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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Verbinden zweier Enden einer Kabelummantelung aus einem Metall-Kunststoff-Verbundmaterial, wobei die Enden abgeschrägt und übereinander positioniert werden und nach Entfernen des Kunststoffes von der Verbindungsstelle miteinander metallisch verschweisst werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff durch Ultraschallschweissen unter Anpressung der beiden Enden von der Verbindungsstelle entfernt wird.
2. Mit dem Verfahren nach Patentanspruch 1 hergestellte Verbindung, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine abgedichtete Überlappungsschweissverbindung zwischen den Metalltei len der beiden Enden ist, wobei die metallische Schweissstelle durch den beim Ultraschallschweissen verschmolzenen Kunststoff abgedichtet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallteile der beiden Enden durch ein zweites Ultraschallschweissen verbunden werden, das nachfolgend auf das erste der Entfernung des Kunststoffes von der Verbindungsstelle dienenden Ultraschallschweissen vorgenommen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem ersten Ultraschallschweissen mit einer Wirkrichtung des Ultraschalls senkrecht zur Schweissebene gearbeitet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem zweiten Ultraschallschweissen mit einer Wirkrichtung des Ultraschalls in bzw. parallel zu der Schweissebene gearbeitet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden pneumatisch zwischen Sonotrode und Amboss einer Ultraschallschweissanlage eingespannt werden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier Enden einer Kabelummantelung aus einem Metall-Kunststoff Verbundmaterial, wobei die Enden abgeschrägt und übereinander positioniert werden und nach Entfernen des Kunststoffes von der Verbindungsstelle miteinander metallisch verschweisst werden, sowie eine mit dem Verfahren hergestellte Verbindung.
Es ist bereits ein Verfahren der beschriebenen Art bekannt, bei dem vor dem metallischen Verschweissen der beiden Enden Kunststoff von beiden Enden an denjenigen Stellen entfernt wird, an denen die beiden Enden miteinander verschweisst werden sollen. Nach dem Positionieren dieser beiden Enden so, dass diese blossgelegten Stellen übereinander liegen, wird die metallische Schweissung in bekannter Weise vorgenommen, z. B. mittels Widerstandsschweissen, Kaltpressschweissen, Plasmaschweissen oder Ultraschallschweissen.
Um die durch das Schweissen erzeugte metallische Schweissnaht zu schützen bzw. undichte Stellen der Schweissnaht abzudichten, werden die benachbart der Schweissstelle befindlichen Kunststoffilme bzw. ein eigens zur Abdeckung bereitgestellter Kunststoff wie ein Polyäthylen oder ein Poly äthylen-Copolymer geschmolzen, so dass die gewünschte Abdeckung erzeugt wird.
Insgesamt sind also bei dem bekannten Verfahren fünf Verfahrensschritte erforderlich, nämlich
1. Abschrägen der miteinander zu verschweissenden Enden des Metall-Kunststoff-Verbundmaterials;
2. lokales Ablösen des Kunststoffes an der Stelle, wo eine metallische Verbindung hergestellt werden soll;
3. Positionieren der zu verschweissenden Enden so, dass die von Kunststoff freigelegten Stellen über bzw. aneinander lie gen;
4. metallisches Verschweissen der Enden an den freigelegten Stellen;
5. Abdichten der metallischen Schweissnaht durch Schmelzen des Kunststoffes.
Das bekannte Verfahren ist umständlich und vor allem wegen des aufwendigen Ablösens des Kunststoffilmes (2. Verfahrensschritt), aber auch wegen der insgesamt fünf erforderlichen Arbeitsschritte zeittraubend.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art zu vereinfachen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist beim Verfahren der eingangs genannten Art gemäss der Erfindung vorgesehen, dass der Kunststoff durch Ultraschallschweissen unter Anpressung der beiden Enden, von der Verbindungsstelle entfernt wird.
Ein Ultraschallschweissen von Kunststoff ist an sich bekannt, z. B. für das Heisssigeln von Kunststoffolien. Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird jedoch das Ultraschallschweissen in Anwendung auf den Kunststoff zweckentfremdet benutzt. Das Ultraschallschweissen wird nämlich in Verbindung mit der Anpressung der zu verbindenden Teile mit vorzugsweise höherem Druck, als er sonst beim Ultraschallschweissen von Kunststoff ausgeübt wird, zum Wegdrängen des Kunststoffes von der Verbindungsstelle benutzt, derart, dass die metallischen Flächen mindestens weitgehend an der Verbindungsstelle freigelegt werden, so dass sie in üblicher Weise miteinander verbunden werden. Diese Verbindung wird vorteilhafterweise ebenfalls durch Ultraschallschweissen erzielt.
Während man jedoch bei dem Ultraschallschweissen des Kunststoffes vorzugsweise Ultraschallenergie mit einer Wirkrichtung senkrecht zur Schweissebene auf die übereinandergelegten Enden einwirken lässt, lässt man beim metallischen Verschweissen die Ultraschallenergie in bzw. parallel der Schweissebene wirken.
Das Kunststoff-Ultraschallschweissen hat zwei vorteilhafte Nebenwirkungen. Die beiden Enden werden nämlich dadurch nach dem Übereinanderlegen für das nachfolgende metallische Ultraschallschweissen fixiert. Ausserdem wird durch das beim Kunststoff-Ultraschallschweissen bewirkte Verschmelzen der Kunststoffolien, welche den metallischen Kern des Verbundmaterials abdecken, automatisch eine Abdichtung der metallischen Verbindungsstelle erzielt.
Insgesamt sind bei dem Verfahren nach der Erfindung nur noch vier Verfahrensschritte erforderlich, nämlich
1. Abschrägen der zu verbindenden Enden;
2. Positionieren der zu verbindenden Enden durch Übereinanderlegen;
3. Ultraschallschweissen des Kunststoffes;
4. Ultraschallschweissen der Metallteile.
Die beiden zuletzt genannten Verfahrensschritte können nacheinander maschinell vorgenommen werden. Das aufwendige Ablösen des Kunststoffs in einem getrennten Arbeitsschritt ist ebenso entbehrlich wie das gesonderte Abdichten.
Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht also ein einfaches und schnelleres Verbinden der beiden Enden der Kabelummantelung als bisher.
Eine mit Verfahren nach der Erfindung hergestellte Verbindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Überlappungsschweissverbindung zwischen den Metallteilen der beiden Enden ist, wobei die metallische Schweissstelle durch den beim Ultraschweissen verschmolzenen Kunststoff abgedichtet ist.
Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
Die Figuren 1 und 2 zeigen in perspektivischer Ansicht die beiden Enden einer bandförmigen Kabelummantelung je nach dem ersten und dem zweiten Verfahrensschritt gemäss der Erfindung.
Die Figuren 3 und 4 zeigen in vergrössertem Massstab
Schnittdarstellungen nach Durchführen des dritten und des vierten Verfahrensschrittes des Verfahrens gemäss der Erfindung.
In den Figuren sind mit den Bezugszeichen 1 und 2 Enden eines bandförmigen Verbundmaterials bezeichnet. Das Verbundmaterial hat einen beidseitig mit Kunststoffolien 3,4 beschichteten metallischen Kern 5 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Die Kunststoffolien haben beispielsweise eine Dicke von 0,04 bis 0,06 mm. Der metallische Kern hat beispielsweise eine Dicke von 0,2 mm.
Zum Verbinden der beiden Enden 1,2 werden sie gemäss Fig. 1 im ersten Verfahrensschritt unter einem Winkel a schräg abgeschnitten. Vorzugsweise liegt der Winkel a zwischen 60 und 75 " bezogen auf die Richtung quer zur Bandlängsrichtung.
Gemäss Fig. 2 werden die so abgeschnittenen Bandenden durch Übereinanderlegen positioniert, wobei die Überlappungslänge in der Praxis zwischen 3 und 5 mm betragen kann.
In einem dritten Verfahrensschritt gemäss Fig. 3 lässt man Ultraschallenergie in Richtung des Doppelpfeilers A unter gleichzeitiger Anwendung eines Anpressdruckes in Richtung der Pfeile B auf die beiden Enden einwirken. Die in Richtung des Doppelpfeiles A wirkende Ultraschallenergie erweicht den Kunststoff der aufeinanderliegenden Folien 3 des Endes 1 und 4 des Endes 2 und verdrängt diesen Kunststoff aus dem Bereich 6, in dem die Anpresskraft (Pfeile B) wirkt. Ausserhalb dieses Bereiches 6 verschmelzen die Kunststoffolien 3 und 4 miteinander und dichten somit den Bereich 6 nach aussen hin ab. Die in Richtung metallischen Doppelpfeils A wirkende Schallenergie lässt die metallische Kerne 5 nicht miteinander verschweissen.
Hierzu lässt man gemäss Fig. 4 Ultraschallenergie in Richtung des Doppelpfeiles C parallel zur oder in der Schweissebene wirken, wobei eine hierbei übliche Anpresskraft auf die Enden 1,2 in gleicher Richtung ausgeübt wird wie beim dritten Verfahrensschritt. Durch die Ultraschallenergie in Richtung des Doppelpfeiles C werden die metallischen Flächen zum wechselseitigen Gleiten gebracht. Eventuell noch zwischen den metallischen Flächen zurückgebliebener Kunststoff wird hierdurch mechanisch entfernt, die Oxidschicht des Aluminiums abgetragen und das Aluminium metallisch verschweisst.
Der dritte und der vierte Verfahrensschritt werden maschinell aufeinanderfolgend durchgeführt.
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PATENT CLAIMS
1. A method for connecting two ends of a cable sheathing made of a metal-plastic composite material, the ends being chamfered and positioned one above the other and being welded to one another after removal of the plastic from the connection point, characterized in that the plastic is ultrasonically welded while pressing the two Ends is removed from the junction.
2. With the method according to claim 1 produced connection, characterized in that it is a sealed overlap welding connection between the Metalltei len of the two ends, the metallic welding point being sealed by the plastic fused during ultrasonic welding.
3. The method according to claim 1, characterized in that the metal parts of the two ends are connected by a second ultrasonic welding, which is carried out subsequent to the first ultrasonic welding serving to remove the plastic from the connection point.
4. The method according to claim 3, characterized in that the first ultrasonic welding is carried out with an effective direction of the ultrasound perpendicular to the welding plane.
5. The method according to claim 3, characterized in that in the second ultrasonic welding with an effective direction of the ultrasound in or parallel to the welding plane.
6. The method according to claim 1, characterized in that the ends are clamped pneumatically between the sonotrode and anvil of an ultrasonic welding system.
The invention relates to a method for connecting two ends of a cable sheath made of a metal-plastic composite material, the ends being chamfered and positioned one above the other and being welded to one another metal after the plastic has been removed from the connection point, and a connection produced by the method.
A method of the type described is already known in which, prior to the metallic welding of the two ends, plastic is removed from both ends at those points at which the two ends are to be welded to one another. After positioning these two ends so that these exposed areas are one above the other, the metallic welding is carried out in a known manner, e.g. B. by means of resistance welding, cold pressure welding, plasma welding or ultrasonic welding.
In order to protect the metallic weld seam produced by the welding or to seal leaks in the weld seam, the plastic films located adjacent to the weld site or a plastic provided specifically for covering, such as a polyethylene or a polyethylene copolymer, are melted so that the desired covering is produced becomes.
A total of five process steps are required in the known method, namely
1. chamfering the ends of the metal-plastic composite material to be welded together;
2. local detachment of the plastic at the point where a metallic connection is to be made;
3. Position the ends to be welded so that the areas exposed by plastic lie above or next to each other;
4. Metallic welding of the ends at the exposed areas;
5. Sealing the metallic weld seam by melting the plastic.
The known method is cumbersome and time-consuming, above all because of the time-consuming removal of the plastic film (2nd process step), but also because of the five work steps required.
The invention has for its object to simplify the method of the type mentioned.
To achieve this object, the method of the type mentioned at the outset according to the invention provides for the plastic to be removed from the connection point by ultrasound welding with pressure applied to the two ends.
Ultrasonic welding of plastic is known per se, e.g. B. for hot sigling of plastic films. In the method according to the invention, however, ultrasonic welding is used for purposes other than those intended. Ultrasonic welding is used in conjunction with the pressing of the parts to be connected, preferably with higher pressure than is otherwise exerted during the ultrasonic welding of plastic, to force the plastic away from the connection point in such a way that the metallic surfaces are at least largely exposed at the connection point so that they are connected to each other in the usual way. This connection is also advantageously achieved by ultrasonic welding.
However, while ultrasound welding of the plastic preferably allows ultrasound energy to act on the superimposed ends with a direction of action perpendicular to the welding plane, in the case of metallic welding the ultrasound energy is allowed to act in or parallel to the welding plane.
Plastic ultrasonic welding has two beneficial side effects. This is because the two ends are fixed after the superimposition for the subsequent metallic ultrasonic welding. In addition, the fusion of the plastic foils, which cover the metallic core of the composite material, which is brought about in plastic ultrasonic welding, automatically seals the metallic connection point.
In total, only four process steps are required in the method according to the invention, namely
1. chamfer the ends to be joined;
2. Position the ends to be connected by superimposing them;
3. Ultrasonic welding of the plastic;
4. Ultrasonic welding of the metal parts.
The last two process steps mentioned can be carried out successively by machine. The time-consuming removal of the plastic in a separate work step is just as unnecessary as the separate sealing.
The method according to the invention thus enables a simple and faster connection of the two ends of the cable sheath than before.
A connection produced by the method according to the invention is characterized in that it is an overlap weld connection between the metal parts of the two ends, the metallic welding point being sealed by the plastic fused during the ultrasonic welding.
The invention is explained below with reference to schematic drawings of an embodiment with further details.
Figures 1 and 2 show a perspective view of the two ends of a band-shaped cable sheathing depending on the first and the second method step according to the invention.
Figures 3 and 4 show on an enlarged scale
Sectional representations after performing the third and fourth method step of the method according to the invention.
In the figures, the reference numerals 1 and 2 denote ends of a band-shaped composite material. The composite material has a metallic core 5 made of aluminum or an aluminum alloy coated on both sides with plastic films 3, 4. The plastic films have a thickness of 0.04 to 0.06 mm, for example. The metallic core has a thickness of 0.2 mm, for example.
To connect the two ends 1, 2, they are cut obliquely at an angle a in the first method step according to FIG. 1. The angle a is preferably between 60 and 75 "in relation to the direction transverse to the longitudinal direction of the strip.
2, the tape ends cut off in this way are positioned by superimposing them, the overlap length in practice being between 3 and 5 mm.
In a third method step according to FIG. 3, ultrasonic energy is allowed to act on the two ends in the direction of the double pillar A while simultaneously applying a contact pressure in the direction of the arrows B. The ultrasonic energy acting in the direction of the double arrow A softens the plastic of the superimposed foils 3 of the end 1 and 4 of the end 2 and displaces this plastic from the area 6 in which the contact pressure (arrows B) acts. Outside of this area 6, the plastic films 3 and 4 fuse together and thus seal the area 6 from the outside. The sound energy acting in the direction of the metallic double arrow A does not allow the metallic cores 5 to be welded to one another.
4, ultrasonic energy is allowed to act in the direction of the double arrow C parallel to or in the welding plane, a usual contact pressure being exerted on the ends 1, 2 in the same direction as in the third method step. The ultrasonic energy in the direction of the double arrow C causes the metallic surfaces to slide alternately. Any plastic that is still left between the metallic surfaces is mechanically removed, the oxide layer of the aluminum is removed and the aluminum is welded with metal.
The third and fourth process steps are carried out successively by machine.