异相电焊接器和工艺的制作方法

专利名称：异相电焊接器和工艺的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及焊接器，更具体而言，涉及被配置为沿着预定图案 进行焊接的焊接器。
背景技术：
在电焊接机器中，焊接元件(比如电极或加热元件(例如电热电阻线 或线團))用于将热量传递到待掩^的工件。例如，通常用于焊接聚丙烯 (PP)的脉冲加热焊接通过使电能的突发或脉冲经过加热元件(比如镍 铬电阻丝)、以使得加热元件在短时间段内传递非常高温度的热量来进行 焊接。
为了沿着预定图案进行焊接，以对应图案来布置加热元件。然而，当 以交叉图案或交迭图案来布置加热元件时，交叉加热元件的电接触可能使 得加热元件短路，这会停止至少焊接设备的特定部分中的焊接，或者导致 电流电平经常升高到工件的燃点，这可能导致着火或其它危险的情况，并 且损坏设备。
为了防止短路，使得交叉加热元件彼此电绝缘。例如，美国专利No. 5,451,286公开了以由聚四氟乙烯(PTFE )(比如3M制造的TEFLON 带)或聚酰亚胺(比如DuPont制造的KAPTON )制成的电绝缘和热传 导层和条来提供交叉脉冲热导线的绝缘。然而，难以提供足够薄从而不增 加交叉部的厚度、并且足够坚固以抵抗脉冲热焊接生产周期的高频和高压 的绝缘体。4吏用绝缘体的其它缺点包括由于交5Un热元件之间的绝缘材 料的厚度或绝缘材料的变细而导致的不均匀的焊接、复杂且昂贵的设备工 具、复杂的温度控制、有限的绝缘材料源以及由于绝缘材料和设备设置的 费用而导致的增加的制造成本。此外，当绝缘材料损坏或用坏时，可能发 生短路。
或者，可以通过多个步骤来分离地对各个交叉加热元件点火(fire)， 其中，由独立电源电*电流提供^个加热元件。然而，这种工艺导致 延长的焊接时间。因此，需要一种在避免短路的同时提供简化的焊接器设计和操作的改 进的焊接工艺。

发明内容
在实施例中，本发明涉及一种用于电焊接两个工件的方法。所述方法
包括:放置分别与所述工件的第 一部分和第二部分相关联的第 一焊接元件 和第二焊接元件(例如加热元件，比如金属导线或线團)，以^更加热并且
焊接所述工件；以及从公共电源异相地对所述第一焊接元件和第二焊接元
件进行供电。通过交替地引导电流通过所述第一焊接元件和第二焊接元件
中的每一个焊接元件来异相地对所述焊接元件供电，以便使所述第一焊接 元件和第二焊接元件基本上同时焊接所述工件。
可以通过交替地在所述第一焊接元件的端部和所述第二焊接元件的 端部上施加电势差，并且/或者通过提供具有波形的源电流、并周期性地 引导所述波形的第 一部分和第二部分分别通过所述第 一焊接元件和第二 焊接元件，来交替地引导所述电流通过所述第一焊接元件和第二焊接元 件。例如，可以4^供交流电流作为所述源电流，并且可以引导所述波形的 正部分和负部分分别通过所述第一焊接元件和第二焊接元件。电流引导器 (比如二极管)可以用于交替地引导所述波形部分通过所述焊接元件。
在另 一实施例中，被引导通过所述焊接元件的功率因数受控于连接在 所述电源与所述电流引导器之间的功率因数控制器。所述功率因数控制器 可以包括相位控制器，例如三极管或以反向并联配置而掩^的两个珪控整 流器，所述相位控制器被配置为导通所述波形部分中的一部分。
该方法可以用于焊接由任何合适材料(包括热塑性塑料，比如聚丙烯) 制成的工件。在实施例中，所述方法用于焊接热塑性片材，以制成文件夹 或活页夹封皮。
本发明还涉及一种电焊接器，其包括:第一焊接元件和第二焊接元件； 电源，所述电源连接到所述焊接元件；以及电路，所述电M配置为将电 流异相地从所述电源传导到所述第 一焊接元件和第二焊接元件。


参照示出优选实施例的附图，将更好地理解本发明，其中:
6图l是根据本发明实施例而构造的脉冲热焊接器的透视图2是其焊接构件的透视图3是根据本发明实施例而布置的焊接电路的示意图4是根据本发明另一实施例的焊接电路的示意电路图5A-图5D是根据实施例的焊接电路中产生的波形的图示；
图6-图7是本发明其它实施例的焊接电路的示意电路图8是根据本发明实施例而制成的圆环活页夹(ringbinder)的封皮 的透视图；以及
图9是根据实施例制成的3环活页夹的透视图。
具体实施例方式
图1的实施例是电脉冲热焊接器10，优选地用于焊接塑料材料。焊 接器10是示例性的，也可以使用其它合适的脉冲热焊接器、其它类型的 焊接器或焊接器部件。
焊接器10包括在支架22上所支撑的平台20。为了制作活页夹，平 台20优选地U本上平坦的，并且被配置为在其上容纳焊接构件30，所 述焊接构件30被配置为提供加热以焊接工件。焊接器10还包括压力构件 40，其可移动地安装在焊接器10上，并且被配置为在焊^作期间可操 作地与焊接构件30啮合，并且将足够的压力施加在焊接构件30上。在优 选实施例中，焊接构件30和压力构件40是被配置为协同地焊接预定图案 的模具。优选地，焊接构件30和压力构件40是被配置为协同地焊接预定 图案的上模具和下模具。
可以将一个或多个焊接构件30安装在平台20上。焊接构件30优选 地可移动地安装在平台20上。例如，当多个焊接构件30被安装在平台 20上时，焊接构件30可以被配置为在压力构件40之下交替地滑动。在 图1所示的实施例中，两个焊接构件30被安^焊接台20的两侧。在操 作中，焊接构件30被交替地加载，并且在压力构件40之下侧向滑动，然 后从压力构件40之下滑动回去并且被卸载，并且被重新加栽有待焊接的 工件。
为了制造图8所示的圆环活页夹300的封皮，焊接构件30被加载有两个塑料材料片材301、 303，例如热塑性材料，比如聚丙烯。加固装置 310 (比如卡纸板或其它原材料)被放置在片材301、 303之间，使得片材 301、 303围绕加固装置310而被焊接，以限定活页夹板302、 304、 306。 使用加固装置310以获得结构和刚性。加固装置310优选地具有与由焊件 (即板302、 304、 306)限定的面积基本上相同的大小。加栽的焊接构件 30于是在压力构件40之下滑动，而压力构件40向下移动，以将足够的 压力施加在组装的工件上。如下所述，片材301、 303在压力之下沿着图 案312、 314而#>热并且熔化，并且焊接后的片材301、 303然后被冷却 以重新固化。片材301、 303可以被动地被冷却，即通过使得加热不连续 或者利用冷却^h质(例如空气、水、冷却剂或温度低于加热温度的任何其 它合适的介质)而被冷却。然后通过将压力构件40向上移离焊接构件30 来释放压力。
可以由可以抵抗脉冲热焊接的高温的任何合适的非导电抗热材料(例 如热固塑料、金属和陶瓷)来制成该实施例的焊接构件30。优选地，焊 接构件30包括由热固塑料(比如热固酚醛树脂，例如电木)制成的模具。 焊接构件30可以包括单层或多层的这种热固材料，并且优选地包括至少 两层热固酚搭树脂32、 34，如图2所示，这两层热固酴搭树脂32、 34可 以被层压或以其他方式附接在一起。焊接构件30可以具有任何合适的并 且期望的尺寸和配置，但优选地被配置并被设置为足够大小足以在其上容 纳被焊接的工件。例如，为了焊接典型的圆环活页夹或文件夹，焊接构件 30可以是基本上平坦的并且通常是矩形的，并且具有至少与工件同样大、 并且优选地大于工件的尺寸。焊接构件30还被配置并被设置为足够大小 以在其中容纳加热元件。在优选实施例中，焊接构件30可以具有至少大 约l/4英寸的厚度，但在其它实施例中可以使用其它尺寸。
压力构件40优选地由具有足以4吏热量通过其传递的导热性的非腐蚀 性或抗腐蚀材料制成。这样的合适材料的优选示例包括铜合金、黄铜、青 铜、铝^以及不锈钢。为了焊接塑料，压力构件40被可以加热成保持 塑料工件不粘附到压力构件40。例如，可以将压力构件40加热到大约60 ° C至140。 C。或者，可以用非粘附材料(例如PTFE，比如TEFLON ) 来涂覆压力构件40。
可以根据焊接配置和焊接构件30的配置，按期望的并且合适的方式 来配置压力构件40。为了焊接典型的圆环活页夹或文件夹，压力构件40 可以是包括正方形或矩形形状的基本上扁平的钢基仗的模具。所^具在板的边缘周围可以包括相对薄的壁或凸起。
在优选实施例中，压力构件40包括彼此间隔开的第一部分42和第二 部分44。第一部分42和第二部分44优选地由具有导热性的材料、优选 地是具有足以通过其传递热量的导热性的非腐蚀性材料来制成。优选地， 填充器46至少部分地填满第一部分42和第二部分44之间的空间，以排 出第一部分42和第二部分44之间积存的过多空气，所述填充器46优选 地是可压缩的材料。填充器46优选地完全填满第一部分42和第二部分 44之间的空间。填充器46优选地是可以抵抗至少高达大约140° C的热 的相对软的泡沫材料，例如软橡胶泡沫。
压力构件40的在操作期间接触待焊接的热塑性材料的表面可以包括 所期望的浮凸的或紋理化的图案，以在热塑性材料的焊接部分上提供压紋 或图案。此外，可以用薄的抗热带或膜(例如PTFE，比如TEFLON⑧) 来至少部分iifeA盖压紋或图案，以柔化压印效果，并且向热塑性材料提供 更平滑的、更连贯的紋理。
压力构件40优选地被安装到焊接器10，使得所述压力构件40可以 例如通过空气作用的方式而竖直地移动。例如，可以通过安装构件50(比 如滑动轨或气压缸)来将压力构件40附接到焊接器10。在优选实施例中， 压力构件40被配置为将至少大约20psi、优选地至少大约25psi、并且至 多大约60psi、优选地至多大约45psi的压力施加在放置于压力构件40之 下的焊接构件30上。然而，应理解，由压力构件40所施加的压力可以根 据气压缸的大小以及焊接器10的焊接面积而变化。
焊接构件30包括第一焊接元件102和第二焊接元件104。在优选实 施例中，第一焊接元件102和第二焊接元件104均包括多个第一焊接元件 和第二彈接元件。焊接元件102、 104优选地是将电流从一端传递到另一 端的加热元件。焊接元件102、 104由导电材料(比如当电流从其通过时 产生热量的金属导线或线團)来制成。在优选实施例中，使用镍铬电阻丝。 这种导线可以在短时间段内传递非常高温的热量，因此适合于各种电焊 接，包括脉冲热焊接。焊接元件102、 104优选地包括端部115，所述端 部115被配置为利用保持构件比如紧固件而被保持。每个焊接元件102、 104优选地还包括延伸器比如弹簧117，所述延伸器接近于每个端部115, 以在焊接周期中的热膨胀和收缩期间保持焊接元件102、 104为直的。第 一焊接元件102长到足以延伸至少焊接构件30的长度35。相似地，第二 焊接元件104长到足以延伸至少焊接构件30的宽度33。优选地，焊接元件102、 104比焊接构件30的相应长度35或宽度33长至少大约1英寸。 焊接元件102、 104的厚度优选地是均匀的，并且可以被合适地选择。在 示例中，所述厚^A大约O.lmm至0.5mm,但在其它实施例中可以使用 其它尺寸。
焊接元件102、 104被布置为与焊接产品的焊接图案相对应。例如， 第一焊接元件102和第二焊接元件104可以如图2所示地分别彼此平行地 连接，以产生图8所示的焊接活页夹封皮300。在该示例中，两个外部第 一焊接元件102和第二焊接元件104分别形成沿着活页夹300的外边缘延 伸的竖直焊接缝312和水平焊接缝314，而两个内部第一焊接元件102形 成内部竖直焊接缝312，所述内部竖直焊接缝312限定了其间的板306。 每个第二焊接元件104在其端部穿过每个第一焊接元件102并与每个第一 焊接元件102交叉，并且与每个第一焊接元件102电接触。其它实施例可 以4吏用不同配置或不同布置的焊接元件来形成期望的焊接图案。然而，优 选地，至少一个第一焊接元件102与至少一个第二焊接元件104至少部分 地交叉或交迭，并且与之电连接。
焊接元件102、 104以任何期望的图案而被提供在焊接构件30上。例 如，焊接元件102、 104可以以期望的图案而被简单地铺设在焊接构件30 的表面上，并且通过紧固件或任何其它合适的装置以附着的方式(例如通 过胶带条)固定到焊接构件30或外部保持构件。在优选实施例中，在焊 接构件30的顶部或侧表面上提供孔36、 38，以将焊接元件102、 104的 端部115延伸穿过焊接构件30，并且将它们固定到外部保持构件122、 124 (比如夹钳)。每个焊接元件102、 104的端部115优选地被插入到焊接构 件30的顶部孔36，通过侧孔38而被拉出，并且通过紧固件120 (比如螺 丝和螺帽)而被固定到保持构件122、 124。为了清楚，图2仅示出角隅 保持构件122中的一个。在其它实施例中，可以使用其它合适的保持布置。 啮合内部竖直焊接元件102的保持构件124也可以包括对准构件126 (比 如对准夹具)，以便对准焊接元件102。对准构件126可以是可移动的， 例如在图2所示的4^链处可移动，以促进对准构件126与焊接元件102、 104的啮合/解啮合。
在优选实施例中，焊接构件30中紧接在焊接元件102、 104之下的部 分可以被移除，以形成基本上与焊接元件102、 104的形^t目对应的通道 100，使得焊接元件102、 104与焊接构件30基本上齐平。可以在焊接构 件30与焊接元件102、 104之间提供具有比焊接构件30更高抗热性的阻挡层(例如陶瓷)，以保护焊接构件30不受电焊接的高温度影响。例如， 可以在通道100中放置陶乾条形式的阻挡层。阻挡层可以被配置为部分地 或者完全地替代为了形成通道100而移除的焊接构件材料。阻挡层可以以 任何合适的方式(例如利用黏合剂)而附接到焊接构件30。除了阻挡层 之外，或者作为阻挡层的替换物，可以在焊接元件102、 104之下可选地 提供在导热金属元件/条/垫片的顶部上使用的抗热的非导热材料，比如 PTFE或聚酰亚胺带或片材(例如TEFLON⑧或KAPTON⑧带或片材) 层，以形成用于焊接周期中产生的过多热量的热沉。然而，在交叉焊接元 件之间(即在焊接元件104与焊接元件102之间)无需电绝缘。
参照图1、图3至图4以及图6至图7，焊接元件102、 104例如在端 部115经由导线管202而连接到电源200。电源200将源电流提供给焊接 元件102、 104，以使得焊接元件102、 104加热并且熔化焊接构件30上 放置的工件。电源200可以是在电焊接中通常使用的任何合适的电源，并 且优选地是以下稳定电压电源，所述稳定电压电源具有被选择为使得焊接 元件102、 104在期望时间内达到用于焊接工件的期望温度的电压。优选 地，电源200提供交流电流(AC)。所述交流电流可以具有传统正弦波形 或另一合适波形。可以使用任何合适的电压。在优选实施例中，由电源 200提供的电压在大约50 VAC至500 VAC之间，更优选地在大约100 VAC 至420 VAC之间。优选地，焊接元件102、 104可拆卸地连接到导线管202， 使得例如当使用多个焊接构件30时，焊接元件102、 104可以根据期望而 连接到电源200或断开与电源200的连接。
第 一焊接元件102和第二焊接元件104优选皿此异相地从公共电源 被供电。在图3所示的实施例中，电源200是3相AC电源，但在其它实 施例中可以使用其它电源，比如2相AC电源。本领域技术人员应理解如 何提供以下电路，所述电路使得能够使用将期望的电力信号提供^个焊 接元件102、 104的不同电源。变压器204连接在电源200与每个焊接元 件102、 104之间。变压器204分离传导到焊接元件102、 104的电流，使 得从变压器传导的通过焊接元件102、 104的电压是浮动电压。因此，第 一焊接元件102和第二焊接元件104以相同的电压^此异相地同时被供 电。这样减少了第一焊接元件102和第二焊接元件104之间短路的风险， 即使第一焊接元件102和第二焊接元件104电接触，由此使得无需将第一 焊接元件102和第二焊接元件104彼此电绝缘。
在实施例中，通过交替引导电流通过第 一焊接元件102和第二焊接元件104中的每一个焊接元件而对第一焊接元件102和第二焊接元件104供 电，以便使第一焊接元件102和第二焊接元件104基本上同时焊接工件。 可以通过交替地在第一焊接元件102的端部以及第二焊接元件104的端部 上施加电势差，并且/或者通过周期性地引导源电流的波形的第 一部分通 过第一焊接元件102、并引导源电流的波形的第二部分通过第二焊接元件 104，来交替地引导电流。当通过第一焊接元件102和第二焊接元件104 传导源电流波形的这些部分时，通过第一焊接元件102和第二焊接元件 104传导的电压与所传导的波形部分的电压相对应。例如，当通过第一焊 接元件102和第二焊接元件104传导源电流波形的第一部分和第二部分 时，通过第一焊接元件102和第二焊接元件104传导的电压是大约源电流 的电压的一半。
在图4所示的实施例中，每个第一焊接元件102在其端部连接到第一 电流引导器212，并且每个第二焊接元件104在其端部连接到第二电流引 导器214。电流引导器212、 214能够有选择地在预定方向上传导电流。 电流引导器212、214通过交替地在第一焊接元件102和第二焊接元件104 的端部上施加电势差而交替地引导电流通过第一焊接元件102和第二焊 接元件104。可选地，另一第一电流引导器212或第二电流引导器214可 以连接到每个焊接元件102、 104的另一端部，以防止通过焊接元件102、 104发送的电流的逆流。
在优选实施例中，电流引导器212、 214是二极管，所述二极管能够 引导源电流的波形的选定部分。例如，在源电流是具有传统正弦波形或另 一合适波形的交流电流的情况下，第一电流引导器212可以传导波形的第 一部分通过第一焊接元件102,而第二电流引导器214可以传导波形的第 二部分通过第二焊接元件104，使得波形的第一部分和第二部分被周期性 地引导通过第一焊接元件102和第二焊接元件104。在另一实施例中，电 流引导器212、 214可以被配置为在波形的第一部分(例如正部分)期 间引导电流通过电路的第一部分，以引导电流通过第一焊接元件102，而 在波形的第二部分(例如负部分)期间引导电流通过电路的第二部分，以 引导电流通过第二焊接元件104。
参照图4和图5A至图5B所示的实施例，电源200提供具有图5A 所示的传统正弦波形220的AC源电流。通过电流线201和中性线203来 提供源电流。第一电流引导器212可以;l被配置为引导波形220的正部分 222通过第一焊接元件102的二极管，而第二电流引导器214可以是被配置为引导波形220的负部分224通过第二焊接元件104的二极管。通过焊 接元件102、 104发送的电5J^本上在由电流引导器212、 214引导的方向 上流动，在另一方向上具有^艮少的电流或泄漏，或没有电流或泄漏。因此， 第一焊接元件102主M收正波形部分222,而第二焊接元件104主M 收负波形部分224,使得波形220的正部分222和负部分224被周期性地 引导通过第一焊接元件102和第二焊接元件104。因为正弦波形220的相 移180。的不同部分222、 224被传导，以对焊接元件102、 104交替地供 电，所以在要加热的焊接元件102、 104周围不存在短路。因此，在电接 触的焊接元件102、 104之间无需电绝缘。
此夕卜，有利的是，发明人已经发现，与通过在交叉焊接元件之间使用 绝缘材料的传统工艺相比，在根据本发明的没有绝缘体的情况下形成的焊 缝通常更均匀和连贯，而传统工艺通常导致在焊接元件交叉的交点处的焊 接凸起以及由于绝缘材料的变细而导致的不连贯的焊缝。此外，因为整个
102、 104，所以已经发现，焊接时间没有明显的增加，这保持与不4吏用任 何电流引导器的传统脉冲加热焊接基本上相同。例如，对于沿着两个方向 的焊接线焊接大约10(Him的聚丙烯膜，焊接时间是大约2秒。
在优选实施例中，功率因翁:控制器230可以连接在电源200与加热元 件102、 104之间，以便控制发送到加热元件102、 104的电流的功率因数 (即电压量值)。例如，功率因数控制器230可以被配置为根据电流电压 的完全功率因数(即100% )或者祁^据电流电压的减小的功率因数(即小 于100% )来导通电流。功率因数控制器230优选地被配置为将预先选定 的功率因数应用于通过功率因数控制器230发送的电流。可以选择任何合 适的并且期望的功率因数。在实施例中，功率因数控制器230被配置为导 通大约5%至卯％、优选地大约10%至80%、并且更优选地大约15%至 60%的电流电压，但在其它实施例中可以使用其它百分比。
功率因数控制器230可以包括相位控制器，所勤目位控制器能够有选 择地导通传导通过其中的电流波形部分中的一部分。相位控制器230优选 地被配置为导通传导通过其中的电流波形部分中的预先选定的一部分。可 以选择任何合适的并且期望的一部分。优选地，相位控制器230是三极管 (也被称为TRIAC，表示用于交流电流的三极管)或以反向并联配置而 接合在一起的两个硅控整流器(SCR),但可以使用能够有选择地导通电 流波形部分中的一部分的任何其它合适的器件。优选地，功率因数控制器230连接在电源200与每个焊接元件102、 104之间，如图3至图4和图6至图7所示。功率因数控制器230可以直 接连接在电源200与焊接元件102、 104之间，如图4所示，或者可以通 过其它电路元件比如变压器204或通断开关208而连接在电源200与焊接 元件102、 104之间，如图3、图6和图7所示。本领域技术人员应理解 如何设计将期望的电流功率因数提供给焊接元件102、 104的电路。
在图4和图5A至图5D所示的实施例中，电源200可以4^供具有传 统正弦波形220的AC源电流，并且电流引导器212、 214可以被配置为 有选择地分别传导源电流波形的正部分222和负部分224，如以上所描述 的那样。相位控制器230被提供在电源200与电流引导器212、 214之间， 以控制传导到电流引导器212、 214的电流的功率因数/相位。相位控制器 230可以被配置为以4^目导通源电流，4吏得源电流的电压不改变。或者， 相位控制器230可以被配置为有选择地导通传导通过其中的电流波形的 一部分226通过其中，使得该波形部分226的正部分228和负部分230通 过电流引导器212、 214而被传导到焊接元件102、 104。
有利地，功率因数控制器230不需要复杂的系统设置，并且不产生功 率浪费。因此，功率因数控制器230容易地并且高功效地实现期望电压。 功率因数控制器230还允许通过在一次点火中对电功率进行点火来进行 焊接，其中，通过接通电源200达到短时间段来实现焊接。例如，对于焊 接聚丙烯片材，例如为了制成传统聚丙烯圆环活页夹，接通电源200达到 小于2秒，更优选地小于l秒。
优选地，功率因数控制器230连接到电子整流器240。电子整流器240 被配置为对通过功率因数控制器230发送的电流的定时和功率因数进行 调整。电子整流器240通过控制功率因数控制器230的操作^来控制焊 接时间和功率因数。电子整流器240优选地是微处理器控制器，所述微处 理器控制器能够对0.05秒步长内、更优选地是0.01秒的步长内的定时进 行调整。在优选实施例中，电子整流器240被i殳置为在大约0.2秒至6秒、 优选地大约0.3秒至4秒、并且更优选地大约0.5秒至2秒的脉沖中将电 流提供给功率因数控制器230，在脉冲之间是大约0.1秒的剩余时段。
可以在根据本发明的脉冲热焊接电路中包括其它合适的并且期望的 电路部件和器件。例如，图6所示的电路实施例在电源200与功率因数控 制器230和通断开关206之间另外包括变压器204。开关206可以是^ 通断开关(例如3相机喊通断开关)或继电器触点(比如正常断开的继电器触点，例如3相电路断路继电器)。开关206可以可操作地连接到例如 放置在微处理器控制器内的微处理器控制器，或者被配置为接^微处理 器控制器输出的电流。开关206可以优选地被控制为在每个脉冲热焊接周 期中，在电流被发送到功率因数控制器230之前以及之后接通和关断。图 7所示的电路实施例还包括开关206，并且还包括每个功率因数控制器230 与电流引导器212、 214之间的通断机械触点开关208，以便进一步控制 流向焊接元件102、 104的电流。例如，开关208可以在焊接构件30和压 力构件40彼此可操作地啮合时接通，而在焊接操作之后关断。
^^发明的电焊接工艺和i殳备可以与任何合适的电焊接工艺一起^f吏用。 在实施例中，所述电焊接是脉冲热焊接，在所述脉冲热焊接中，电能以脉 冲形式被传导到焊接元件102、 104。本发明的焊接工艺和设备也可以用 于焊接任何合适类型的工件材料。 一种合适类型的材料是塑料，包括热塑 性塑料。在实施例中，工件是热塑性活页夹封皮，比如聚丙烯活页夹封皮。 图8和图9示出热塑性活页夹封皮300和由其制成的完成的3环活页夹 350的示例。活页夹封皮300具有第一侧板302和第二侧板304以及它们 之间的中间板306。活页夹封皮材料通过连续延伸竖直和水平焊接缝312、 314、沿着其外边缘而被焊接。另外的竖直内部焊接缝312横向延伸穿过 水平焊接缝314。这些焊接缝限定了板302、 304、 306以及活页夹封皮300 的预定弯曲点。为了制作圆环活页夹350，将装订构件320 (比如卡环等 等)附接到板306。
如在此使用的那样，术语"大约"通常应理解为指示对应数字和数字 的范围二者。此外，这里的所有数值范围应理解为包括范围内的每个全整 数。尽管在此公开了本发明的示例性实施例，但应理解，本领域技术人员 可以设计出多种变型和其它实施例。例如，各个实施例的特征可以在其它 实施例中被使用。因此，应理解，所附权利要求意^A盖落入本发明的精 神和范围内的所有改型和实施例。
1权利要求
1.一种电焊接两个工件的方法，包括放置分别与所述工件的第一部分和第二部分相关联的第一焊接元件和第二焊接元件，以便加热并且焊接所述工件；以及从公共电源异相地对所述第一焊接元件和第二焊接元件进行供电。
2. 权利要求1的方法，还包括交替地引导电流通过所述第一焊接元 件和第二焊接元件中的每一个焊接元件，以便使所述第一焊接元件和第二焊接元件基本上同时焊接所述工件。
3. 权利要求2的方法，其中，所述焊接元件包括加热元件，并且所述 电流被引导通过所述加热元件，以便对所述工件的第一部分和第二部分进 行脉冲焊接。
4. 权利要求3的方法，其中，所述加热元件是金属导线或线圏。
5. 权利要求2的方法，其中，所述第一焊接元件和第二焊接元件是电连接的；并且通过交替地在以下部分上施加电势差，所述电流被交替地《1导通过所 述第 一焊接元件和第二焊接元件所述第一焊接元件的端部，以及所述第二焊接元件的端部。
6. 权利要求2的方法，其中，所述工件由热塑性材料制成。
7. 权利要求6的方法，其中，所述热塑性材料是聚丙烯。
8. 权利要求2的方法，还包括 从所述电源提供具有波形的源电流；以及周期性地引导所述波形的第 一部分通过所述第 一焊接元件、并且引导 所述波形的第二部分通过所述第二焊接元件。
9. 权利要求8的方法，其中，所述源电流是交流电流，其中，所述波 形的正部分被引导通过所述第 一焊接元件，并且所述波形的负部分被引导 通过所述第二焊接元件。
10. 权利要求9的方法，还包括在具有所述焊接元件的电路中提 供电流引导器，所述电流引导器被配置为在所述波形的正部分期间引导所述电流通过所述电路的第一部分，以引导所述电流通过所述第一焊接元 件，并且在所述波形的负部分期间引导所述电流通过所述电路的第二部 分，以引导所述电流通过所述第二焊接元件。
11. 权利要求10的方法，其中，所述电流引导器包括二极管，所 述二极管被布置为引导所述波形部分中的每一个部分分别通过所述第一 焊接元件和第二焊接元件。
12. 权利要求10的方法，还包括利用功率因数控制器来控制被引 导通过所述焊接元件的所述波形的功率因数，所述功率因数控制器连接在 所述电源与所述电流引导器之间。
13. 权利要求12的方法，其中，所述功率因数控制器包括相位控 制器，所&目位控制器被配置用于导通所述波形部分中的一部分。
14. 权利要求13的方法，其中，所述第一焊接元件包括多个第一焊接元件；所述第二焊接元件包括彼此并联连接的多个第二焊接元件；所述电流引导器包括与所述第一焊接元件和第二焊接元件中的每一 个焊接元件相关联的电流引导器；并且所述功率因数控制器包括相位控制器，所述相位控制器连接在所述 电源与每一个电流引导器之间。
15. 权利要求13的方法，其中，所^目位控制器包括三极管或以 反向并联配置而接合的两个珪控整流器。
16. 权利要求2的方法，其中，所述第一焊接元件包括彼此并联连 接的多个第 一焊接元件，并且所述第二焊接元件包括彼此并联连接的多个 第二焊接元件。
17. 权利要求16的方法，其中，所述第一焊接元件和第二焊接元件 中的一个被布置为焊接所述工件中的水平线，并且所述第一焊接元件和第 二焊接元件中的另 一个被布置为焊接所述工件中的竖直线。
18. 权利要求17的方法，其中，所述工件是热塑性片材，所述方法 还包括在由所述工件的第 一部分和第二部分所环绕的片材之间放置多个 垫片，以提供文件夹封皮。
19. 权利要求18的方法，还包括将纸张装订机构附接到所述文件夹封皮，以提供活页夹。
20. —种用于焊接两个工件的电焊接器，包括第一焊接元件和第二焊接元件，所述第一焊接元件和第二焊接元件被 配置为分别与所述工件的第一部分和第二部分相关联，以便加热并且焊接 所述工件；电源，所述电源连接到所述第一焊接元件和第二焊接元件；以及电路，所述电膝故配置为将电流异相地从所述电源传导到所述第一焊 接元件和第二焊接元件。
21. 权利要求20的焊接器，还包括电流引导器，所述电流引导器被 配置为交替地引导电流通过所述第 一焊接元件和第二焊接元件中的每一 个焊接元件，以便使所述第一焊接元件和第二焊接元件基本上同时焊接所 述工件。
22. 权利要求21的焊接器，其中，所述焊接元件包括电连接的加热 元件，并且所述电流引导器被配置为交替地引导所述电流通过所#热元 件，以便对所述工件的第一部分和第二部分进行脉冲焊接。
23. 权利要求21的方法，其中，所述电源向所述电5^供具有波形 的交流电流，并且所述电流引导器包括二极管，所述二极管被配置为在 所述波形的正部分期间引导所述电流通过所述电路的第一部分，以引导所 述电流通过所述第 一焊接元件，并且在所述波形的负部分期间引导所述电 流通过所述电路的第二部分，以引导所述电流通过所述第二焊接元件。
24. 权利要求21的焊接器，还包括功率因数控制器，所述功率因 数控制器连接在所述电源与所述电流引导器之间，其中，所述电源向所述 电#供具有波形的交流电流，并且所述功率因数控制器被配置为对被引 导通过所述焊接元件的波形的功率因数进行控制。
25. 权利要求24的焊接器，其中，所述功率因数控制器包括三极 管或以反向并联配置而掩^的两个硅控整流器，所述三级管或硅控整流器 被配置用于导通所述波形部分中的一部分。
全文摘要
本发明公开了一种异相电焊接器和工艺。公开了一种使用交叉的、电接触的焊接元件的电焊接工艺和设备。所述交叉的焊接元件彼此异相地被供电，使得在被加热的焊接元件周围没有短路，并且在交叉的焊接元件之间无需电绝缘。电流引导器可以用于交替地引导电流通过所述交叉的焊接元件。所述工艺和设备可以用于焊接各种工件，包括热塑性活页夹和文件夹。
文档编号B29C65/38GK101549556SQ20091011819
公开日2009年10月7日 申请日期2009年3月11日 优先权日2008年4月4日
发明者叶子毅, 叶汉源, 姚冠尹, 李梓生 申请人:易达公司