(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接チップおよびチップガイドを相互に隣接して配置するステップと、
ギャザリングブロックを取出し位置から予め定められた装填位置まで前記チップガイドの方向に制御可能に前進させ、それにより部分的に開いた加工物ネストの予備設定された幅を確立するステップと、
溶接される加工物を加工物ネストに装填するステップであって、前記予備設定された幅は、加工物が実質的に相互に平行な複数の垂直カラムに装填されるように選択されるようにしたステップと、
アンビルを下方に溶接チップに向かって制御可能に変位させて加工物ネストの外周を閉止し、それにより予め定められた圧力をコラムに加えるステップと、
前記溶接チップを超音波振動させてスプライスを形成させるステップと、
ギャザリングブロックを予め定められた装填位置から取出し位置に変位させるステップと、
前記ギャザリングブロックを取出し位置で予め定められた期間静止させ、それにより加工物ネストからスプライスを取り出すステップと、
ギャザリングブロックを予め定められた装填位置に戻すように移動させ、それにより溶接される加工物を受容するための加工物ネストの予備設定幅を確立するステップと
を含む、複数の加工物の溶接方法。
【請求項２】
単一加工物の直径Ｄおよび溶接される加工物のおおよその数を含むデータを導入するステップであって、前記導入されたデータに応答して、ギャザリングブロックが前記直径Ｄ×コラムの数Ｎに実質的に等しいネストの予備設定された幅を形成するように変位可能である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
溶接される加工物を加工物ネストに装填した後、１つのコラムとギャザリングブロックとチップガイドとの間の接触を感知するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
アンビルをギャザリングブロックに近付いたりそこから離れるように制御可能に変位させ、それによりその後の溶接およびスプライスの取り外しのために加工物ネストを開閉させるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
アンビルが溶接チップに向かって変位した後、アンビルによって１つのコラムに加えられる圧力を感知するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
ギャザリングブロックの予め定められた充填位置への変位を予め定められた期間遅延させるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記予め定められた期間が５秒を超えない、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
アンビルおよびチップガイドを同時に溶接チップの方向に変位させて、加工物ネストを制御可能に閉止するステップをさらに含み、前記溶接チップが、一般的に水平面内に伸長しかつ間隔をおいて配置された側面に横付けされる作業面を有し、前記側面の１つが、垂直方向に溶接チップを超えて伸長して加工物ネストの壁の１つを形成するチップガイドの合わせ面に隣接する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
溶接チップの作業面が鋸歯状に形成され、かつ、溶接チップの作業面が、加工物ネストを閉囲したとき、前記溶接チップの作業面に面して鋸歯部が形成されたアンビルの底面に平行である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
各々が直径を持ち集合的に予め定められたサイズの束を形成する多数の加工物と共に溶接される、単一加工物の直径に相当するデータを導入するステップと、
ギャザリングブロックおよびチップガイドブロックを反対方向に直線的に変位させて加工物ネストの側面を形成することによって、部分的に開いた加工物ネストを形成するステップと、
前記チップガイドブロックおよびギャザリングブロックの変位を阻止して、導入されたデータに応答して加工物の束の予め定められたサイズに相当する加工物ネストの予め定められた幅を得るステップと、
溶接される加工物を前記加工物ネスト内で溶接チップ上に装填して、前記加工物を相互に実質的に垂直方向に整列させて、チップガイドブロックおよびギャザリングブロックに隣接して少なくとも１つの垂直コラムを形成するステップと、
アンビルを溶接チップに向かって制御可能に変位させて予め定められた圧力をコラムに加え、それによりスプライスを形成するステップと、
ギャザリングブロックおよびチップガイドブロックの少なくとも１つを加工物ネストから離してスプライスを取り外すのに充分な予め定められた期間を提供し、逆戻りして加工物ネストの予め定められた幅を繰り返し提供するように往復変位させるステップと
を含む、加工物の超音波溶接方法。
【請求項１１】
溶接チップおよびチップガイドを相互に隣接して配置するステップと、
ギャザリングブロックを取出し位置から予め定められた装填位置まで前記チップガイドの方向に制御可能に前進させ、それにより少なくとも部分的に加工物の直径によって画定される部分的に開いた加工物ネストの予備設定された幅を確立するステップと、
溶接される加工物を前記加工物ネスト内で溶接チップ上に装填して、前記加工物を相互に実質的に垂直方向に整列させて、チップガイドおよびギャザリングブロックに隣接して少なくとも１つの垂直コラムを形成するステップと、
アンビルを下方に前記溶接チップに向かって制御可能に変位させて加工物ネストの外周を閉止するステップと、
前記溶接チップを超音波振動させてスプライスを形成させるステップと、
ギャザリングブロックおよびチップガイドの少なくとも１つを加工物ネストから離してスプライスを取り外すのに充分な予め定められた期間を提供し、逆戻りして加工物ネストの予め定められた幅を繰り返し提供するように往復変位させるステップと
を含む、複数の加工物の溶接方法。
【請求項１２】
平面内に伸長する溶接面を有する超音波振動溶接チップと、
前記超音波振動溶接チップと並置され、溶接面に対して垂直に伸長するガイド面を有するチップガイドと、
チップガイドの上にあり、溶接面に平行に伸長するアンビル面を有するアンビルと、
ガイド面に平行に伸長するギャザリング面を有するギャザリングブロックと、
ギャザリングブロックを作動させて取出し位置から予め定められた装填位置へ移動させる制御装置であって、ギャザリング面がガイド面から予め定められた距離に間隔をおいて配置され、アンビル面、溶接面、ギャザリング面、およびガイド面の間に画定される加工物ネストを形成し、溶接が完了した後、制御装置がギャザリングブロックを時間制御方式で作業空間から離れて取出し位置まで移動するように作動させるように構成された制御装置とを含む超音波溶接機において、
溶接される加工物を前記加工物ネスト内で、前記超音波振動溶接チップ上に装填して、前記加工物を相互に実質的に垂直方向に整列させて、前記チップガイドおよびギャザリングブロックに隣接して少なくとも１つの垂直コラムを形成することを特徴とする超音波溶接機。
【請求項１３】
予め定められた装填位置が一連の隣接する実質的に平行な垂直コラムにワイヤを配置するのにちょうど充分である、請求項１２に記載の超音波溶接機。
【請求項１４】
予め定められた装填位置の幅が式Ｗ＝ＤＮによって決定され、ここでＤが単一ワイヤまたは加工物の直径であり、Ｎがコラムの数である、請求項１２に記載の超音波溶接機。
【請求項１５】
予め定められた装填位置の幅が、溶接チップから実質的に垂直に伸長する少なくとも１つのコラム内にワイヤを積み重ねるのに充分な加工物ネストの幅に相当する、請求項１２に記載の超音波溶接機。
【請求項１６】
アンビルが予備設定された圧力を加えるために溶接チップに向かって制御可能に可動である、請求項１２に記載の超音波溶接機。
【請求項１７】
制御装置が加工物の直径を含むデータに応答してギャザリングブロックを予め定められた装填位置まで変位させるメモリユニットを有する、請求項１２に記載の超音波溶接機。
【請求項１８】
作業空間の幅が、ガイド面およびギャザリング面に横付けされそれによって支持される少なくとも１つのコラムの加工物を積み重ねるのに充分である、請求項１２に記載の超音波溶接機。
【請求項１９】
アンビルによって加えられる予備設定された圧力を検出するための圧力センサをさらに含む、請求項１２に記載の超音波溶接機。
【請求項２０】
ギャザリングブロックが、チップガイドの方向に逆戻りする前に予め定められた期間、制御可能に停止する、請求項１２に記載の超音波溶接機。
【請求項２１】
端面を有する超音波ホーンをさらに含み、前記溶接チップが間隔をおいて配置された複数の穴を有し、各穴がそれぞれのボルトを受容して溶接チップを端面に固定する、請求項１２に記載の超音波溶接機。
【請求項２２】
穴の各々が弾性材料から形成されかつそれに取り付けられた連続パッドを内周に装備し、超音波ホーンと溶接チップとの間に緩衝帯を設ける請求項２１に記載の超音波溶接機。
【請求項２３】
合わせ面を有する４つのアンビルであって、合わせ面のうちの２つが、予め定められた装填位置で相互に離して配置されたネストの側面間に画定される予め定められた幅を有する加工物ネストの側面を形成するように構成された４つのアンビルと、
前記側面を形成するアンビルの少なくとも１つを、溶接された加工物を取り出すのに充分な予め定められた期間、予め定められた装填位置から取出し位置に変位させ、前記予め定められた期間の終了後に前記予め定められた装填位置に戻して、加工物ネストが新しい加工物を受容する前に予備設定された幅を再確立する制御装置とを含む、複数の加工物をスプライスするための超音波溶接機において、
前記４つのアンビルは、溶接チップとチップガイドとギャザリングブロックとを含み、
溶接される加工物を前記加工物ネスト内で溶接チップ上に装填して、前記加工物を相互に実質的に垂直方向に整列させて、前記チップガイドおよびギャザリングブロックに隣接して少なくとも１つの垂直コラムを形成することを特徴とする超音波溶接機。
【請求項２４】
４つのアンビルが、溶接チップ、チップガイド、アンビル、およびギャザリングブロックを含む、請求項２３に記載の超音波溶接機。
【請求項２５】
予備設定された圧力を加えるためにアンビルが溶接チップに向かって制御可能に可動である、請求項２４に記載の超音波溶接機。
【請求項２６】
加工物の側面を形成するアンビルの１つが、ギャザリングブロックおよびチップガイドから成るグループから選択される、請求項２３に記載の超音波溶接機。
【請求項２７】
予め定められた装填位置が、一連の隣接した実質的に垂直なコラムにワイヤを配置するのにちょうど充分である、請求項２３に記載の超音波溶接機。
【請求項２８】
予め定められた装填位置の幅が式Ｗ＝ＤＮによって決定され、ここでＤが単一ワイヤまたは加工物の直径であり、Ｎがコラムの数である、請求項２３に記載の超音波溶接機。
【請求項２９】
予め定められた装填位置の幅が、溶接チップから実質的に垂直に伸長する少なくとも１つのコラム内にワイヤを積み重ねるのに充分な加工物ネストの幅に相当する、請求項２３に記載の超音波溶接機。
【請求項３０】
制御装置が加工物の直径を含むデータに応答してアンビルの１つを予め定められた装填位置まで変位させるメモリユニットを有する、請求項２３に記載の超音波溶接機。
【請求項３１】
変位したアンビルによって加えられる予備設定された圧力を検出するための圧力センサをさらに含む、請求項２３に記載の超音波溶接機。
【請求項３２】
変位したアンビルが、予め定められた装填位置に向かって逆戻りする前に、予め定められた期間制御可能に停止する、請求項２３に記載の超音波溶接機。
【請求項３３】
溶接チップおよびチップガイドを相互に隣接して配置するステップと、
ギャザリングブロックをチップガイドに向かって制御可能に前進させて、それをチップガイドから予め定められた距離の初期位置に停止させ、それにより部分的に開いた加工物ネストの予備設定された幅を形成するステップと、
溶接される加工物をネスト内で前記溶接チップ上に装填して、加工物を相互に実質的に垂直方向に整列させて、チップガイドおよびギャザリングブロックに隣接して少なくとも１つの垂直コラムを形成するステップと、
アンビルを下方に溶接チップに向かって制御可能に変位させて加工物ネストの外周を閉止し、それにより予め定められた圧力をコラムに加えるステップと、
前記溶接チップを超音波振動させてスプライスを形成させるステップと、
ギャザリングブロックを予め定められた期間初期位置から離れるように変位させるステップと、
ギャザリングブロックを初期位置に戻すように移動させ、それにより溶接される加工物を受容するための加工物ネストの予備設定幅を確立するステップと
を含む、複数の加工物の溶接方法。
【請求項３４】
単一加工物の直径Ｄおよび溶接される加工物のおおよその数を含むデータを導入するステップであって、前記導入されたデータに応答して、ギャザリングブロックが前記直径Ｄ×コラムの数Ｎに実質的に等しいネストの予備設定された幅を形成するように変位可能である、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
溶接される加工物を加工物ネストに装填した後、１つのコラムとギャザリングブロックとチップガイドとの間の接触を感知するステップをさらに含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
アンビルをギャザリングブロックに近付けたりそこから離すように制御可能に変位させ、それによりその後の溶接およびスプライスの取り外しのために加工物ネストを開閉させるステップをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
アンビルが溶接チップに向かって変位した後、アンビルによって１つのコラムに加えられる圧力を感知するステップをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
ギャザリングブロックの初期位置への変位を予め定められた期間遅延させるステップをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３９】
前記予め定められた期間が５秒を超えない、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
アンビルおよびチップガイドを同時に溶接チップの方向に変位させて、加工物ネストを制御可能に閉止するステップをさらに含み、前記溶接チップが、一般的に水平面内に伸長しかつ間隔をおいて配置された側面に横付けされる作業面を有し、前記側面の１つが、垂直方向に溶接チップを超えて伸長して加工物ネストの壁の１つを形成するチップガイドの合わせ面に隣接する、請求項３３に記載の方法。
【請求項４１】
溶接チップの作業面が鋸歯状に形成され、かつ、溶接チップの作業面が、加工物ネストを閉囲したとき、前記溶接チップの作業面に面して鋸歯部が形成されたアンビルの底面に平行である、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
各々が直径を持ち集合的に予め定められたサイズの束を形成する多数の加工物と共に溶接される、単一加工物の直径に相当するデータを導入するステップと、
ギャザリングブロックおよびチップガイドブロックを反対方向に直線的に変位させて加工物ネストの側面を形成することによって、部分的に開いた加工物ネストを形成するステップと、
チップガイドブロックおよびギャザリングブロックの変位を阻止して、導入されたデータに応答して加工物の束の予め定められたサイズに相当する加工物ネストの予め定められた幅を得るステップと、
垂直面内に実質的に相互に整列した複数の加工物を加工物ネスト内で溶接チップ上に装填し、それにより加工物ネストの側面によって界接される少なくとも１つの垂直コラムを形成するステップと、
アンビルを溶接チップに向かって制御可能に変位させて予め定められた圧力をコラムに加え、それによりスプライスを形成するステップと、
ギャザリングブロックおよびチップガイドブロックの少なくとも１つを加工物ネストから離してスプライスを取り外すのに充分な予め定められた期間を提供し、逆戻りして加工物ネストの予め定められた幅を繰り返し提供するように往復変位させるステップと
を含む、加工物の超音波溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波溶接装置およびそれを操作する方法に関する。特に、本発明は、電気導体を実質的に少なくとも１つのコラムで溶接して自動的に形成することを可能にするために、各溶接作業前に望ましい横断面を生成するために制御可能に変位できる、複数のアンビルを含む超音波装置に関する。本発明は、複数のアンビルを順次変位させて、望ましい横断面を生成し、少なくとも１コラムの溶接された導体を含む溶接を達成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
特に撚られた形の超音波溶接導電体に適合させた装置の使用は、電気産業における好ましい溶接方法になってきた。超音波溶接機は一般的に、超音波振動を発生する溶接チップおよび合せ工具としてのアンビルを備えている。アンビルは複数の面を含み、各々が、超音波振動を加えながら導体を様々な寸法に圧縮できる空間を画定するために、直線経路に沿って移動可能である。アンビルが閉じられ、導体を相互に圧縮しているときに、アンビルの面は周囲を閉じられた区画を形成する。アンビルが開いているとき、導体をそこに通すために端面は開いたままである。
この種の装置は、Ｗｅｌｔｅｒらの米国特許第４，８６７，３７０号（Ｗｅｌｔｅｒ´３７０）から知られており、そこでは導体の周囲に緊密把持を維持しながら溶接される様々な寸法のワイヤのための装備が設けられている。
【０００３】
本願の図１〜図４は、広く開いた作業領域を設け、この領域内に緩く挿入された１束のワイヤ２を受容することから始まる、Ｗｅｌｔｅｒ´３７０の操作モードを示す。任意の方法でワイヤを配置した後、作業領域を形成する構成部品は内方に移動して、溶接するワイヤをきつく閉囲する。Ｗｅｌｔｅｒ´３７０に開示する通り、構成部品の変位は、ワイヤ端の細かさの関数であり、図１〜３に示すように作業領域を減少するために、アンビル１６および溶接チップ８の移動に続いてギャザリングブロック６を移動するように順序付けられる。最後に、図４に示すように、ワイヤの溶接の後、ギャザリングブロックがその初期位置を超えて移動して作業領域から離れ、次いでそれはその初期位置に戻る。
【０００４】
振動ホーンと静止アンビルとの間に垂直方向に積み重ねられたワイヤが、相互に隣接するワイヤに比較して、高い溶接効率を持つことが分かっている。上述の文献は最新技術を代表しており、大部分がチップの溶接面に沿って相互に隣接して配置された多数のワイヤを開示している。しかし、他は、垂直面で溶接されるが、隣接コラムのその後のワイヤ間の隙間を埋め、それらと斜めに溶接される傾向があり、それは比較的非効率な溶接を生じる。その結果、ワイヤが装填された方法に基づいて、一部の溶接は他より弱くなる。
【０００５】
したがって、ワイヤネストを制限するようにツーリングの位置を自動的に設定し、オペレータにワイヤを溶接チップから伸長する少なくとも１つの垂直列に積み重ねるように要求する、ワイヤスプライシング用の超音波溶接装置を提供することが望ましい。また、超音波溶接装置を操作し、ツーリングを予め定められた時間ワイヤネストから遠ざけさせ、その後で予備設定された幅によって特徴付けられる初期位置に戻させる方法を提供することも望ましい。
【０００６】
発明のさらに別の態様に従って、この装置を操作する方法を開示する。
スプライスの品質を改善するために、側面スプライスを防止する溶接装置を提供することは、本発明の目的である。
本発明のさらに別の目的は、振動ホーンと静止アンビルとの間に垂直スタックのワイヤが提供されるように溶接対象の複数のワイヤをネストに配置する前に、ワイヤネストの望ましい寸法を自動的に設定する溶接装置を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、溶接対象の複数のワイヤに、スプライスするワイヤの数およびサイズならびに予備設定されたワイヤネストの寸法に従って、ワイヤのスタックを効率的に溶接するのに充分な望ましい圧力を提供することである。
本発明の別の目的は、本発明に従って超音波装置を操作する方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
これは、ワイヤネストを制限するようにツーリングの位置を自動的に設定し、オペレータにワイヤを垂直に積み重ねるように要求し、こうして最高品質の溶接を保証する、本発明による溶接装置によって達成される。
本発明の１つの態様によると、溶接装置は、溶接するワイヤの種類および断面によってワイヤネストの望ましい寸法のテーブルを含むメモリユニットを設ける。
さらになお、メモリは、溶接されるワイヤの種類およびおおよその量によって、予備設定されたワイヤネストに配置されたワイヤのスタックに対しアンビルによって挿入されることが好ましい、望ましい圧力のテーブルを含むことができる。
本発明の別の態様によると、超音波装置のワイヤネストを形成するアンビル表面の１つを構成するギャザリングブロックは、予備設定されたワイヤネストの寸法に対応する初期位置から遠ざかりかつ戻るように自動的に往復運動する。ギャザリングブロックの変位は、オペレータがスプライスを安全に外すことができるように、初期位置に戻る前に、予備設定された時間阻止される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
上記およびその他の目的、特徴、および利点は、添付の図面に関連する発明の好適な実施形態の説明からいっそう容易に明らかになるであろう。
図５〜１１を参照すると、本発明による溶接装置１０はチップガイド１２を含み、溶接チップ１８に対するその垂直位置は、概略的にのみ示す作動器１４によって調整することができる。超音波溶接ホーン２２に取外し可能に取り付けられた溶接チップ１８は、構造全体の基準面として働き、チップガイド１２と並置され、ガイドの変位を予め定められた位置で阻止する。溶接チップ１８は、図１２〜１４によりよく示し説明するように断面が方形であることが好ましく、スプライスするワイヤ２４を受容する複数の作業面を有することができる。各々がそれぞれの隅に隣接する作業面は、ワイヤ２４の装填を促進するために鋸歯状に形成することができる。
【０００９】
チップガイド１２に取り付けられているのは、作動器２８によって横方向に、矢印Ａの方向にチップガイド１２に平行して変位可能なアンビル２６である。作動器２８はエアピストンおよびシリンダユニットであることが好ましい。本発明の変位可能な要素の組合せの最後は、マザースクリュー（ｍｏｔｈｅｒ  ｓｃｒｅｗ）３２の作動によりアンビルおよびチップガイドに平行に移動可能なギャザリングブロック３０である。すべての要素は相互に対して自動的に変位可能であり、ここで以下に説明するように、ワイヤネスト３４を形成する。
【００１０】
特に図５および図１１を参照すると、オペレータはスクロールダウンメニュー３６を使用して、個々の加工物の種類を含むデータを導入する。このデータは、導入された種類のサイズを含むメモリ４０を一般的に有するＣＰＵ３８に入力される。さらに、オペレータは、溶接するワイヤが正確なサイズを有するという事実に基づいて、オペレータの知識および経験に従って工作物の束全体のサイズを導入する。その結果、移動可能なアンビルの表面が、以下で説明するように予め定められたシーケンスで起動されて、メモリ４０に従って予め定められた幅のワイヤネストを形成するのに充分なワイヤネストの予備設定幅を形成する。特に、この幅Ｗ＝ＤＮであり、ここでＤは単一ワイヤまたは加工物の直径であり、Ｎはコラムの数である。以下で説明するように、この幅は、高品質の溶接を達成するために一連の隣接する垂直コラムにワイヤを配置するのにちょうど充分である。
【００１１】
最初に、図１１に示すように、溶接チップ１８およびチップガイド１２は、それぞれの合わせ面４２、４４を相互に相手からせいぜい０．０５０８ミリなど非常に小さい距離位置に停止させるか、または相互に接触させるように変位可能である。ワイヤネストの予備設定中の装置の可動部間の摩擦負荷は防止することが望ましい。しかし、ひとたび予め定められた幅が設定された後、部品間の距離を狭めるように部品をさらに移動させて、その後にワイヤネストに装填されるワイヤが溶接中に部品間に捕獲されないことを確実にすることができる。
【００１２】
その後、ギャザリングブロックはチップガイド１２の表面４４に向かって移動するように起動される。ＣＰＵ３８は、たとえば単位時間当たりのマザースクリュー３２の回転数を制御することによって、変位を自動的に制御するので、ギャザリングブロックは表面４４から予め定められた距離で停止するようになる。一般的に、この距離は、溶接チップから垂直方向に伸長する少なくとも１つのコラムにワイヤを積み重ねるのに充分なワイヤネストの望ましい幅に相当する。ひとたび加工ネストの望ましい幅に対応する予め定められた位置に達すると、ギャザリングブロックの変位は阻止される。
【００１３】
代替的に、チップガイド１２およびギャザリングブロック３０を制御可能に変位させるシーケンスは、最初にギャザリングブロックを予め定められた距離位置に移動させ、その後でようやくチップガイドを変位させて、導入されたデータに応答してワイヤネストの予備設定幅を形成することによって、逆転させることができる。さらに、ギャザリングブロックおよびチップガイドを同時に変位させて、導入されたデータに従って予備設定幅を得ることが可能である。
【００１４】
ワイヤネストの予備設定幅を導くシーケンスに関係なく、このようにしてそれが得られた後でようやく、オペレータはワイヤ２４を装填するが、それは図５に示すようにその中で垂直面内にしか配置できない。しかし、ワイヤの数が大きい場合には、ワイヤネストの幅は、上で説明した通り、Ｗ＝ＤＮとなるように設定される。この場合、幅は、垂直面内で各々相互に平行に伸長する制限された数のコラムにちょうど充分な空間を提供するように予備設定される。言い換えると、隣接コラム間に、コラムの１つを構成するワイヤが垂直方向に位置ずれしたり２つの隣接するコラム間でずれるだけの充分な余裕が無い。ワイヤを平行なコラム内に積み重ねてスプライスすることで、溶接工程中の排除および塑性押出しが防止されるだけでなく、そのような構成は、溶接されるワイヤ間の高品質な結合をも保証する。
【００１５】
次の操作段階で、アンビル２６は、図６に示すように、エアピストンおよびシリンダユニット２８の作動により、ギャザリングブロックに向かって制御可能に移動し、ギャザリングブロックの表面５０から小さい距離で停止する。ＣＰＵ３８のメモリ４０に格納された空気圧の量は、アンビルの変位を制御することができる。ギャザリングブロックの制御可能な変位と同様に、制御可能な空気圧以外に、センサ（図示していない）は移動の終わりを知らせるために装着することができる。そのような変位の結果、スプライスするワイヤの少なくとも１つの垂直コラムを含むワイヤネストは、ギャザリングブロック３０、アンビル２６、チップガイド１２、および溶接チップ１８のそれぞれの表面５０、５２、４４および２０によって完全に閉囲される。
【００１６】
ワイヤネストを形成した後、図７に示すように、ワイヤネストのサイズを縮小するために、アンビル２６およびチップガイド１２は、矢印Ｃで示すように垂直方向に下向きに移動する。この変位は、メモリ４０に格納された予め定められた圧力がワイヤの積み重ねに加わるように、ＣＰＵ３８によって制御される。概略的に示されているＣＰＵ３８に接続された追加圧力センサ５４は、加えられる圧力をそれが高効率の溶接をもたらす望ましい範囲内となるように制御する。
ワイヤネストが上述のシーケンスに従って形成された後、ワイヤの長手軸に平行に、かつ矢印Ａに沿ってツーリングの変位に垂直に溶接チップ１８を振動させる超音波ホーン２２によって、ワイヤ端２４の溶接が実施される。溶接チップは２０〜４０ｋＨｚの周波数で振動することが好ましい。
【００１７】
溶接の結果、図８に示す通りワイヤはスプライスされ、スプライスされたワイヤをワイヤネストから取り外すために水圧が加えられ、ギャザリングブロック３０、アンビル２６、およびチップガイド１２は、図９に示すピストンの方向に後退する。ＣＰＵによって制御されかつオペレータがスプライス４６（図１０）を取り外すのに充分な予め定められた期間の後、ギャザリングブロックは逆戻りに変位して、図５に示すようにチップガイド１２から予め定められた距離で停止する。この期間は最高５秒まで続けることができ、これにより、ギャザリングブロックが図１１に示すようにワイヤネストの予め定められた幅を画定する初期位置に逆戻りする前に、オペレータは、スプライス４６およびオペレータの手を取り除くことができる。ギャザリングブロック３０およびアンビル２６は、同時に、または好ましくは最初にギャザリングブロック３０を後退させ、次いでアンビル２６をネストから離れるように移動させることによって順次に、ワイヤネストから離れ始めることができる。
【００１８】
超音波工程の反復使用中に、図１２〜１４に示すように、超音波ホーン２２および溶接チップ１８は両方とも、超音波振動の結果としてかなりの摩耗にさらされ、これはかなりの量の熱を発生し、溶接チップ１８および超音波ホーン２２の早期故障につながる。この問題を克服するために、溶接チップ１８は１対の間隔をおいて配置された穴６０を有し、それは各々、溶接チップ１８を超音波ホーン２２の端面に固定するそれぞれのボルト６４を受容する、図１４によりよく示される連続集中パッド６２を有する。その結果、ボルトの集中締付力によって超音波ホーン２２に不動に維持された連続集中パッド６２を介して超音波振動を効率的に伝達することにより、超音波振動は穴６０の近傍に集中する。表面２０を備えた溶接チップ１８の延長面は、超音波ホーン２２や溶接チップ１８に害を与えることなく振動することができ、これは溶接の生産性および品質のみならず、装置の振動部品の耐久性をも向上する。
【００１９】
図１３に示すように、溶接チップ１８は４つの鋸歯状に形成された作業面（２つだけが図示されている）を有し、そのうちの３つは、前に使用した表面が消耗したときに、超音波ホーン２２を中心に溶接チップ１８を回転するだけで、新しい溶接面が形成するための補助である。
部品、特徴および類似物の特定の構成に関連して本発明を説明したが、これらは特徴の考えられるすべての構成を網羅するように意図されたものではなく、実際、当業者は他の多くの変形や変更を確信することができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】既知の先行技術による装置の典型的な操作方法の様々な段階の１つを示す、超音波溶接装置の部分断面正面図である。
【図２】既知の先行技術による装置の典型的な操作方法の別の段階を示す、超音波溶接装置の部分断面正面図である。
【図３】既知の先行技術による装置の典型的な操作方法のさらに別の段階を示す、超音波溶接装置の部分断面正面図である。
【図４】既知の先行技術による装置の典型的な操作方法のさらに別の段階を示す、超音波溶接装置の部分断面正面図である。
【図５】予備設定されたワイヤネストに複数のワイヤが装填される段階の溶接装置の部分断面正面図である。
【図６】ワイヤネストが閉じられた後続の段階を示す、超音波溶接装置の部分断面正面図である。
【図７】予め定められた圧力をワイヤのスタックに加える表面を変位させた後、ワイヤネストの断面積が減少した段階を示す、超音波溶接装置の部分断面正面図である。
【図８】スプライスを形成する段階の本発明による溶接装置を示す部分断面正面図である。
【図９】スプライスを取り外す段階の本発明による溶接装置を示す部分断面正面図である。
【図１０】ワイヤネストの予備設定された寸法が自動的に確立される初期段階を示す溶接装置の部分断面正面図である。
【図１１】予備設定されたワイヤネストにワイヤを装填する段階を示す溶接装置の部分断面正面図である。
【図１２】本発明による溶接チップを装備した振動ホーンの部分切欠き平面図である。
【図１３】溶接チップの斜視図である。
【図１４】図１３に示された線ＸＩＶ−ＸＩＶに沿った溶接チップの断面図である。
【符号の説明】
１０    溶接装置
１２    チップガイド
１４    作動器
１８    溶接チップ
２２    超音波ホーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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