例中，成型工具404主要是基于機(jī)械的。機(jī)械的構(gòu)型能夠被配置來通過例如摩擦、壓力、壓印、切割或其組合的方式產(chǎn)生槽或空間。
[0173]對(duì)于其中材料被移除以通過摩擦形成槽的實(shí)施例，成型工具104可以被稱作摩擦工具。工件材料能夠通過工具404的運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)移或移除，其響應(yīng)于直接的工具-至-工件的接觸或摩擦，以及也可能通過摩擦所產(chǎn)生的熱量。
[0174]作為本技術(shù)的一個(gè)好處在于，整個(gè)焊接循環(huán)時(shí)間被節(jié)約，以及工藝效率被改良，因?yàn)橛捎诶缬沙尚凸ぞ咴诠ぜ弦鸬哪Σ猎诠ぜ挟a(chǎn)生熱量。需要更少的能量來熔化如此預(yù)熱過的工件，以及因此焊接工藝被加速。能量，例如電能，也由于當(dāng)部件被預(yù)熱時(shí)需要的超聲波能量的量被減少而被節(jié)約。
[0175]圖4的成型工具404為此種基于機(jī)械的類型。所示出的工具404結(jié)合圖5_8在下面進(jìn)一步被描述。
[0176]根據(jù)另外的、預(yù)期的實(shí)施例，成型工具是基于光的，例如使用激光器(LASER)的工具。工具被配置以通過使用基于光的(例如LASER)能量轉(zhuǎn)移和/或移除工件104的材料而產(chǎn)生槽或空間。
[0177]在另外的預(yù)期的實(shí)施例中，成型工具104被配置以應(yīng)用熱量至工件以通過燃燒工件材料形成槽。工具404能夠包括例如電機(jī)或快速加熱烙鐵。在進(jìn)一步預(yù)期的實(shí)施例中，工具404被配置成，或被連接至被配置來當(dāng)材料被熔化或燃燒以形成槽時(shí)使其真空的裝置。在另外的預(yù)期的執(zhí)行中，熱量對(duì)于燃燒或燒焦材料是足夠的，使得槽如所需的被形成，而在工件104的表面上方?jīng)]有過量材料的形成。例如，燃燒可以蒸發(fā)工件材料的一些以形成槽。
[0178]圖5顯示圖4的混合工具402的俯視圖。如所示的，成型工具404圍繞超聲波焊頭406。在一個(gè)實(shí)施例中，組件404、406被可滑動(dòng)地互相鄰接放置，使得404、406的每一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)能夠相對(duì)容易地移動(dòng)。
[0179]在一個(gè)實(shí)施例中，相對(duì)的構(gòu)型允許能夠在豎直的方向上的相對(duì)的移動(dòng)。此柔韌性允許，例如成型工具404相對(duì)于焊頭406和最接近的工件104來被降低和升高，以及焊頭相對(duì)于最接近的工件104來被降低和升高，如下列聯(lián)系圖6、圖8-11以及圖15進(jìn)一步所描述的。
[0180]在一個(gè)實(shí)施例中，相對(duì)的構(gòu)型允許成型工具404和超聲波焊頭406在除了或不同于豎直的一個(gè)或多個(gè)方向上互相相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在第一特定的實(shí)施例中，構(gòu)型允許成型工具404來相對(duì)于焊頭406和最接近的工件旋轉(zhuǎn)。在第二特定的實(shí)施例中，其中在成型工具和焊頭404,406之間不存在相對(duì)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，此兩者相對(duì)于工件104共同旋轉(zhuǎn)以形成槽(在圖7中的704)。雖然此兩個(gè)實(shí)施例不同，但是圖7的說明被認(rèn)為是示意性地顯示處于此兩個(gè)實(shí)施例中的每個(gè)朝向形成在圖9中所示的槽的操作。
[0181]進(jìn)一步參照?qǐng)D4和圖5，焊頭406被顯示具有通常圓柱的形狀，以及圓形的頂部的橫截面，以及成型工具404具有環(huán)形的頂部輪廓。焊頭的形狀不被限制為此形狀，以及焊頭可以包括很多種形狀中任何合適的形狀。
[0182]預(yù)期的可替換的形狀包括具有橢圓、方形或其它矩形頂部輪廓的高塊。對(duì)于這些非圓形的實(shí)施例，工件槽不會(huì)通過工具404的旋轉(zhuǎn)所形成，而是通過例如壓力或壓印所形成。
[0183]繼續(xù)參照附圖，圖6顯示圖4的布置400，通過箭頭600指示第一操作，由此成型工具或者肩部404相對(duì)于焊頭406以及相對(duì)于工件104的最接近的工件104被降低。
[0184]在預(yù)期的實(shí)施例中，為了便于相對(duì)的肩部-至-焊頭運(yùn)動(dòng)，肩部404以及焊頭406包括相應(yīng)的軌道元件(未詳細(xì)示出)。一個(gè)可以包括相對(duì)小的細(xì)長的突出，而另一個(gè)包括小的豎直的槽被配置來可滑動(dòng)地接收該突出。對(duì)于此實(shí)施例，肩部404以及焊頭406會(huì)在圖7的操作中共同旋轉(zhuǎn)。
[0185]在一些實(shí)施例中，成型工具404和/或超聲波焊頭406以一種或多種方式被配置和/或被布置以確保超聲波不被超聲波接觸工具而阻礙。在一個(gè)實(shí)施例中，此兩者404、406通過小的縫或間隔被分開，至少在超聲波被傳遞的時(shí)間和地點(diǎn)。
[0186]在另一個(gè)實(shí)施例中，組件404、406的一個(gè)或兩者均包括絕緣材料，例如外部/表面，或稍微內(nèi)部的抑制振動(dòng)的絕緣層。
[0187]在還有的另外的實(shí)施例中，組件404、406通過某種材料被分開，例如抑制超聲波振動(dòng)從焊頭傳遞到成型工具的流體。在特定的實(shí)施例中，此材料也用作在組件404、406之間的潤滑劑(例如流體或干燥/固體潤滑劑)，促進(jìn)404、406兩者(例如圖6、圖7、圖8、圖10以及圖15)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在預(yù)期的實(shí)施例中，布置包括一個(gè)或多個(gè)密封以包圍住此分開的材料，使其保持在組件404、406之間。
[0188]如所參考的，以及操作中的任一個(gè)能夠被實(shí)施、起動(dòng)或以其它的方式通過自動(dòng)化機(jī)械被促進(jìn)，例如機(jī)器人。關(guān)于通過圖6所指出的操作，例如，機(jī)器人(未示出)能夠被配置和被布置(例如被連接至肩部404)以控制肩部404的下降。機(jī)器人能夠通過表現(xiàn)為例如計(jì)算機(jī)或其它電子的控制器(未示出)的自動(dòng)控制而被自動(dòng)化或被控制。
[0189]在一個(gè)實(shí)施例中，控制器包括實(shí)體的計(jì)算機(jī)可讀的存儲(chǔ)裝置或存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器被編程帶有(即存儲(chǔ))計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指示或代碼，當(dāng)通過處理器被執(zhí)行時(shí)，例如控制器的處理器，引起處理器來初始化以及控制成型工具404的運(yùn)動(dòng)。
[0190]控制器控制成型工具404的向下的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的總的距離或位移，以及速度或位移和方向的速率(例如向下或向上)。
[0191]在一個(gè)預(yù)期的實(shí)施例中，至少成型工具404和焊頭406的至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)被手動(dòng)地控制。一個(gè)或兩者可以被控制，例如通過人的作用力而起動(dòng)的運(yùn)動(dòng)，例如在制造工廠中的人的作用力。
[0192]繼續(xù)參照附圖，圖7通過箭頭顯示的實(shí)施例，其中，如上所參照的，或者成型工具404相對(duì)于焊頭406和最接近的工件104被移動(dòng)，或者工具404、406相對(duì)于工件104被一起移動(dòng)。
[0193]成型工具的運(yùn)動(dòng)通過旋轉(zhuǎn)的箭頭700被指出。旋轉(zhuǎn)，與所有的工具400機(jī)器人或其它的自動(dòng)化的機(jī)械以及控制器一樣，如上所參照的，是關(guān)于降低成型工具404至最接近的工件104。
[0194]在一個(gè)實(shí)施例中，成型工具404的旋轉(zhuǎn)在工件已經(jīng)被帶入與最接近的工件104接觸后被開始。在另外的實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)在成型工具404最初接觸工件104之前被開始。
[0195]當(dāng)成型工具404的尖端702被示意性地示出具有在圖4以及圖6_15中的方形的輪廓，尖端可具有用于實(shí)施該功能和完成此文中所述的目標(biāo)的任何合適的形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，尖端不是具有所示出的方形的輪廓，而是更尖的(未詳細(xì)示出)。在一個(gè)實(shí)施例中，點(diǎn)通過成角度的線與成型工具的豎直的側(cè)面會(huì)合以形成點(diǎn)，或者通過兩條成角度的線會(huì)合以形成點(diǎn)。
[0196]工具404被配置(例如尺寸、形狀和材料)以及被使用來使最接近的工件104根據(jù)可適用的摩擦學(xué)的原理按所需要的成型，或成型與熔化。
[0197]在預(yù)期的實(shí)施例中，成型工具404在其下部邊緣具有一個(gè)或多個(gè)不連續(xù)處。下部邊緣可以包括，例如尖銳的突出和/或凹部或縫隙。在一些情形中布置能夠形成齒狀，例如鋸齒。工具404可包括，或具有一個(gè)或多個(gè)與環(huán)形的切割機(jī)、鉆孔機(jī)或刨槽機(jī)類似的特征。
[0198]在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)包括工件-移除子系統(tǒng)(未詳細(xì)示出)。子系統(tǒng)被配置和被布置與工具404和最接近的工件104鄰接，以移動(dòng)從工具404和件104轉(zhuǎn)移的工件材料(例如切割或刮掉的，但是未熔化的工件材料)。子系統(tǒng)能夠包括，例如正的和/或負(fù)的空氣流動(dòng)元件，例如集中的鼓風(fēng)機(jī)和/或抽氣機(jī)或真空元件。
[0199]在一個(gè)實(shí)施例中，成型工具404當(dāng)其旋轉(zhuǎn)時(shí)被降低。通過此雙向的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其被降低至接觸工件104時(shí)，成型工具404至少最初切掉或刮掉工件材料。
[0200]如所提供的，在一個(gè)實(shí)施例中，成型工具404被下降至最接近的工件104，帶有足夠的力以在工件中產(chǎn)生壓印或缺口，而沒有，或者至少之前沒有任何工具404的旋轉(zhuǎn)。在預(yù)期的情形中，工具404被配置、被布置以及被移動(dòng)經(jīng)過與工件104的初始的接觸，以便于沒有工具的旋轉(zhuǎn)形成凹陷部分或槽，例如在圖7中所示的槽704。在另外的預(yù)期的實(shí)施例中，當(dāng)工具404散發(fā)至少一定低水平的熱量時(shí)，成型工具404被配置、被布置以及被操作以通過如此施加的壓力形成槽704。
[0201]成型工具404可包括多種材料中的任一種，而不違背本技術(shù)的范圍。在一個(gè)實(shí)施例中，工具404為鋼或另外的金屬。通常，成型工具404包括比最接近的工件104的材料更硬的材料。
[0202]繼續(xù)參照附圖，如根據(jù)所述實(shí)施例提供的，圖7顯示布置400在成型工具404已經(jīng)被使用之后來產(chǎn)生槽704。
[0203]槽704具有相應(yīng)于至少成型工具404的構(gòu)型的形狀。例如，在其中工具404具有環(huán)形頂部輪廓的實(shí)施例中，如圖5中所示，產(chǎn)生的槽704將具有類似的輪廓。
[0204]操作包括繼續(xù)旋轉(zhuǎn)和降低成型工具404。工具被降低至所需的深度，或豎直的位移。
[0205]當(dāng)成型工具404繼續(xù)被旋轉(zhuǎn)和降低，工件104開始由于摩擦局部地加熱。在一些實(shí)施例中，工件104被加熱至一定程度使得在此階段工件104開始熔化。摩擦引起的熔融的材料在圖8中通過附圖標(biāo)記800被指出。
[0206]完成工件104的熔化的摩擦的量成比例地相應(yīng)于工件104的熔點(diǎn)。對(duì)于具有相對(duì)低的熔點(diǎn)的工件需要相對(duì)少的摩擦。在一個(gè)實(shí)施例中，工件104、106的一個(gè)或兩個(gè)具有位于150°C和300°C之間的熔點(diǎn)。工件104、106材料在下列進(jìn)一步被描述。
[0207]不同的系統(tǒng)和操作特點(diǎn)被設(shè)定來完成所需的結(jié)果。特點(diǎn)能夠以不同的方式相互影響。例如，摩擦引起的熔融材料800產(chǎn)生的量被包括在旋轉(zhuǎn)時(shí)工具404被降低至的深度或位移，工具404材料和形狀/幾何結(jié)構(gòu)(例如硬度、是否有齒的等)，工件104材料(例如熔點(diǎn)和熱傳導(dǎo)率)，工具被降低的速度等變量所影響。
[0208]以及工具404被降低和旋轉(zhuǎn)的時(shí)間量能夠取決于工具將被旋轉(zhuǎn)的速度，工具404的材料和形狀/幾何結(jié)構(gòu)(例如硬度、是否有齒的等)，工件104材料(例如熔點(diǎn)和熱傳導(dǎo)率)，工具被降低的速度，工件材料104所需要被移除和熔化的量，任何所需的摩擦誘導(dǎo)的焊點(diǎn)熔核的需要的構(gòu)型(例如尺寸和形狀)等。其它的此類的關(guān)系對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員在執(zhí)行此處教導(dǎo)的技術(shù)將是明顯的。
[0209]如圖8所示，工件能夠完全熔化下降至工件104、106之間的界面802。如果足夠熱，熔化的最接近的工件材料800能夠起動(dòng)遠(yuǎn)處的工件106的頂部表面材料的熔化。
[0210]即使當(dāng)熔化的最接近的工件材料800僅剛好接觸界面以及接觸遠(yuǎn)處的工件106的表面，連接工件104、106的摩擦引起的焊縫800被形成。
[0211]圖8顯示從最接近的工件104收回成型工具404的隨后的步驟。收回由向上的箭頭801所指示。
[0212]圖9顯示在槽704已經(jīng)被形成(圖7)之后的布置400，以及成型工具404被收回(圖 8)0
[0213]圖1