特許 7416562 デュアル・カム・サーボ溶接スプライサ

(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】

(24)【登録日】2024-01-09

(45)【発行日】2024-01-17

(54)【発明の名称】デュアル・カム・サーボ溶接スプライサ

(51)【国際特許分類】

   B23K 20/10 20060101AFI20240110BHJP

【ＦＩ】

B23K20/10

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018167457

(22)【出願日】2018-09-07

(65)【公開番号】P2019051556

(43)【公開日】2019-04-04

【審査請求日】2021-08-31

(31)【優先権主張番号】62/558,975

(32)【優先日】2017-09-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】518320074

【氏名又は名称】テック－ソニック，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100091683

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】オー，ビャン

(72)【発明者】

【氏名】サイファート，デイヴィット リー

(72)【発明者】

【氏名】スミス，ジェイソン イー．

【審査官】豊島 唯

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１０２９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０１０７３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２８９９９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０２０００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００８－５０５４６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２０／１０

Ｈ０１Ｒ ４３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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。

【請求項2】

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。

【請求項3】

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。

【請求項4】

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。

【請求項5】

（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。

【請求項6】

（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。

【請求項7】

（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。

【請求項8】

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。

【請求項9】

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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
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。

【0002】

連邦政府による資金提供を受けた研究の記載
該当なし。

【背景技術】

【0003】

１９６０年代以降、材料間の溶接を作成するための高周波数超音波振動の使用が知られている。超音波溶接機は、材料に熱を加えるのではなく、材料に加えられる超音波振動によって生成される摩擦を使用して、溶接を作成する。超音波溶接は、プラスチックと金属の両方を接合するのに効果的であることが判明しており、玩具生産産業から自動車産業および航空宇宙産業まで、いくつかの産業に適用されている。超音波溶接は、溶接を作成することができる容易さおよび溶接あたりの低コストにより普及している。超音波溶接は、小さいパーツを接合するのに理想的である。

【0004】

超音波溶接は、アーク溶接または熱溶接、すなわちハンダ付けの代替方法であり、冷却水の要件、および高エネルギーの使用ハンダまたはフラックスなどの消耗品、構成要素のバーン・バックをなくす。超音波溶接作業のさらなる利点は、溶接プロセス中に生成される熱が最小であり、構成要素の損傷を最小にすることである。

【0005】

超音波金属溶接は、電子構成要素およびパイプ密閉において使用される類似および異なる非鉄金属のアセンブリに適合される。超音波溶接によって接合されることになるパーツは、超音波ホーンと超音波アンビルとの間で圧力をかけられて一緒に保持される。約２０から４０ｋＨｚの周波数の超音波振動が加えられ、ホーンの振動によって、パーツが一緒に洗浄され、結果として生じるせん断力によって、表面の汚染物質が除去され、地金エリアが露出する。

【0006】

２つのパーツが同時に押し付けられると溶接に加えられるこの激しい摩擦によって、基板金属の酸化被膜が破壊される。金属に加えられるとき、溶接は、材料を溶融させることによってではなく、固体溶接の作成を通じて達成される。超音波振動によって、表面の凹凸のせん断および変形が生じ、それによって、対象材料上に存在する酸化物および汚染物質が散らばり、これによって、金属対金属の接触および隣接する表面の接着が可能になる。これらのプロセスによって、２つの材料が、原子レベルでの接着が生じるのに十分なほど密接に接触する。材料の原子構造は混合され、汚染されておらず低い電気抵抗を有する、強力で、表面分子の、固体接着を作成する。摩擦によって生じる温度の比較的わずかな上昇は、融点をかなり下回り、溶接の作成に本質的に関与しない。

【0007】

超音波溶接は、異なるプロセスを通じてプラスチックおよび金属において達成される。プラスチックに加えられるとき、超音波振動によって生じる摩擦は、材料の接合部分を溶解させるのに十分であり、冷却されると溶接を作成する。超音波溶接のための溶接時間は、一般的には非常に短く、溶接時間は、一般に２００ミリ秒から４００ミリ秒に及ぶ。超音波溶接に関するさらなる一般的な開示については、Ｎｅｗ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｗｅｌｄｉｎｇ、Ｎａｓｉｒ Ａｈｍｅｄ編（２００５年）を参照されたい。

【0008】

超音波溶接システムの基本的構成要素は、プレス機、アンビル、超音波スタック、超音波発生器または電源、および電子コントローラである。溶接されることになるワークピースは、プレス機とアンビルの間に置かれ、プレス機は、ピースに圧力を加える。アンビルは、超音波振動を材料の表面に向けることを可能にする。ネストまたはアンビルは、ワークピース（パーツ）が置かれた場合、スタックによって生成される高周波数振動を溶接基板の境界面に向けることを可能にする。

【0009】

超音波スタックは、通常、コンバータ、ブースター、およびソノトロードすなわち「ホーン」から構成される。コンバータは、電気エネルギーを機械的振動に変換する；ブースターは振動の振幅を修正する；ソノトロードは、機械的振動を、溶接されることになるパーツに加える。これらの３つの要素は、一般的には、同じ超音波周波数（一般的には、２０ｋＨｚ、３５ｋＨｚ、または４０ｋＨｚ）で共振するように同調される。これらのスタック構成要素は、スタックの共振周波数に一致しながら、高電力ＡＣ信号をスタックに伝達する電子超音波発生器に接続される。

【0010】

使用者は、コントローラを介してシステムに対するコマンドを発行し、このコマンドは、プレス機の移動を制御し、スタック電源を作動させ、電気信号を誘導する溶接を超音波スタックに伝える。スタックのコンバータ部分は、電気信号を機械的振動に変換するが、ブースターは、振動振幅を修正するために利用可能である。ホーンは、振動をワークピースに加える。

【0011】

超音波溶接の品質および成功は、信号の振幅、溶接時間、溶接圧力、溶接スピード、保持時間、および保持圧力を含むいくつかの要因に依存する。これらの要因の各々の適切な量は、溶接のための対象材料のタイプに影響を受け、単一材料内で変化することもできる。産業の歴史の大部分の間、効果的に制御され得る変数は、振幅、力、および溶接時間または持続時間だけだった。振幅は、周波数選択、ホーンおよびブースターの設計、ならびにコンバータへの電気入力の変調の組み合わせを通じて制御されていた。

【0012】

超音波溶接の変数およびプロセスの使用者制御は、効果的な溶接を一貫して達成するために不可欠である。より優れたプロセス制御は、一般に、溶接の品質の改良、ならびに溶接の堅牢性さおよび反復性の改良になる。当業界における一般的な製品は、個々の製品間の溶接品質が調べられるとき、２％から４％の標準偏差を有する溶接を生じさせる。

【0013】

空気圧で作動する超音波溶接システムは、当業界では一般的である。これらのシステムは、空気圧シリンダを利用して、力を制御し、スタックのスピードを低下させる。空気圧システムでは、含まれる空気がシステムの空気圧アクチュエータを通じて移動する吸気（ｅｎｔｒｙ）速度および排気速度は制限される。したがって、空気圧システムは、方向および速度の急激な変更を達成することは不可能であり、ならびに、システムの距離制御を制限する。その速度を材料内の変化に適合させるように瞬時に調整することが可能なシステムは、完全に堅牢な溶接を理想的に生じさせるであろう。溶接品質内での逸脱の減少は、速度および距離に対するシステムの制御が改良されると生じる。

【0014】

空気圧システムはまた、静圧を使用して、システムによって係合されたパーツを圧縮する。対象材料内の変化は、用いられるのに理想的な圧力に影響を与えることがあるので、静圧は、材料によって提示される条件に適合するように動圧力を加えることができるシステムよりも、弱い溶接をもたらす可能性が高い。空気圧システムの性質は、ホーン面の移動および位置決めに対する制御の制限をさらに提供する。これらのシステムは、一般に、利用可能な溶接表面の約４分の１のみを利用する。したがって、ホーン面は使用中に不均一に摩耗し、作動面は可動に摩耗するが、溶接ヘッドの他の部分は使用可能なままである。空気圧超音波溶接システムにおける弱点は、溶接間の理想的な標準偏差よりも大きくなり、ならびに、外部汚染物質および溶接材料の変化への適合性が低下する。

【0015】

理想的な超音波溶接システムは、プロセスにおける変数の最大数に対する制御を使用者に提供する。材料間の変化、ならびに材料内に存在する汚染物質間の変化は、溶接強度を維持するために溶接速度および圧縮力における適合性を必要とすることができる。空気圧超音波溶接システムを含む一般的なシステムは、多くの場合に、理想的な溶接を完了するために溶接スピードおよび圧力における必要な変動性を欠く。空気圧システムはまた、多くの場合に産業空気供給内に存在する、グリースおよびオイルなどの、外部汚染物質がシステムに浸入することが可能なとき、それらの溶接の品質が大きく低下する。さらに、既存の空気圧システムは、ホーン表面を十分に利用すること、またはアンビルおよびホーンに対して動的にワークピースを位置決めすることが不可能である。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0016】

【文献】Ｎａｓｉｒ Ａｈｍｅｄ，“Ｎｅｗ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｗｅｌｄｉｎｇ”，２００５

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

新しい産業状況において、溶接をワイヤ・スプライス・ソリューションとして可能にすることが絶えず求められている。特に、均一なワイヤ・スプライス、ワイヤ・クリンプ、またはバッテリ・ケーブル・スプライスを作成するための５から１０の撚り合わせたワイヤ、編んだワイヤ、またはマグネット・ワイヤのバンドリングが必要とされる。そのような接続は、一般に、自動車産業、航空機産業、コンピュータ産業、および家電産業、ならびに他のプロセス制御および工業計器の適用分野において使用される。最も一般的には、そのような接続は、ワイヤ・ハーネスの生産において使用される。残念ながら、溶接作業を通じたワイヤのバンドリングは、漂遊する束ねられていないワイヤ・ストランドが最終ハーネス内に存在することなく、電気的に完全で、機械的に強固でなければならない。

【0018】

市場で現在利用可能であるよりも大きな、超音波溶接における共通変数に対する制御を提供する超音波溶接システムが望ましい。加えられた動的圧力および選択可能なワークピース／アンビル位置決めを提供するシステムは、一般に利用可能な空気圧位置決め超音波溶接システムまたは静的位置決め超音波溶接システムに対する改良として役立つであろう。理想的なシステムは、溶接ヘッドの全幅を利用できることをさらに提供するであろう。これによって、溶接ヘッド上での摩耗が減少し、したがって、ヘッドの使用可能な寿命を延ばすであろう。

【課題を解決するための手段】

【0019】

超音波溶接装置がワイヤなどの金属ピースを接合し、金属ピースは、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。第１の電気モータは、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高さアンビルの移動を作動する。第２の電気モータは、溶接前および溶接中に幅アンビルを位置決めすることができる。ロード・セルなどのセンサが、起こされた圧縮力を測定する。センサは、直接的に、超音波スタックとは無関係に高さアンビルにかかる荷重を測定することができる。ソフトウェア・アルゴリズムは、ロード・セル・センサのたわみと、移動を作動する第１の電気モータ内での失われた動きとを補償することができる。

【0020】

本開示の別の態様は、接合されることになる金属ピースが、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、第１の電気モータが、高さアンビルの移動を作動して金属ピースの超音波溶接のために圧縮力を起こし、コントローラが、方法を遂行する溶接アルゴリズムを含む、超音波装置を用いて、ワイヤの超音波溶接のための方法である。方法のステップは、空の溶接物ゾーン内でさまざまな力において力を加え、溶接物ゾーン内で高さを測定して、高さ補償を作成することによって、高さ補償を決定するステップで始まる。加えられた力とちょうど決定された高さ補償とを相関させるテーブルが作成される。ワイヤを接合するために、力が、溶接物ゾーン内のワイヤに加えられる。ワイヤの高さが、力を受けて溶接物ゾーン内で測定され、ワイヤの実際の高さを決定するために、高さ補償が減算される。

【0021】

さらなる態様は、超音波溶接装置を較正する方法である。この較正方法は、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することによって始まる。複数の圧縮力の各々に対してロード・センサを用いて空の溶接物ゾーンに加えられた力が、測定される。コントローラは、複数の圧縮力の各々に対して第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。加えられた力とちょうど決定された高さ補償とを相関させるテーブルが作成され、記憶される。

【0022】

これらおよび他の態様および特徴が、以下で詳細に説明される。

【0023】

本方法およびプロセスの性質および利点をより十分に理解するために、添付の図面に関連して取り上げられる、以下の詳細な説明に対する参照が得られるべきである。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】そのより低い位置すなわち定位置にテーブルがある、開示されるデュアル・カム・サーボ溶接スプライサの等角図である。

【図2】開示されるデュアル・カム・サーボ溶接スプライサの上面図である。

【図3】そのより高くなった位置すなわちサービス位置にテーブルがある、開示されるデュアル・カム・サーボ溶接スプライサの等角図であり、図３Ａは赤外線を用いる指用安全アセンブリの拡大図である。

【図4】図３の図に似ているが、スタック・カバーおよび指用安全カバー・アセンブリが除去された、等角図であり、図４Ａは図４の開示される溶接スプライサの開放アパーチャ・モードの拡大図である。

【図5】図４の図に似ているが、溶接スプライサの他の側面の等角図であり、図５Ａは図５の開示される溶接スプライサの開放アパーチャ・モードの拡大図である。

【図6】幅カム・アセンブリの等角図である。

【図7】高さカム・アセンブリの等角図である。

【図8】その中に幅アンビル・アセンブリを示す、開示される溶接スプライサの等角図である。

【図9】キャリッジすなわち幅フレームの等角図である。

【図10】図４の線１０－１０に沿って得られる断面図であり、図１０Ａは図１０の部分拡大図である。

【図11】図４の線１１－１１に沿って得られる断面図であり、図１１Ａは図１１の部分拡大図である

【図12】その装着位置にあるスタック・アセンブリの等角図である。

【図13】高さアンビル・アセンブリの等角図である。

【図14】図１３の高さアンビル・アセンブリの、他の側面からの等角図である。

【図15】スタック・アセンブリの等角図である。

【図16】ホーンの等角図である。

【図17】前部節点支持部（ｆｒｏｎｔ ｎｏｄａｌ ｓｕｐｐｏｒｔ）の等角図である。

【図18】ホーンを保つ前部節点支持部の等角図である。

【図19】スタック・カバーおよび指用安全カバー・アセンブリが除去され、溶接スプライシング・プロセスを通じてアンビルのさまざまな位置を示す、開示される溶接スプライサの正面図である。

【図20】スタック・カバーおよび指用安全カバー・アセンブリが除去され、溶接スプライシング・プロセスを通じてアンビルのさまざまな位置を示す、開示される溶接スプライサの正面図である。

【図21】スタック・カバーおよび指用安全カバー・アセンブリが除去され、溶接スプライシング・プロセスを通じてアンビルのさまざまな位置を示す、開示される溶接スプライサの正面図である。

【図22】スタック・カバーおよび指用安全カバー・アセンブリが除去され、溶接スプライシング・プロセスを通じてアンビルのさまざまな位置を示す、開示される溶接スプライサの正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

図面は、以下でより詳細に説明される。

【0026】

溶接スプライサ機械１０は、全体的に、図１に示されている。テーブル１２は、シリンダ１４および１６のペアによって支持され、これらは、テーブル１２内で溶接スプライサ機械１０を上げ下げする。スタック・カバー１８はスタック・アセンブリを覆い、スタック・アセンブリは、本明細書において後で明らかにされ、説明される。指用安全カバー・アセンブリ２０および２２のペアは、幅アンビル・アセンブリ、高さアンビル・アセンブリ、およびホーンを覆い、そこで、溶接スプライシングが行われる。図２では、想像線で示された使用者の手は、ワイヤ２４および２６とともに超音波的溶接スプライシングのために、ワイヤ２４および２６を指用安全カバー・アセンブリ２０および２２の中間に置く。もちろん、単一ストランド・ワイヤ、マルチストランド・ワイヤ、およびさらなるワークピースは、開示される溶接スプライサ機械１０を用いて超音波的に溶接可能であることが理解されるであろう。

【0027】

図３および図３Ａでは、テーブル１２内の溶接スプライサ機械１０は、時々必要とされるであろう修理活動位置およびメンテナンス活動位置において係合するために、図１に示されるそめの定位置から上げられている。高さ（垂直）カム・アセンブリ２８は、そのまわりにタイミング・ベルト３２が巡らされているモータ・プーリ３０とともに示されている。高さカム・アセンブリ２８は、図６および本明細書における別の場所に詳細に示される高さカム・アセンブリの一部である。タイミング・ベルト３６を有する幅カム・アセンブリ３４は、図７および本明細書における別の場所に詳細に示される幅カム・アセンブリの一部である。

【0028】

図３Ａの分解組立図は、赤外線を用いた（ＩＲ）指用アセンブリ３８であり、（ＩＲ）指用アセンブリ３８は、ＩＲ送信器４０と、ＩＲ光を受けるためのＩＲセンサまたは受信器４２（想像線で示される）とを含む。ＩＲ光が使用者の指などによって妨害されると、溶接スプライサ１０は、使用者を傷害しないように、安全性機構として溶接することはできない。安全エリアの周囲は、ＩＲ送信器およびＩＲセンサのアレイによって決定される。

【0029】

図３では、本明細書において後で詳細に説明される、水平カム・アセンブリおよび垂直カム・アセンブリを作動させる水平カム・サーボモータおよび垂直カム・サーボモータ４４および６９もそれぞれ見られる。幅（水平）サーボ駆動モータおよび高さ（垂直）サーボ駆動モータは、タイミング・ベルトおよび歯プーリによって、それぞれの被駆動アセンブリに結合される。これらの駆動モータは、溶接アンビルの位置を報告するために組み込まれた高解像度アブソリュート・エンコーダを有する。不良な溶接ワイヤを切断するためのカッター・シリンダ・アセンブリ４６も図３に示されている。右側モータ・プレート５０に取り付けられた力センサ信号コンディショナ４８が見える。

【0030】

次に図４および図４Ａを参照すると、さまざまなカバーの除去によって溶接スプライサ１０に関するさらなる詳細が提供される。ブースター装着台５６によって中心のまわりに、および前部節点支持部アセンブリ５８によってその近位端のまわりに支持されたスタック・アセンブリ５２が見える。スタック・アセンブリ５２は、遠位端にあるコンバータ６０と、ブースター装着台５６がブースター６２の中間点のまわりに配置されたブースター６２と、近位端にあり、そこで超音波溶接が行われ、図４Ａに詳述されるように、開放アパーチャ６６へと延びるホーン６４とを含む。高さアンビル摺動アセンブリ８６は、前部節点支持部アセンブリ５８の前方に配置され、ホーン６４に隣接する。

【0031】

コンバータ６０の下、制御バルブ・アセンブリ７２のすぐ前、および冷却ファン・アセンブリ７４のすぐ下に配置された、コネクタ７０を有する回路基板６８が見える。回路基板６８は、たとえば、ＴｗｉｎＣａｔ２ソフトウェアがＷｉｎｄｏｗｓ ＣＥソフトウェアを実行するＢｅｃｋｈｏｆｆ ＣＸ５０２０コントローラまたはＷｉｎｄｏｗｓ ７ ｅｍｂｅｄｄｅｄを実行するＢｅｃｋｈｏｆｆ ＣＸ５１３０コントローラなどのコントローラに接続する；にもかかわらず、他のコントローラおよびソフトウェアが、利益を得るために使用可能である。リニア軸受が、７６ａ～７６ｆによって示されるベース・プレート７３に固定される（図５も参照されたい）。リニア軸受７６ａ～７６ｆは、テーブル１２内の溶接スプライサ機械１０を上げ下げするためのテーブル１２（図１～図３を参照されたい）に取り付けられたガイド・ロッド７５ａ～７５ｆに載る。溶接加圧力測定ロード・セルは、ロード・セル固定プレート７８の下に配置され、ロード・セル固定プレート７８はベース・プレート７３に取り付けられる。ロード・セル感受性接点が、固定プレート７８の下側に載置され、図６の幅高さカム・アセンブリにおいて詳述されるように、接続ロッド１１４ａおよび１１４ｂ（ねじ付きスタッド）によって高さアンビル・アセンブリに接続される。フレーム・アセンブリ８０の上側前面上にある、空気ポート８２を有するカッター・シリンダ・アセンブリ４６に隣接した、同じくベース・プレート７３に取り付けられたメイン・フレーム・アセンブリまたはツーリング・フレーム・アセンブリ８０が見え得る。空気ポート８２は、フレーム・アセンブリ８０内のマニホルドを通じて、ホーンの前部を冷却する空気ノズル７７に、冷却用空気を供給する（図１５において見られる）。

【0032】

次に図４Ａを見ると、開放アパーチャ・モードは、拡大図において見られる。水平幅アンビル保持器８３は幅アンビル８４を装着するが、ホーン６４は、内側かつおよび幅アンビル８４の下に配置される。高さアンビル・アセンブリ８６は、ホーン６４の上方かつ幅アンビル８４の向かいに配置される。カッター・シリンダ・アセンブリ４６のカッターが、図５および図５Ａにおいてさらに詳述されるように、不良な溶接ワイヤを切断するためにホーン６４の前に配置される。

【0033】

次に図５および図５Ａを見ると、高さアンビル・アセンブリ８６は、とりわけ、高さアンビル８８と、高さアンビル保持器８９とを含む（図５Ａを参照されたい）。カッター・アセンブリ４６は、ばね９２を用いてばね付勢され、カッター９４は、不良なワイヤ溶接を切断するために回転する。同じく、開示される溶接スプライサの開放アパーチャ・モードが図５および図５Ａに示されている。タイミング・ベルト３６のためのモータ・プーリ７１に加えて、垂直カム・モータ６９も図５に見える。

【0034】

溶接スプライサ１０内で利用されるデュアル・カムが、それぞれ幅アンビルおよび高さアンビルのための図６および図７に示されている。このアセンブリは、周辺面に切断される、カム・トラック９６を有する固定回転軸幅カム３４、および側面へと切断される、カム・トラック９８を有する枢動高さカム２８から構成される。幅アンビル・アセンブリ８５は、２つのカム・フォロア１００と１０２（図９を参照されたい）とを有する幅カム・トラック９６に結合される。デュアル・カム・フォロア１００および１０２は、正確な双方向性幅位置決めのためにバックラッシュをなくす。静止幅側方ガイド１０４（図１０を参照されたい）は、このアセンブリの一部である。幅側方ガイド１０４の目的は、ワイヤ・ストランドが幅アンビル８４の下に引かれ、ならびに、ホーン６４（ソノトロード）波溶接表面に対する幅アンビル８４の正確な垂直間隙位置決めを提供することである。幅側方ガイド１０４は、ホーン６４から約０．５ｍｍ側方に位置決めされる。側方ガイド１０４は、ツーリング間隙に高さ制御を提供する。この位置決めは、幅側方ガイド・カム・アセンブリ１０６を用いて達成される。ソケット・ヘッド・キャップねじ１０３（ＳＨＣＳ：ｓｏｃｋｅｔ ｈｅａｄ ｃａｐ ｓｃｒｅｗ）は、側方ガイド１０４を最終位置にロックする。カム支持シャフト・アセンブリ１０８は、側方ガイド１０４と幅ガイド・カム・アセンブリ１０６の両方を適切な位置に保持し、メイン・ツーリング・フレーム・アセンブリ８０に強固に取り付けられる。垂直カム・シャフト１１０は、デュアル軸受／ピン・アセンブリ１１２を軸に回転し、垂直カム・シャフト１１０は、２つの下向きのねじ付きスタッド１１４Ａおよび１１４Ｂに取り付けられ、２つの下向きのねじ付きスタッド１１４Ａおよび１１４Ｂは、ロード・セル・ベース・プレート１１６に固定し、ロード・セル・ベース・プレート１１６は力変換器１１８を保持する。高さカム・アセンブリ２８は、垂直カム・シャフト１１０上で回転する。

【0035】

高さアンビル・アセンブリ８６が圧密化のプロセス中に高さカム２８によって下方に引っ張られると、高さアンビル・アセンブリ８６は上方に曲げられ、それによって、ベース・プレート７３に取り付けられたロード・セル固定プレート７８上で力変換器１１８の圧縮が引き起こされ、次に、それが、スタック・アセンブリ５２内のホーン６４上の荷重を報告する。高さカム２８は、可撓性タイミング・ベルト３２によって駆動されるので、カムのわずかな上方への円弧状移動は、ドライブ・トレインの働きに影響を与えない。さまざまな溶接加圧力の下での力変換器１１８のたわみから生じる上方たわみは、位置報告誤差という結果になる。駆動モータ４４と６９の両方のための位置報告エンコーダは、モータ内に配置される。したがって、高さエンコーダは、この位置誤差により、圧縮中に実際の高さを報告しない。この誤差を補償するために、較正方法が必要である。較正中に、高さアンビル・アセンブリ８６は、ホーン６４の先端との接触が生じるまで下げられる。力変換器１１８は、接触時に、この誤差のない位置を報告する。高さアンビル・アセンブリ２８は引き続き回転して、溶接加圧力を増加させるので、力変換器１１８は、引き続き回転を報告する。高さアンビル・アセンブリ８６は、静止したホーン４４との接触により、もはや下方に移動していないので、高さエンコーダからのパルス（以下の段落における説明を参照されたい）は、加えられた力に比例する機械的な失われた動きを報告する。補償テーブルは、力／位置誤差に基づいて作成される。この補償テーブルは、溶接高さを正確に報告するために、溶接圧密化中に利用される。

【0036】

テーブル１は、力読み取り値に基づいて高さ測定がどのように補償されるかを示す例示的な較正テーブルを提供する。

【0037】

【表1】

【0038】

テーブル１は、以下の方法を使用して作成された：
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。

【0039】

アンビル間の間隙内に何もなかったので、高さ読取り値は、加えられた力に対して０．０であるべきであった。高さ読取り値が変化した（高さ補償）ので、この測定値は、アンビルを駆動するハードウェア内での失われた機械的な動きによらなければならない。そのため、アンビル間の距離の正確な高さ読み取り値を取得するために、システムは、高さ読み取り値をセンサから受け取り、その値を、使用されている力における高さ補償から減算する。これによって、正確な測定値が与えられ、失われた機械的な動きを補償する。

【0040】

較正テーブルは、ルックアップ・テーブルとして使用され、記録された値の間に補間して、補償値を算出することが可能である、または、測定力を代入することによって高さ補償を提供することができる式を算出するために使用可能である。このデータを用いた一次方程式に対する最小二乗フィッティング、すなわち、「ｙ」交差値（すなわち、ｙ＝ｍｘ＋ｂにおける「ｂ」）の検討を行うことによって、ゼロ高さの実際の位置が決定可能である。

【0041】

超音波ワイヤ接着は、超音波ホーンとアンビルとの間に一緒に圧搾されたワイヤの束に振動エネルギーを加えることによって実行される。ホーンによって伝達されているエネルギーの量は、超音波振動の振幅および溶接に加えられている力に直接的に関連する。溶接をどのように実施するかを定義する２つの基本的なやり方がある：
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。

【0042】

この開示は、これらの２つの溶接するやり方について、振幅、およびどれくらい速くエネルギーが溶接に伝達されるかを制御する、溶接中に加えられる力を制御することを可能にする「溶接加圧力テーブル」を導入することによって、さらに詳しく述べてきた；したがって、より低いエネルギーでより優れた溶接を提供する。この「溶接加圧力テーブル」は、溶接方法のどちらか、すなわち、溶接対時間または溶接対エネルギーとともに働く。

【0043】

溶接加圧力テーブルは、どのように溶接が実行されるべきかに関する指示のシーケンスである。溶接加圧力テーブル中の各エントリは、３つの値からなる：持続時間、力、および振幅である。持続時間は、どれくらい長くステップが持続可能であるかであり、力は、垂直アンビル・サーボ制御のための目標であり、振幅は、パーセント電力に変換され、超音波発生器のための電力出力目標である。このテーブルは、使用者が、最小量のエネルギーを使用してワイヤを効率的に接着することを可能にし、加えられるエネルギーからのワイヤに対する損傷を最小にする、ステップのシーケンスを定義することを可能にする。

【0044】

一般的なシーケンスは、短期間の高い力およびゼロ振幅で始まるであろう。これによって、ワイヤが一緒に圧搾され、ワイヤが、アンビルおよびホーンの節の隆起へと屈曲される。次のステップは、音波発生器のための大きな振幅を有する、より小さい力においてであろう。これによって、ワイヤに対する把持が緩和され、超音波振動がワイヤをこすり合わせることが可能になる；表面を清掃することによって汚染がワイヤから除去され、ワイヤ接着アクションを開始する。次いで、さらなるステップは、ワイヤをより密接に接触させ、より高い力およびより低い振幅を使用して接着を可能にするために使用可能である。

【0045】

最終ステップは、ゼロ振幅および高い力とともに含めることができ、これによって、超音波発生器が遮断され、接着が冷却する間、ワイヤをまとめる。この最後のステップは、アルミニウムを溶接するのに重要であり、接着が冷却する間、接着をまとめ、汚染物質が接着に入ることを可能にしない。

【0046】

表２は、上記で説明されたように、力、持続時間、および振幅の設定のあらかじめ定義されたシーケンスを有する溶接作業の一実施形態を示す。表２に記載されている値は、超音波エネルギーをより効率的に加えることに使用し、溶接されている材料に最小の損傷を付与するために、溶接中の力および振幅の変化を順番に並べるために使用可能である。

【0047】

【表2】

【0048】

たとえば、溶接が開始されるとき：
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。

【0049】

溶接ステップ中に溶接が完了した場合、そのステップは中止され、ステップ処理が０．０振幅とともに見つけられた次のステップ（第１の保持ステップ）から続行する、または、保持ステップがない場合、溶接が終了する。

【0050】

溶接が進行中であり、溶接ステップの最後のステップにおいてタイマの期限が切れる場合、溶接が完了するまで、現在の力および振幅を保持する。次いで、何かがあれば、保持ステップを処理する。これらの変数を使用する他の表は、本明細書において記載される本開示に基づいて当業者によって生成されてよい。

【0051】

他の実施形態では、溶接作業は、目標の高さまたは幅のシーケンスによって定義されてよく、目標の高さまたは幅が達成されるまで、加えられる力が増加される。さらに他の実施形態では、溶接作業は、各ステップ中に適用されることになる１つまたは複数の力プロファイルを含み、力プロファイルは、ステップの持続時間全体を通じて加えられることになる力を定義する（一定、増加する、減少する、または変化する）。溶接作業中の各ステップは、ステップ中に適用されることになる振幅を定義する振幅プロファイルも指定してよい。さらに別の実施形態では、溶接作業は、力プロファイルと振幅プロファイルとを有する単一のステップとして定義されてよい。

【0052】

多数の実施形態では、溶接作業は、圧搾ステップ［０．０振幅］で開始し、１つまたは複数の溶接ステップ［非ゼロ振幅］を含み、保持ステップ［０．０振幅］で終了する。

【0053】

さらに別の実施形態では、溶接作業は、力値と振幅値とを有する１つのエントリによって定義されてよい。持続時間は、どれであってもよい。このリストが処理されたとき、システムは、所望の力まで力を増加させ、開始高さを測定し、その開始高さが仕様の範囲内であった場合、超音波発生器を、定義された振幅でオンにする。所望の力は、溶接の持続時間の間、維持される。溶接までの時間は、振幅および力が定義された作業の別のモードであり、あらかじめ設定された時間にわたって実行される溶接作業の期限切れは、溶接作業の中止という結果になる。

【0054】

２つのさらなる位置報告エンコーダ１５６および１５８がある。差動変圧器エンコーダ１５６は、幅アンビル・アセンブリ８５（図９に示される）上の強磁性導電性センサ・ストリップ１６０の位置によって変調された（図１１Ａおよび図７に示される）幅フレーム１２０の上に配置される。差動変圧器エンコーダ１５８は、高さアンビル・アセンブリ８６（図１２および図１３に示される）上の強磁性導電性センサ・ストリップ１６２の位置によって変調されるメイン・ツーリング・フレーム・アセンブリ８０（想像線で示された図５）の前脚の裏面に配置される。これらの２つのさらなる位置報告エンコーダ１５６および１５８は、モータ内のエンコーダよりも高さアンビル・アセンブリおよび幅アンビル・アセンブリの位置を正確に検出する。

【0055】

もっと先に、幅アンビル・アセンブリ８５が図８および図９に示されている。幅アンビル・アセンブリ８５をさらによく示すために、図８では、メイン・ツーリング・フレーム８０、高さアンビル・アセンブリ８６、およびカッター・シリンダ・アセンブリ４６が除去されている。幅フレーム１２０は、牽引シャフトまたはピン１２１（図９および図１０で見られる）によって幅アンビル８４に結合される。幅フレーム１２０は、０から１６ｍｍ幅の開口を可能にする動程範囲を有する。幅アンビル８４は、ワイヤ束のローディングおよびアンローディングを制御するように位置決めされ、ならびに、仕上がった溶接塊の溶接幅を正確に制御する。幅アンビル８４は、異なる溶接表面を提供するために、逆さにおよび上下逆に回転可能である。このアセンブリの正確な直線状移動は、メイン・ツーリング・フレーム８０に取り付けられたレール１２３上の単一のリニア軸受キャリア１２２によって提供される（図１０および図１１に示される）。これは、対称的バランスのとれたカム・リンク機構が、カム・フォロア１００と１０２と間の最小回転モーメントと溶接ゾーン外側溶接加圧力とともに溶接ゾーンと一直線に配置されるために可能である。スタック・アセンブリ５４を冷却する空気マニホルド７２と接続された空気ポート１２４も、図８および図１５で見ることができる。

【0056】

高さアンビル・アセンブリ８６は、図１０～図１１に見える。高さカム・アセンブリ２８は、カム・トラック９８（図７を参照されたい）内に載る単一のカム・フォロア１２６を用いて、高さアンビル・アセンブリ８６に結合される。高さ側方ガイド１２８は、２つのソケット・ヘッド・キャプねじ（ＳＨＣＳ）１３０Ａおよび１３０Ｂによって所定の位置に保持される。高さ側方ガイド１２８は、高さアンビル基部１３２の上に着座する。高さ側方ガイド１２８は、それとホーン６４（ソノトロード）の側面との間に間隙を設けるために位置決めされる。この間隙は、高さアンビル・アセンブリ８６が上下に移動されているとき、ならびに圧縮的な溶接加圧力の間に、維持される。間隙があまりに大きいことによって、ワイヤ・ストランドが間隙に入り、機構を動かなくすることができる。間隙にすっと入るワイヤ・ストランドは、溶接されず、許容できない溶接という結果になる。間隙が小さすぎ、側方ガイド１２８がホーン６４と接触することをもたらす場合、ツーリングは、生成された熱のために恒久的に損傷を受けることがある。適切な間隙設定を行う助けとなるために、側方ガイド１２８は、間隙の正確な調整を提供する小さな偏心カム・アセンブリ１３４とともに位置決めされる。側方ガイド１２８は、日常的な摩耗により、２つの加工表面を提供するために、逆さに回転可能である。高さアンビル８４は、その後退位置および拡張位置に、空気圧式空気シリンダ１３６によって駆動される。

【0057】

図１１および図１１Ａでは、幅アンビル・アセンブリ８５は、断面が示されている。構成要素の多くは、すでに上記で説明された。ＳＣＨＳ１３８は幅アンビル保持器８３を押し下げ、幅アンビル保持器８３の下に、摩耗プレート１４２が配置される。摩耗プレート１４２は、調整器１４０によって、ホーン６４の上の摺動ガイド１０４上で摺動する幅アンビル８４に調整される。側方ガイド・カム・アセンブリ１０６は、以前に上記で説明された、幅アンビル８４とホーン６４との間の間隙を維持する。高さアンビル保持器８９は、高さアンビル８８用の類似の構成要素を有する。

【0058】

スタック・アセンブリ５２は、図１２においても、モータ装着プレート１０２と共に見える。高さアンビル・アセンブリ８６をさらによく示すために、図１２では、メイン・ツーリング・フレーム８０、幅アンビル・アセンブリ８５、およびカッター・シリンダ・アセンブリ４６が除去されている。図１２～図１４において特に関心があるのは、図１０および図１０Ａの説明に関連して取り上げられる、高さアンビル・アセンブリ８６の継続的な説明である。高さアンビル８８をその拡張位置および後退位置に移動させるためにコネクタ・ピン１４９を通じてシャフト１４７を軸に回転する前部アクチュエータ・プレートおよび後部アクチュエータ・プレート１４５および１４６に取り付けられた高さアンビル・クレヴィス１４４に取り付けられた空気圧シリンダ・アセンブリ１３６が見える。センサ１８０は、高さアンビル８８がその後退位置にある（図１４に示される）とき、プレート１４６の位置を検出する。高さアンビル８８の後退位置は、停止具１８２によって維持される。高さアンビル・ベース・プレート１４８は、当アセンブリのための構成要素を保持する。高さアンビル・ベース・プレート１４８は、２つのリニア軸受キャリア１７０および１７２（図４にも見える）も保持する。高さアンビル・アセンブリ８６の正確な直線状移動は、メイン・ツーリング・フレーム８０（図４に示される）に装着されたレール１７４および１７６上に載る２つのリニア軸受キャリア１７０および１７２によって提供される。高さアンビル・ベース・プレート１４８の外縁に装着されたローラ１５０は、下向きの力が高さアンビル８８に加えられたときローラ１５０を安定させる高さカム２８の外側内縁と接触する。以前に説明された誘導センサ・ストリップ１６２のためのスロットが、高さアンビル・ベース・プレート１４８の中に見える。

【0059】

図１５～図１８は、スタック・アセンブリ５２およびそのさまざまな構成要素を示す。図１６～図１８は、前部節点支持部アセンブリ５８およびホーン６４を示す。ホーン６４は、その中心のまわりに４つの平らな部分を有し、平らな部分のうち２つ１９０および１９２のみが図に示されている。他の２つの平らな部分は、平らな部分１９０および１９２に類似しているが、これらの反対側にある。上部の平らな部分と下部の平らな部分は互いと平行であり、２つの側方の平らな部分は、上部の平らな部分と下部の平らな部分と９０度をなし、互いと平行である。止めねじ１９６を受け入れる側方の平らな部分１９２の中に機械加工されたくぼみ１９４が、前部節点支持部アセンブリ５８の左側にある。くぼみ１９４は、ホーン６４の長手方向の正確な所在地を与える。前部節点支持部アセンブリ５８の右側は、ホーン６４の左右の留置を設定する２つの止めねじ１９８および２００を有する。前部節点支持部アセンブリ５８内の開口２０４の底部に、ベース・プレート７３と平行なバー２０２がある。バー２０２は、前部節点支持部アセンブリ５８内のその底部の平らな部分の上にホーン６４を保持する。ホーン６４は、前部節点支持部アセンブリ５８の上部プレート２０８内で止めネジ２０６によって押し下げられる。ホーン６４は、上部プレート２０８を前部節点支持部アセンブリ５８に保持する２つのねじ２１０および２１２を取り外して、止めねじ１９６を緩めるだけで、前部節点支持部アセンブリ５８の中で１８０度回転可能である。ホーン６４は、その近位端に波状表面を有する２つのハンマーヘッド２１４および２１６を有する。ホーン６４を１８０度回転させることによって、もう一方のハンマーヘッドの使用が可能になり、ホーン６４が、前部節点支持部アセンブリ５８を通る同じ正確な所在地に設定される。ハンマーヘッドの面上の波はワイヤ・ストランドを把持し、そのため、ホーンと接触するワイヤは音波動きとともに移動するが、高さアンビルと接触するワイヤは静止して保持され、必要なこすり洗い相互作用が生じる。

【0060】

超音波溶接作業ステップが図１９～図２２に示されており、各ステップはそれぞれ、そのような各図によって表される。
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。

【0061】

プロセス・セットアップ・パラメータに応じて、溶接が失敗した場合、ツーリングを閉じて保ち、失敗した溶接物を所定の位置にロックしてよい。次いで、許可があれば、溶接物を解放する直前にワイヤを溶接接合から切り離すように、「不良ワイヤ」デバイスを作動することができる。これによって、不良な溶接が生産されないことが保証される。商業用ワイヤ・スプライサは現在、銅エリアの５．５％のみの検出を保証することができる。溶接スプライサ機械１０は、失ったワイヤ検出に関して銅エリアの３％に減少することに成功した。

【0062】

装置、システム、および方法について、さまざまな実施形態を参照しながら説明してきたが、本開示の範囲および本質から逸脱することなく、さまざまな変更がなされてよく、等価物がその要素と置き換えられてよいことは、当業者には理解されよう。さらに、本開示の本質的な範囲から逸脱することなく、本開示の教示に従って、特定の状況または材料に適合するために、多数の修正がなされてよい。したがって、本開示が、開示された特定の実施形態に限定されることは意図されておらず、本開示は添付の特許請求の範囲内に含まれるあらゆる実施形態を含むことが意図されている。本出願では、別段に明確に規定されていない限り、すべての単位はメートル法であり、すべての量およびパーセンテージは重量による。また、本明細書において参照されるすべての引用例は、参照により本明細書に明確に組み込まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】