよび溶接パラメータである。

【0039】

溶接中に、特に、圧縮チャンバ１０の高さｈを変更する。幅ｂは、同じままである。何故ならば、例えば、電線に加えられる圧縮の終了後に、スライダ２４を停止させるからである。

【0040】

支持体２６には、力センサ５０も接続されていてよい。該力センサによって、圧縮チャンバ１０に入れられた電線に支持体２６によって加えられる力を測定する。力センサ５０は、同様に、制御ユニット４６に接続されている。当然ながら、圧力制御によって間接的な測定も行なうことができる。

【0041】

前記装置によって、圧縮チャンバ１０に入れられた電線を、まず圧縮する。詳しくは、スライダ２４を、以下のように、すなわち、圧縮チャンバ１０の幅を、電線の公称全断面に依存しており、かつ超音波溶接システムのコンピュータ内でパラメータとして保存されているところのレベルに減少させるのである。次に、圧縮中に、高さｈも変更する。断面を調整するための力は、制御ユニット４６によって、駆動装置３６，３８に送られる信号を介してトリガされる。圧縮チャンバ１０の、調整される断面を、位置センサ４０，４２によって発生されかつ制御ユニットによって算出される測定値によって、決定する。

【0042】

圧縮すなわち体積収縮の終わり、または終了後の圧縮チャンバ１０の断面すなわち高さｈまたは幅ｂは、従って、圧縮の度合いの尺度であり、すなわち、圧縮チャンバ１０の形状を圧縮の尺度として使用または評価することができる。例えば、圧縮チャンバ１０の幅ｂおよび／または高さｈのみを変更するので、断面を迅速かつ容易に自動的に決定することができる。

【0043】

力センサ５０が存在するとき、電線に加える力を、圧縮の尺度として使用することができる。

【0044】

圧縮中に圧縮チャンバ１０の調節される幅ｂは、圧縮されるべき電線の公称断面の関数である。通常の圧縮作業および溶接作業では、幅ｂは、０．５ｍｍと１５ｍｍの間である。圧縮中に電線に作用する圧力は、通常は１ｂａｒと６ｂａｒの間にある。圧縮中に、超音波パルスを電線に導入することができる。パルス持続時間は、５０ｍｓと２００ｍｓの間である。振幅は、周波数が２０ｋＨｚであるとき、１５μｍと２０μｍの間にあってもよい。

【0045】

溶接作業中に、圧縮チャンバ１０の断面を、基本的には、高さｈおよび幅ｂを、新たに変更する。溶接の終了の際に、または終了後にある断面は、導体の溶接の質の尺度である。

【0046】

圧縮度および溶接サイズを、スライダ２４または対向電極２２のような調整手段によって調整することができるので、制御ユニット４６に、対応の目標値を入力する。更に、制御ユニット４６に、圧縮度および溶接サイズのための固定の上限値および下限値を入力する。これらの限界値を、外側限界値と言う。以下に内側限界値と言い、かつ、圧縮度および／または溶接サイズのための夫々上限および下限を、溶接される導体の製造の際に定めるところの更なる限界値を、制御ユニット４６によって決定する。

【0047】

上記装置を用いて、以下の方法を実行する。

【0048】

第１の工程では、超音波溶接装置を始動させる。その後、第１の工程では、知られた電線の所望の組み合わせを、電線の知られた公称全断面に関し超音波溶接システムのコンピュータによって予め設定されるところの圧縮チャンバ１０に入れる。その後、圧縮工程を開始する。従って、圧縮チャンバ１０を閉じるのは、スライダ２４および複数部分からなる対向電極２２を、矢印Ｓ２，Ｓ３およびＳ１の方向に駆動または移動することによってである。

【0049】

通常は、スライダ２４を移動させないように、圧縮チャンバ１０の幅ｂを変更しない。従って、圧縮の際には、圧縮チャンバ１０の高さｈのみを変更する。

【0050】

圧縮チャンバ１０を閉じる間に、または閉じた後に、超音波パルスまたは超音波パルスのシーケンスを発生させる。その目的は、電線をより強く圧縮するためである。このことによって、本当の意味で、圧縮の均等化を行なう。圧縮後に、後続の工程では、圧縮度、特に圧縮高さｈを、幅ｂおよび／または高さあるいは他の特定の大きさの知識によって決定されるところの圧縮チャンバの、その形状から決定する。

【0051】

圧縮高さｈを測定した後、次の工程で、相関関数を介して、電線の実際の断面積Ａ_ｔａｔｓを算出する。第１の代替案では、このことは、所定の電線タイプと、ツールの輪郭形状のための、決定された相関である。電線のタイプは、例えばＦＲＬＹタイプＡまたはタイプＢ、すなわち異なった心線構造、すなわち任意の或る断面に関する異なる撚り線数および撚り線直径を有する同一の公称断面積の電線である。例えば０．５ｍｍ^２の電線タイプＡは、０．１９ｍｍの直径の１９本の心線を有し、タイプＢの電線は、０．２１ｍｍの直径の１６本の心線を有する。

【0052】

あるいは、知られたおよび／または決定された実際の断面への電線の挿入および圧縮、および相関関数の算出に関する「学習」を行なう。

【0053】

相関関数を介して実際の全断面積Ａ_ｔａｔｓを算出した後に、公称断面のためのパラメータセットを用いて溶接を行なうか、あるいは、実際の全断面のためのパラメータセットを用いて溶接を行なうべきかの問い合わせを行なう。

【0054】

適切なパラメータセットを選択後に、超音波溶接を実行する。

【0055】

溶接中に、圧縮チャンバの幅ｂは、圧縮と比較して、基本的には変わらず、同様に０．５ｍｍないし１５ｍｍである。溶接中に、１ｂａｒと６ｂａｒの間の圧力を電線に加える。オシレータ１１７に供給されるエネルギは、５０Ｗｓと１００００Ｗｓの間である。全溶接持続時間は、振動振幅が１５μｍと３０μｍの間にあるとき、０．２ｓｅｃと２ｓｅｃの間にある。これらの値は、例にすぎず、これによって、本発明を限定はしない。

【0056】

最後に、溶接サイズを決定するのは、圧縮チャンバ１０の幅ｂおよび高さｈまたは他の特定の大きさを検出することによってである。

【0057】

本発明によれば、圧縮度Ｖの算出を、オンラインで、すなわち、溶接終了直後に行なう。決定された実際の全断面Ａ_ｔａｔｓと、決定された溶接のサイズ、すなわち、溶接ノードの高さｈおよび幅ｂとから、圧縮度を決定する。圧縮度Ｖの算出を、知られた以下の式に基づいて行うことができる。

【0058】

ａ）Ｖ＝［Ａ_ｔａｔｓ／ｂ・（ｈ−ＰＫ）］・１００ｉｎ％
あるいは
ｂ）Ｖ＝［ｂ・ｈ／Ａ_ｔａｔｓ］・１００ｉｎ％
但し、a)およびｂ）からの結果は、直接には比較できない。すなわち、異なる目標値が有功なのである。本発明によれば、式ａ）のほうが好ましい。

【0059】

式では、ＰＫは、圧縮チャンバ１０の境界面１２および１８の形状または輪郭、すなわち、ソノトロード２０と、対向電極２２の、力を伝達するクロスヘッド２８との形状または輪郭を計算に入れるところの大きさである。係数ＰＫは、通常は、０．１と０．５の範囲にある。約０．２の値を始めに用いることは好ましい。ｂは溶接作業終了後の圧縮チャンバ１０の幅を、ｈはその高さを意味する。従って、両者は、製造されるべきノードの断面を示す。

【0060】

好ましいツールの形状は、導体に適合した波高、波間隔、波形および波数を有する波形状であり、錐体または錐台を有するクロスコルゲートである。

【0061】

好ましい実施の形態では、圧縮度Ｖを図表でおよび／または数字で各溶接後に表示し、かつ、保存または記録することができる。

【0062】

本発明に係わる本質的な特徴を、図３ないし８を参照して再度説明する。

【0063】

図３ａ）ないし３ｄ）には、電線２００，２０２の部分または断面が全く原理的に示されている。電線２００は、対称構造を有し、かつ、例えば０．５０ｍｍ^２の公称断面積を有する。心線２０４の数は７である。各々の心線２０４の直径は０．２９ｍｍである。従って、公称断面積とは明らかに異なる０．４６ｍｍ^２の実際の全断面積が計算により生じる。

【0064】

図３ｃ）に示す電線２０２は、合計２４の心線２０６を持つ非対称構造を有する。各々の心線の直径は、例えば０．１９ｍｍである。その目的は、０．６８ｍｍ^２の実際の全断面積が生じるためである。しかしながら、公称断面積を０．７５ｍｍ^２で記す。

【0065】

超音波溶接システム１１０は、通常は、超音波溶接システムに既知の電線のための圧縮パラメータおよび溶接パラメータが保存されているように、予備プログラム化されている。操作者は、ノードを形成すべく溶接される電線の公称断面を知っている。公称断面積は、ここでは、すべての電線から生じる断面である。複数の電線からノードを溶接するために、その結果、まず、公称全断面を制御装置に入力する。制御装置に基づいて、制御装置に保存された圧縮パラメータを取り出す。電線を圧縮チャンバに挿入し、圧縮チャンバの幅ｂを調整し、次に、幅ｂを変更することなく、アンビル２２の降下によって圧縮を実行する。このことを、図４および５を参照して示すことが意図される。かくして、まず、電線２００，２０２を、圧縮チャンバ１０に挿入し、次に、スライダ２４を、予備設定された値に調整し、次に、複数の部分からなる対向電極２２のクロスヘッド２８をスライダ２４の方向に調整し、かつアンビル２２を矢印方向Ｓ１に降下させる。圧縮パラメータとして、圧力、振幅およびエネルギを、既知の公称全断面に応じて自動的に調整する。圧縮後に、電線２００，２０２は、圧縮チャンバ１０の幅ｂおよび高さｈ１によって決定される圧縮断面Ａ_１を有する。

【0066】

次に、同一の超音波溶接装置の中で異なる公称全断面の電線を、既述の方法に従って圧縮する。その目的は、異なる公称全断面に従って適切な圧縮断面Ａ_１．．．Ａ_ｎを決定するためである。

【0067】

次に、各々の公称全断面積のために、圧縮された電線の圧縮断面Ａ_１．．．Ａ_ｎと、夫々に溶接される電線の実際の全断面Ａ_ｔａｔ１．．．Ａ_ｔａｔｎの商から生じる補正値Ｋを決定する。電線の各々の実際の全断面Ａ_ｔａｔｓは、溶接されるべき電線の心線の数および直径から生じるものである。続いて、相関関数を決定する。この相関関数では、無次元の補正値Ｋは、図６に例示されているように、公称全断面積Ａ_ｎｏｍ(単位ｍｍ^２)に対してプロットされている。従って、知られた公称全断面および決定された圧縮断面においては、実際の全断面Ａ_ｔａｔｓを直接算出することができる。何故ならば、対応の相関関数は、超音波溶接システムのコンピュータに保存されているからである。従って、相関関数は、公称全断面Ａ_ｎｏｍに従う個々の補正値Ｋから生じる。

【0068】

実際の全断面Ａ_ｔａｔｓは、従って、Ａ_ｔａｔｓ＝Ａ：Ｋの式から生じ、但し、Ｋは、公称全断面に従う相関関数から決定された補正値であり、Ａは、公称全断面を有する電線のための圧縮断面である。

【0069】

対応の超音波溶接装置の使用の際にノードの圧縮度を決定するために、前述のように、知られた公称全断面に従って、圧縮パラメータを自動的に調整し、次に、電線を圧縮チャンバ１０に挿入した後に、該電線を圧縮する。圧縮の終わりに、圧縮断面Ａを、圧縮チャンバ１０の寸法から自動的に決定する。その目的は、そのことにより、相関関数を用いて実際の全断面Ａ_ｔａｔｓを算出するためである。圧縮後に、溶接を実行する。溶接パラメータを、公称全断面に応じて、または実際の全断面に応じて取り出す。溶接に従って、圧縮チャンバの形状から、自動的にノードの断面を表わす溶接サイズを決定し、次に、実際の全断面Ａ_ｔａｔｓを用いて、圧縮度Ｖをオンラインで算出する。該圧縮度を、次に、図表および／または数字により超音波溶接装置の画面に表示することができる。数値の記憶も行なう。

【0070】

圧縮度を決定する際に、ソノトロード２０および対向電極２２の、およびクロスヘッド２８の輪郭により形成される境界面も、計算に入れることができる。図８を参照して原理的に説明するように、かくして、前記の式ｂ）に従って、尺度ＰＫが使用される。該尺度は、実施の形態では、圧縮チャンバ１０を区画するソノトロード２０（１０）、またはアンビル２２の面の、その輪郭の高さｈｗによって予め設定される。補正係数ＰＫは、波構造の補償のために用いられる。大きさｈｗは、使用されるツールのタイプに従う。プロファイル補正ＰＫは、通常は０．１と０．５の間、好ましくは０．２である。

【符号の説明】

【0071】

１０ 圧縮チャンバ
１１０ 超音波溶接システム
２００ 電線
２０２ 電線
ｈ 圧縮チャンバの高さ
ｂ 圧縮チャンバの幅

【図1】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図3c】

【図3d】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】