Способ соединения и аппаратная установка соединения

Способ соединения и аппаратная установка соединения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится к способу соединения и аппаратной установке соединения с использованием резистивного нагрева и вибрационного трения.

Уровень техники

[0002] Ранее сварка сопротивлением использовалась в качестве способа для соединения проводящих металлических материалов друг с другом. Сварка сопротивлением представляет собой способ, который заключает в себе прослаивание проводящих металлических материалов в контакте друг с другом между электродами, подачу тока из электродов в проводящие металлические материалы и тем самым сплавное соединение проводящих металлических материалов между собой посредством резистивного нагрева, сформированного посредством контактного сопротивления соединяемых поверхностей. Патентный документ 1 раскрывает способ, который заключает в себе приложение вибрации к паре проводящих металлических материалов, которые должны быть соединены, в контакте друг с другом, зачистку изоляционных покрытий на поверхностях и затем прекращение вибрации и соединение сплавом проводящих металлических материалов посредством резистивного нагрева.

Патентная литература

[0003] Патентный документ 1. Публикация заявки на патент (Япония) № 11-138275

Краткое изложение существа изобретения

[0004] Тем не менее, в способе, раскрытом в патентном документе 1, ток при подаче концентрируется в участках c высоким поверхностным давлением соединяемых поверхностей, и, следовательно, соединяемые поверхности не нагреваются в областях, в которых протекает небольшой ток, так что соединяемые поверхности могут быть соединены только на ограниченной площади и в ограниченной форме.

[0005] Настоящее изобретение выполнено с целью разрешать вышеприведенную проблему. Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставлять способ соединения и аппаратную установку соединения, допускающие равномерное соединение соединяемых поверхностей по всей площади.

[0006] Способ соединения согласно настоящему изобретению, чтобы решать вышеуказанную задачу, представляет собой способ соединения для соединения пары проводящих соединяемых элементов. Способ соединения включает в себя задание соединяемых поверхностей соединяемых элементов, которые должны быть соединены друг с другом, так что они обращены друг к другу, и соединение соединяемых поверхностей между собой посредством резистивного нагрева посредством прохождения тока от одного из соединяемых элементов в другой из соединяемых элементов при плавном перемещении пары соединяемых элементов относительно друг друга.

[0007] Аппаратная установка соединения согласно настоящему изобретению, чтобы решать вышеуказанную задачу, представляет собой аппаратную установку соединения для соединения пары проводящих соединяемых элементов. Аппаратная установка соединения включает в себя пару электродов, выполненных с возможностью подавать ток в пару соединяемых элементов, соответственно; средство подачи тока для подачи тока в электроды; и средство плавного перемещения для плавного перемещения пары соединяемых элементов относительно друг друга. Аппаратная установка соединения дополнительно включает в себя средство управления для управления средством подачи тока и средством плавного перемещения таким образом, чтобы выполнять резистивный нагрев между соединяемыми поверхностями посредством подачи тока в электроды при плавном перемещении соединяемых элементов относительно друг друга, причем соединяемые поверхности обращены друг к другу.

[0008] Также согласно другому аспекту способа соединения согласно настоящему изобретению, чтобы решать вышеуказанную задачу, предусмотрен способ соединения, включающий в себя: задание соединяемых поверхностей проводящих соединяемых элементов, которые должны быть соединены друг с другом, так что они обращены друг к другу, и соединение соединяемых поверхностей между собой посредством резистивного нагрева посредством прохождения тока от одного в другой из соединяемых элементов при плавном перемещении пары соединяемых элементов относительно друг друга. В способе соединения, предоставляются несколько путей ввода тока в соединяемые элементы, и, когда ток протекает через соединяемые элементы, управляют значением ввода тока, по меньшей мере, одного из путей ввода тока.

[0009] Также согласно другому аспекту аппаратной установки соединения согласно настоящему изобретению, чтобы решать вышеуказанную задачу, предусмотрена аппаратная установка соединения для соединения пары проводящих соединяемых элементов. Аппаратная установка соединения включает в себя модули ввода тока, выполненные с возможностью определять несколько путей ввода тока в соединяемые элементы и допускать регулирование величины тока, по меньшей мере, одного из путей ввода тока и средство подачи тока для подачи тока в модули ввода тока. Аппаратная установка соединения дополнительно включает в себя средство управления для управления средством подачи тока и средством плавного перемещения таким образом, чтобы выполнять резистивный нагрев посредством прохождения тока из одного в другой из соединяемых элементов при плавном перемещении пары соединяемых элементов относительно друг друга, причем соединяемые поверхности соединяемых элементов, которые должны быть соединены друг с другом, заданы так, что они обращены друг к другу.

Краткое описание чертежей

[0010] Фиг. 1 является схематичным видом сбоку, иллюстрирующим аппаратную установку соединения для проводящих материалов согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 является укрупненным видом сбоку в частичном сечении, иллюстрирующим окрестность электродов аппаратной установки соединения для проводящих материалов согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 является видом в поперечном сечении вдоль линии III-III по фиг. 1.

Фиг. 4 является видом в поперечном сечении вдоль линии IV-IV по фиг. 1.

Фиг. 5 является схематичным видом, иллюстрирующим, в схематичной форме, пути тока в окрестностях электродов аппаратной установки соединения для проводящих материалов согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 6 является блок-схемой последовательности операций способа соединения посредством аппаратной установки соединения для проводящих материалов согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 7 является графиком, иллюстрирующим пример рабочего режима для аппаратной установки соединения для проводящих материалов согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 8 является видом в поперечном сечении окрестности соединяемой поверхности соединяемого элемента в форме круглой трубки в поперечном сечении.

Фиг. 9(A) и 9(B) являются видами в поперечном сечении окрестности соединяемых поверхностей соединяемых элементов в форме двойной трубки в поперечном сечении, иллюстрирующими соединяемые элементы, которые являются круглыми и прямоугольными, соответственно, в поперечном сечении.

Фиг. 10(A) и 10(B) являются видами в поперечном сечении окрестности соединяемых поверхностей соединяемых элементов без неконтактирующей части, иллюстрирующими соединяемые элементы, которые являются круглыми и прямоугольными, соответственно, в поперечном сечении.

Фиг. 11 является видом в поперечном сечении окрестности соединяемой поверхности соединяемого элемента, имеющего сплошную часть, сформированную в круглой трубке.

Фиг. 12 является видом в поперечном сечении окрестности соединяемой поверхности соединяемого элемента, имеющего две неконтактирующих части, размещенные рядом в прямоугольном поперечном сечении.

Фиг. 13 является схематичным видом сбоку, иллюстрирующим аппаратную установку соединения, который помогает при пояснении основных принципов способа соединения для использования во втором варианте осуществления.

Фиг. 14 является блок-схемой последовательности операций способа соединения для использования во втором варианте осуществления.

Фиг. 15 является укрупненным видом сбоку в частичном сечении, иллюстрирующим окрестность электродов аппаратной установки соединения согласно второму варианту осуществления.

Фиг. 16 является блок-схемой последовательности операций способа для помощи при пояснении первого этапа соединения во втором варианте осуществления.

Фиг. 17 является укрупненным видом сбоку в частичном сечении окрестности электродов, иллюстрирующим другой пример аппаратной установки соединения согласно второму варианту осуществления.

Фиг. 18 является укрупненным видом сбоку в частичном сечении окрестности электродов, иллюстрирующим еще один другой пример аппаратной установки соединения согласно второму варианту осуществления.

Фиг. 19 является видом в поперечном сечении вдоль линии XIX-XIX по фиг. 18.

Фиг. 20 является укрупненным видом сбоку в частичном сечении, иллюстрирующим окрестность электродов аппаратной установки соединения согласно третьему варианту осуществления.

Фиг. 21 является блок-схемой последовательности операций способа для помощи при пояснении первого этапа соединения в третьем варианте осуществления.

Подробное описание вариантов осуществления

[0011] Варианты осуществления настоящего изобретения описываются ниже со ссылкой на чертежи. В этой связи, соотношения размеров на чертежах увеличены для удобства пояснения и на некоторых из чертежей отличаются от фактических соотношений.

[0012] Первый вариант осуществления

Аппаратная установка 10 соединения для проводящих материалов согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения представляет собой установку для соединения пары проводящих соединяемых элементов 1a, 1b друг с другом, как проиллюстрировано на фиг. 1-4. Аппаратная установка 10 соединения соединяет соединяемые элементы 1a, 1b между собой посредством удерживания соединяемых элементов 1a, 1b, причем соединяемые поверхности 2a, 2b, которые должны быть соединены друг с другом, заданы так, что они обращены друг к другу, и подвергания соединяемых элементов 1a, 1b резистивному нагреву при плавном перемещении соединяемых элементов 1a, 1b относительно друг друга в направлении X вдоль соединяемых поверхностей 2a, 2b, а также приложения давления в направлении Z соединяемых поверхностей (т.е. в направлении нормали к соединяемым поверхностям 2a, 2b).

[0013] Аппаратная установка 10 соединения включает в себя спаренные электроды 20a, 20b (или модули ввода тока), которые контактируют с парой соединяемых элементов 1a, 1b, соответственно, устройство 30 подачи тока (или средство подачи тока) для подачи тока в электроды 20a, 20b и прижимное устройство 40 (или прижимное средство) для прижатия электродов 20a, 20b к соединяемым элементам 1a, 1b в направлении Z соединяемых поверхностей. Дополнительно, аппаратная установка 10 соединения включает в себя вибрационное устройство 50 (либо вибрационное средство или средство плавного перемещения) для вибрирования (или плавного перемещения) соединяемого элемента 1b и устройство 60 управления (или средство управления) для управления установкой 10 соединения.

[0014] В первом варианте осуществления соединяемые элементы 1a, 1b формируются посредством проводящего материала в форме полости с прямоугольным поперечным сечением, содержащей сквозные отверстия 3a, 3b, сформированные через проводящий материал в направлении Z соединяемых поверхностей, как проиллюстрировано на фиг. 2-4. Следовательно, когда соединяемые поверхности 2a, 2b соединяемых элементов 1a, 1b размещаются в контакте обращенными друг к другу, неконтактирующие части 4a, 4b, разнесенные без контакта так, что они формируют площадь пространства, предоставляются таким образом, что они окружены соединяемыми поверхностями 2a, 2b соответственно. Выносная линия от центральной оси Y электродов 20a, 20b находится в неконтактирующих частях 4a, 4b, а не в соединяемых поверхностях 2a, 2b. В этой связи, неконтактирующие части 4a, 4b могут иметь любую конфигурацию при условии, что неконтактирующие части 4a, 4b разнесены без контакта, когда соединяемые поверхности 2a, 2b размещаются в контакте обращенными друг к другу; например, любое из сквозных отверстий 3a, 3b может предоставляться только в любом из соединяемых элементов 1a, 1b. Также неконтактирующие части 4a, 4b могут конфигурироваться как углубленные части, а не как сквозные отверстия.

[0015] Соединяемые элементы 1a, 1b не ограничены конкретным образом при условии, что соединяемые элементы 1a, 1b изготавливаются из проводящего материала; тем не менее, литой алюминий (Al) используется в первом варианте осуществления.

[0016] Как проиллюстрировано на фиг. 2, эвтектическая фольга 5 (в качестве промежуточного материала) в форме проводящей фольги, изготовленной из материала с возможностью эвтектической реакции, который подвергается эвтектической реакции с соединяемыми элементами 1a, 1b, размещается между парой соединяемых элементов 1a, 1b. Предпочтительно эвтектическая фольга 5 формируется в совпадающей форме с соединяемыми поверхностями 2a, 2b; в первом варианте осуществления эвтектическая фольга 5 имеет форму прямоугольного кольца. Когда соединяемые элементы 1a, 1b изготавливаются из алюминия, цинка (Zn), кремния (Si) и т.п., которые подвергаются эвтектической реакции с алюминием, доступны для эвтектической фольги 5. Предпочтительно эвтектическая фольга 5 имеет толщину, например, 10-100 мкм; тем не менее, толщина не ограничена этим, и также может быть равномерной или варьироваться согласно части. Также, предоставление эвтектической фольги 5 не является обязательно необходимым.

[0017] Электроды 20a, 20b включают в себя тела 21a, 21b электродов соответственно и электродные пластины 23a, 23b соответственно, причем электродные пластины 23a, 23b соединены с телами 21a, 21b электродов, соответственно, на поверхностях, обращенных к соединяемым элементам 1a, 1b, посредством нескольких (например, четырех в первом варианте осуществления) крепежных болтов 22 для электродных пластин. Как проиллюстрировано на фиг. 2, тела 21a, 21b электродов формируются посредством осевых частей 26a, 26b соответственно, идущих по направлению оси, и крепежных частей 27a, 27b, соответственно, на которых крепятся электродные пластины 23a, 23b. Тела 21a, 21b электродов не контактируют напрямую с соединяемыми элементами 1a, 1b, а электродные пластины 23a, 23b контактируют с соединяемыми элементами 1a, 1b соответственно. Крепежные болты 24 для соединяемых элементов могут быть вставлены в крепежные части 27a, 27b тел 21a, 21b электродов на противоположной стороне тел 21a, 21b электродов со стороны, обращенной к соединяемым элементам 1a, 1b, и соединяемые элементы 1a, 1b могут быть прикреплены к телам 21a, 21b электродов соответственно посредством осевых сил, ввинчиванием крепежных болтов 24 для соединяемых элементов в винтовые отверстия 6, сформированные в соединяемых элементах 1a, 1b. Соединяемые элементы 1a, 1b прикрепляются к электродам 20a, 20b соответственно посредством нескольких (например, восьми в первом варианте осуществления) крепежных болтов 24 для соединяемых элементов (либо средства регулирования путей тока или модулей прикрепления) (см. фиг. 3), и осевые силы прикрепления могут по отдельности варьироваться. В первом варианте осуществления, тела 21a, 21b электродов также имеют функцию выступания в качестве удерживающих элементов, чтобы удерживать соединяемые элементы 1a, 1b таким образом, что соединяемые элементы 1a, 1b являются подвижными относительно друг друга.

[0018] Как проиллюстрировано на фиг. 2, соединяемые элементы 1a, 1b содержат позиционирующие отверстия 7a, 7b, соответственно, в качестве позиционирующих частей, сформированные на поверхностях, обращенных к электродам 20a, 20b, и позиционирующие штифты 11a, 11b для позиционирования, в качестве позиционирующих элементов, могут быть посаженными в позиционирующие отверстия 7a, 7b, соответственно. Электродные пластины 23a, 23b содержат сквозные отверстия 29a, 29b, соответственно, через которые проходят позиционирующие штифты 11a, 11b. Позиционирующие штифты 11a, 11b предоставляются в крепежных частях 27a, 27b соответственно тел 21a, 21b электродов так, что они допускают выступание и извлечение в направлении поверхностей, обращенных к соединяемым элементам 1a, 1b. Позиционирующие штифты 11a, 11b смещаются в направлении извлечения (или назад) посредством элементов 12a, 12b пружины, соответственно, и модули 13a, 13b подачи текучей среды, снабжаемые текучей средой от привода 14 позиционирующих элементов (или средства приведения в действие позиционирующих элементов) в качестве внешнего источника гидравлического давления или источника давления воздуха, формируются за позиционирующими штифтами 11a, 11b, соответственно. Привод 14 позиционирующих элементов приводится в действие под управлением посредством устройства 60 управления, чтобы таким образом подавать текучую среду в модули 13a, 13b подачи текучей среды или выпускать текучую среду из модулей 13a, 13b подачи текучей среды и тем самым осуществлять продвижение вперед и назад позиционирующих штифтов 11a, 11b. Следовательно, позиционирующие штифты 11a, 11b выступают из крепежных частей 27a, 27b, соответственно, и вставляются в позиционирующие отверстия 7a, 7b, соответственно, соединяемых элементов 1a, 1b посредством привода 14 позиционирующих элементов, чтобы таким образом обеспечивать возможность точного позиционирования соединяемых элементов 1a, 1b относительно электродов 20a, 20b, соответственно. Это обеспечивает возможность точного позиционирования соответствующих положений соединяемого элемента 1a и соединяемого элемента 1b.

[0019] Позиционирующие штифты 11a, 11b изготавливаются из материала, имеющего более высокое значение электрического сопротивления, чем значение электрического сопротивления для электродов 20a, 20b и соединяемых элементов 1a, 1b. Позиционирующие штифты 11a, 11b изготавливаются из изоляционного материала, например, такого как смола. Альтернативно, в качестве примера, когда электроды 20a, 20b изготовлены из меди, а соединяемые элементы 1a, 1b изготовлены из алюминия, позиционирующие штифты 11a, 11b также могут быть изготовлены из проводящего материала, такого как железо.

[0020] Предпочтительно электродные пластины 23a, 23b изготавливаются из материала, идентичного материалу для тел 21a, 21b электродов, или аналогичного ему материала. Предпочтительно, сквозные отверстия 25 под болт (см. фиг. 2) электродных пластин 23a, 23b, через которые проходят крепежные болты 24 для соединяемых элементов, имеют, в достаточной степени, больший диаметр отверстия, чем диаметр крепежных болтов 24 для соединяемых элементов. Когда диаметр сквозных отверстий 25 под болт является практически идентичным диаметру крепежных болтов 24 для соединяемых элементов, электрический ток концентрируется около винтовых отверстий 6 соединяемых элементов 1a, 1b, в которые ввинчиваются крепежные болты 24 для соединяемых элементов, и, следовательно, прикладывает нагрузки к винтовым отверстиям 6; тем не менее, диаметр отверстия, если в достаточной степени превышает диаметр крепежных болтов 24 для соединяемых элементов, затрудняет протекание тока в винтовые отверстия 6 и тем самым обеспечивает возможность подавления возникновения повреждения винтовых отверстий 6.

[0021] В этой связи крепежные болты 24 для соединяемых элементов изготавливаются из материала, который в большей степени затрудняет протекание тока через него, чем через тела 21a, 21b электродов и электродные пластины 23a, 23b, и имеют такую конструкцию, что крепежным болтам 24 для соединяемых элементов трудно становиться проводящими средами, когда ток проходит между электродами 20a, 20b и крепежными болтами 24 для соединяемых элементов.

[0022] Электродные пластины 23a, 23b прослаиваются между телами 21a, 21b электродов и соединяемыми элементами 1a, 1b, и таким образом, контактное сопротивление через тела 21a, 21b электродов и электродные пластины 23a, 23b и контактное сопротивление через электродные пластины 23a, 23b и соединяемые элементы 1a, 1b присутствует, когда ток протекает из электродов 20a, 20b в соединяемые элементы 1a, 1b. Следовательно, в результате получается конфигурация, имеющая два контактных сопротивления, подключенных последовательно, тем самым, повышая полное контактное сопротивление для идентичной осевой силы прикрепления, по сравнению с конфигурацией, в которой отсутствуют электродные пластины 23a, 23b, и тела 21a, 21b электродов контактируют напрямую с соединяемыми элементами 1a, 1b, соответственно. Следовательно, что касается полного контактного сопротивления через электроды 20a, 20b и соединяемые элементы 1a, 1b, предоставление электродных пластин 23a, 23b повышает чувствительность контактного сопротивления к осевой силе прикрепления, чтобы тем самым расширять диапазон регулирования контактного сопротивления посредством варьирования осевой силы прикрепления. Также электродные пластины 23a, 23b располагаются между телами 21a, 21b электродов и соединяемыми элементами 1a, 1b, чтобы таким образом обеспечивать возможность подавления плавления сложных для замены тел 21a, 21b электродов посредством резистивного нагрева через тела 21a, 21b электродов и соединяемые элементы 1a, 1b. В этой связи электродные пластины 23a, 23b могут предоставляться в нескольких расположенных поверх друг друга слоях, чтобы достигать дополнительного повышения чувствительности контактного сопротивления.

[0023] Прижимное устройство 40 представляет собой устройство для прижатия пары соединяемых элементов 1a, 1b в направлении Z соединяемых поверхностей через электроды 20a, 20b и имеет гидравлический цилиндр и т.п. (например, встроенный). Прижимное устройство 40 подключается к устройству 60 управления и выполнено с возможностью допускать произвольное управление приложенным давлением.

[0024] Вибрационное устройство 50 представляет собой устройство для вибрирования одного из пары соединяемых элементов 1a, 1b в направлении X вдоль соединяемых поверхностей 2a, 2b (т.е. в направлении, ортогональном к нормали к соединяемым поверхностям). Механизм вибрационного устройства 50 основан, например, на ультразвуковой вибрации, электромагнитной вибрации, вибрации от кулачкового механизма и т.п. Вибрационное устройство 50 подключается к устройству 60 управления и выполнено с возможностью допускать произвольное управление частотой вибрации, амплитудой вибрации, силой вибрации и т.п. Вибрационное устройство 50 включает в себя детектор 51 смещения (см. фиг. 1) для детектирования смещения плавно перемещающегося соединяемого элемента 1b. Детектор 51 смещения представляет собой, например, датчик смещения или кодовый позиционный датчик для детектирования смещения.

[0025] Устройство 30 подачи тока представляет собой устройство, допускающее подачу постоянного тока или переменного тока в электроды 20a, 20b, и подключается к устройству 60 управления и выполнено с возможностью допускать произвольное управление значением тока и значением напряжения.

[0026] Устройство 60 управления представляет собой электронный компьютер, который выполняет централизованное управление для прижимного устройства 40, вибрационного устройства 50, устройства 30 подачи тока и исполнительного механизма 14 позиционирующих элементов. Устройство 60 управления включает в себя процессор, модуль хранения, модуль ввода и модуль вывода. Программа для того, чтобы полностью управлять установкой 10 соединения, сохраняется в модуле хранения, и программа выполняется посредством процессора, чтобы таким образом инструктировать аппаратную установку 10 соединения переходить к этапу S2 соединения соединяемых элементов 1a, 1b.

[0027] Устройство 70 детектирования контактного сопротивления (или детектор контактного сопротивления) предоставляется в пути, через который протекает ток из устройства 30 подачи тока в электроды 20a, 20b. Устройство 70 детектирования контактного сопротивления служит в качестве как вольтметра, так и в амперметра, чтобы измерять изменения напряжения и тока и таким образом обеспечивать возможность детектирования значения контактного сопротивления через соединяемые элементы 1a, 1b. Сигнал детектирования из устройства 70 детектирования контактного сопротивления вводится в устройство 60 управления. В этой связи, устройство 70 детектирования контактного сопротивления может быть помещено в другие местоположения при условии, что может быть детектировано контактное сопротивление через соединяемые элементы 1a, 1b.

[0028] Вибрационное устройство 50 содержит устройство 80 детектирования силы трения, которое детектирует силу трения между соединяемыми поверхностями 2a, 2b из силы вибрации. Сигнал детектирования из устройства 80 детектирования силы трения вводится в устройство 60 управления.

[0029] Далее описывается способ для соединения проводящих элементов посредством аппаратной установки 10 соединения согласно первому варианту осуществления согласно блок-схеме последовательности операций способа по фиг. 6.

[0030] Во-первых, подготавливаются соединяемые элементы 1a, 1b, которые должны быть соединены друг с другом; как проиллюстрировано на фиг. 2, позиционирующие штифты 11a, 11b выступают посредством привода 14 позиционирующих элементов, и соединяемые элементы 1a, 1b крепятся посредством крепежных болтов 24 для соединяемых элементов к электродам 20a, 20b, соответственно, при том, что электродные пластины 23a, 23b (или модули ввода тока) прикреплены к телам 21a, 21b электродов, соответственно, посредством крепежных болтов 22 для электродных пластин. Таким образом, позиционирующие штифты 11a, 11b вставляются в позиционирующие отверстия 7a, 7b, соответственно, соединяемых элементов 1a, 1b, чтобы таким образом осуществлять точное позиционирование соединяемых элементов 1a, 1b относительно электродов 20a, 20b, соответственно. В это время, осевые силы прикрепления крепежных болтов 24 для соединяемых элементов могут регулироваться для каждого болта. Осевые силы прикрепления крепежных болтов 24 для соединяемых элементов, если большие, уменьшают контактное сопротивление через электроды 20a, 20b и соединяемые элементы 1a, 1b и тем самым упрощают протекание тока. Другими словами, величина тока, проходящего через каждый из нескольких путей ввода тока из электродных пластин 23a, 23b в качестве модулей ввода тока в соединяемые элементы 1a, 1b, может регулироваться посредством регулирования осевых сил прикрепления крепежных болтов 24 для соединяемых элементов для каждого болта. Следовательно, путь тока, протекающего из электродов 20a, 20b в соединяемые элементы 1a, 1b, может регулироваться посредством варьирования осевых сил прикрепления согласно позициям крепежных болтов 24 для соединяемых элементов. Соединяемые поверхности 2a, 2b проиллюстрированы на фиг. 5 в качестве примера в качестве модели как имеющие три пути тока для простоты, и осевые силы прикрепления крепежных болтов 24b, 24c для соединяемых элементов на большом расстоянии от центральной оси Y электродов 20a, 20b могут задаваться выше осевых сил прикрепления крепежных болтов 24a для соединяемых элементов близко к центральной оси Y электродов 20a, 20b. Ток с большей вероятностью должен протекать через соединяемые элементы 1a, 1b вдоль пути ближе к центральной оси Y электродов 20a, 20b, и, следовательно, осевые силы прикрепления крепежных болтов 24b, 24c для соединяемых элементов на большом расстоянии от центральной оси Y электродов 20a, 20b увеличиваются, чтобы таким образом обеспечивать максимально возможную равномерность тока, протекающего в соединяемые элементы 1a, 1b, независимо от расстояния от центральной оси Y электродов 20a, 20b. Для соединения, следовательно, предпочтительно, чтобы осевые силы прикрепления крепежных болтов 24 для соединяемых элементов регулировались таким образом, чтобы задавать значение тока соединяемых поверхностей 2a, 2b максимально возможно равномерным, и давление, приложенное посредством прижимного устройства 40, поддерживалось постоянным. Таким образом, осевые силы прикрепления крепежных болтов 24 для соединяемых элементов регулируются, чтобы таким образом обеспечивать возможность варьирования пути тока, протекающего из электродов 20a, 20b в соединяемые элементы 1a, 1b, или обеспечивать возможность регулирования величины тока, проходящего через каждый из путей ввода тока, что, в свою очередь, исключает необходимость предоставления нескольких трансформаторов для целей предотвращения тока шунтирования и тем самым обеспечивает возможность достижения простой конфигурации установки, а следовательно, экономии пространства и снижения затрат.

[0031] После того, как соединяемые элементы 1a, 1b прикреплены к электродам 20a, 20b, соответственно, посредством крепежных болтов 24 для соединяемых элементов, позиционирующие штифты 11a, 11b вытаскиваются из позиционирующих отверстий 7a, 7b соответственно посредством извлечения посредством привода 14 позиционирующих элементов. Это обеспечивает возможность подавления теплообразования посредством позиционирующих штифтов 11a, 11b или истирание позиционирующих штифтов 11a, 11b, вызываемое посредством прохождения тока через соединяемые элементы 1a, 1b или плавного перемещения соединяемых элементов 1a, 1b на следующем этапе. Также, позиционирующие штифты 11a, 11b изготавливаются из материала, имеющего более высокое значение электрического сопротивления, чем значение электрического сопротивления для электродов 20a, 20b и соединяемых элементов 1a, 1b, чтобы таким образом затруднять прохождение тока через позиционирующие штифты 11a, 11b, тем самым предоставляя подавление теплообразования посредством позиционирующих штифтов 11a, 11b или их истирание, вызываемое посредством прохождения тока через них.

[0032] Затем эвтектическая фольга 5 помещается между соединяемыми элементами 1a, 1b, и прижимное устройство 40 непосредственно сближает соединяемые элементы 1a, 1b между собой и прижимает соединяемые элементы 1a, 1b друг к другу при предварительно установленном давлении с размещением эвтектической фольги 5 между ними. Предпочтительно, давление, приложенное посредством прижимного устройства 40, регулируется до порядка 2-10 МПа, например, посредством устройства 60 управления; тем не менее, давление не ограничено этим.

[0033] Затем, как проиллюстрировано на фиг. 6 и 7, вибрационное устройство 50 приводится в действие посредством устройства 60 управления, чтобы таким образом вызывать вибрацию в нижнем соединяемом элементе 1b с постоянной амплитудой (или постоянной силой вибрации) в направлении вдоль соединяемых поверхностей 2a, 2b (на предварительном этапе S1 вибрирования (или предварительном этапе плавного перемещения)). Частота вибрации и амплитуда вибрации не ограничены конкретным образом; тем не менее, в качестве примера, предпочтительно, чтобы амплитуда вибрации составляла порядка 100-1000 мкм, и предпочтительно, чтобы частота вибрации составляла порядка 10-100 Гц. Направление вибрации соединяемого элемента 1b является таким, что соединяемый элемент 1b выполняет возвратно-поступательное движение в одном направлении вдоль соединяемых поверхностей 2a, 2b, чтобы таким образом повышать гибкость формы соединяемых поверхностей 2a, 2b. Другими словами, вибрирование является возможным только при условии, что плавное перемещение является возможным в одном направлении, и, следовательно, соединяемые поверхности 2a, 2b не ограничены конфигурированием как плоских поверхностей, и могут, например, иметь такую форму, что выступающие части входят в пазы, идущие в одном направлении. Также, если соединяемые поверхности 2a, 2b не имеют частей, которые должны входить друг в друга, вибрирование может быть таким, что соединяемый элемент 1b выполняет эпициклическое движение вдоль соединяемых поверхностей 2a, 2b. При использовании в данном документе, эпициклическое движение означает, что соединяемый элемент 1b вызывает вибрацию и вращается по мере того, как он перемещается по круговой орбите без вращения на ее оси. Когда соединяемый элемент 1b вибрирует таким образом, чтобы выполнять эпициклическое движение, относительные движения соединяемых поверхностей 2a, 2b не прекращаются, и, следовательно, только коэффициент динамического трения становится активным, а коэффициент трения становится установившимся, что, в свою очередь, приводит к плавной вибрации в ходе вибрирования и тем самым обеспечивает возможность равномерного истирания соединяемых поверхностей 2a, 2b.

[0034] Когда выполняется предварительный этап S1 вибрирования для вибрирования при приложении давления, как описано выше, соединяемые поверхности 2a, 2b плавно перемещаются и нагреваются посредством тепла при трении, чтобы таким образом размягчать материал, и тем самым соединяемые поверхности 2a, 2b подвергаются истиранию и пластическому течению, чтобы обеспечивать определенную равномерность поверхностного давления между соединяемыми поверхностями 2a, 2b. Дополнительно, предварительный этап S1 вибрирования удаляет оксидную пленку на поверхности алюминия, чтобы таким образом уменьшать изменения контактного сопротивления вследствие разностей в толщине пленки, тем самым достигая эффекта подавления изменений количества тепла, сформированного посредством резистивного нагрева на следующем этапе. Следовательно, технологическая обработка, включающая в себя обезжиривание поверхностей соединяемых элементов 1a, 1b, изготовленных из алюминия, и дополнительно, удаление оксидных пленок на поверхностях посредством очистки проволочными щетками до соединения, становится необязательной, приводя к улучшению обрабатываемости. В этой связи, конечно, очистка или другая технологическая обработка может быть выполнена перед предварительным этапом S1 вибрирования.

[0035] На предварительном этапе S1 вибрирования устройство 60 управления определяет значение контактного сопротивления через соединяемые поверхности 2a, 2b из входного сигнала из устройства 70 детектирования контактного сопротивления и сравнивает значение контактного сопротивления с предварительно установленным пороговым значением L1, как проиллюстрировано на фиг. 6. Когда поверхностное давление между соединяемыми поверхностями 2a, 2b становится равномерным, контактное сопротивление снижается; поэтому, когда значение контактного сопротивления становится равным или меньшим порогового значения L1, устройство 60 управления заканчивает предварительный этап S1 вибрирования и инструктирует обработке переходить к следующему этапу S2 соединения.

[0036] Этап S2 соединения заключает в себе подачу тока в электроды 20a, 20b посредством устройства 30 подачи тока при поддержании вибрации посредством вибрационного устройства 50, чтобы таким образом нагревать соединяемые элементы 1a, 1b посредством использования как вибрационного нагрева, так и резистивного нагрева в комбинации. На этапе S2 соединения участки c высоким поверхностным давлением, в которых концентрируется ток, нагреваются посредством подвергания действию существенного резистивного нагрева, чтобы таким образом заставлять счищаться оксидные пленки соединяемых поверхностей 2a, 2b, и приложенное давление и вибрация также воздействуют на участки c высоким поверхностным давлением, нагретые посредством резистивного нагрева, чтобы тем самым приводить к истиранию, пластическому течению и диффузии материалов, и, следовательно, к снижению поверхностного давления участков c высоким поверхностным давлением и таким образом варьировать местоположения концентрации тока в зависимости от текущего момента времени. Таким образом, электрический ток распределяется так, что соединяемые поверхности 2a, 2b равномерно нагреваются.

[0037] Эвтектическая фольга 5 изменяется на жидкую фазу при более низкой точке плавления, чем точка плавления соединяемых элементов 1a, 1b, посредством эвтектической реакции и тем самым выполняет функцию подавления повторного окисления соединяемых поверхностей посредством прекращения подачи кислорода. Использование эвтектической фольги 5 обеспечивает возможность соединения с низким подводимым теплом за короткое время в воздушной среде и тем самым упрощает серийное производство по сравнению с вакуумной пайкой твердым припоем, требующей вакуумной атмосферы и длительного времени. В этой связи предоставление эвтектической фольги 5 не обязательно требуется.

[0038] Эвтектическая фольга 5 может варьироваться по толщине пленки согласно части, и таким образом, поверхностное давление между соединяемыми поверхностями 2a, 2b может регулироваться. Другими словами, поверхностное давление для соединения мож