DE10123636A1 - Press welding joint having a polygonal cross-section is formed between a conductor, a metallic wire wound over a longitudinal section of the conductor and a metallic sleeve arranged over a part of the longitudinal section - Google Patents
Press welding joint having a polygonal cross-section is formed between a conductor, a metallic wire wound over a longitudinal section of the conductor and a metallic sleeve arranged over a part of the longitudinal sectionInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Preß-Schweißverbindung zwischen einem metallischen Leiter mit ursprünglich kreisförmi gem Querschnitt, einem über einen Längsabschnitt des metalli schen Leiters gewickelten metallischen Draht, und einer über wenigstens einem Teil des bewickelten Längsabschnittes angeord neten metallischen Hülse. The present invention relates to a press weld connection between a metallic conductor with originally circular according to cross-section, one over a longitudinal section of the metalli conductor wound metallic wire, and one over arranged at least a part of the wound longitudinal section neten metallic sleeve.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Spulenelement mit einem Spulenkörper und einer auf den Spulenkörper aufgewickel ten Wicklung aus einem leitenden Draht, wobei an dem Spulen körper zwei leitende Stifte gelagert sind und wobei die Enden des leitenden Drahtes jeweils mittels einer Preß-Schweißverbin dung mit dem jeweiligen leitenden Stift verbunden sind.The present invention further relates to a coil element a bobbin and one wound on the bobbin th winding of a conductive wire, being on the coils body two conductive pins are mounted and the ends of the conductive wire in each case by means of a press weld connection are connected to the respective conductive pin.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum
Herstellen einer Preß-Schweißverbindung, mit den Schritten:
The present invention further relates to a method for producing a press-weld connection, comprising the steps:
- a) Positionieren einer Anordnung aus einem metallischen Lei ter mit kreisförmigem Querschnitt, einem über einen Längs abschnitt des metallischen Leiters gewickelten metalli schen Draht, und einer über wenigstens einen Teil des be wickelten Längsabschnittes geschobenen metallischen Hülse zwischen zwei Elektroden einer Preß-Schweißvorrichtung; unda) Positioning an arrangement from a metallic Lei ter with a circular cross-section, one over a longitudinal section of the metallic conductor wound metallic wire, and one over at least part of the be wrapped longitudinal section of pushed metallic sleeve between two electrodes of a pressure welding device; and
- b) Zusammenpressen der Elektroden mit der dazwischen positio nierten Anordnung in einer Preßrichtung und Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektroden, so daß ein Schweißstrom durch die zusammengepreßte Anordnung fließt.b) pressing the electrodes together with the position in between nated arrangement in a pressing direction and applying a electrical voltage to the electrodes, so that a Welding current flows through the compressed arrangement.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung eine Preß- Schweißvorrichtung mit zwei Elektroden, von denen wenigstens eine in einer Preßrichtung beweglich ausgebildet ist und zwi schen denen eine Anordnung aus einem metallischen Leiter mit kreisförmigem Querschnitt, einem über einen Längsabschnitt des metallischen Leiters gewickelten metallischen Draht, und einer über wenigstens einen Teil des bewickelten Längsabschnittes ge schobenen metallischen Hülse positioniert werden kann, um an der Anordnung eine Preß-Schweißverbindung auszubilden, indem die Anordnung zwischen den Elektroden zusammengedrückt und mit einem Schweißstrom beaufschlagt wird.Finally, the present invention relates to a press Welding device with two electrodes, at least of which one is designed to be movable in a pressing direction and between an arrangement of a metallic conductor circular cross section, one over a longitudinal section of the metallic conductor wound metallic wire, and one ge over at least part of the wound longitudinal section pushed metallic sleeve can be positioned to the arrangement to form a press weld connection by the arrangement between the electrodes compressed and with a welding current is applied.
Eine Preß-Schweißverbindung, ein Spulenelement, ein Verfahren zum Herstellen einer Preß-Schweißverbindung sowie eine Preß- Schweißvorrichtung der obengenannten Art sind jeweils bekannt aus der DE 197 31 885 A1.A press weld connection, a coil element, a method for establishing a press weld connection and a press Welding devices of the type mentioned above are known from DE 197 31 885 A1.
In dieser Druckschrift wird eine gattungsgemäße Preß-Schweiß verbindung dazu verwendet, die Drahtenden einer Magnetspule mit leitenden Stiften zu verbinden, wobei die Magnetspule in einem Magnetventil einer Einspritzanlage eines Verbrennungsmotors Verwendung findet.In this document, a generic pressure welding used to connect the wire ends of a solenoid to connect conductive pins, the solenoid in one Solenoid valve of an injection system of an internal combustion engine Is used.
Um die Preß-Schweißverbindungen nach ihrer Herstellung zu schützen, sind die Stifte zusammen mit dem gewickelten Längs abschnitt und den Hülsen teilweise in axiale Vertiefungen von Vorsprüngen eingeführt und in diesen gehalten, wobei der Spu lenkörper, die Spulen und jene Vorsprünge außen durch eine Um spritzung beispielsweise aus Kunststoff geschützt sind.To the press welded joints after their manufacture too protect, the pins are together with the coiled longitudinal section and the sleeves partially in axial depressions of Projections introduced and held in this, the Spu steering body, the coils and those projections outside by a turn Injection, for example, are protected from plastic.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, gegenüber diesem Stand der Technik eine verbesserte Preß-Schweißverbindung, ein verbessertes Spulenelement, ein verbessertes Verfahren zum Her stellen einer Preß-Schweißverbindung sowie eine verbesserte Preß-Schweißvorrichtung anzugeben.It is the object of the present invention over this State of the art an improved pressure welded connection improved coil element, an improved method of manufacture provide a press welded joint as well as an improved Press welding device to specify.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Preß-Schweiß verbindung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schweiß verbindung im Querschnitt etwa die Form eines Polygons besitzt. This task is done with the press welding mentioned above Connection according to the invention solved in that the sweat connection in cross section has approximately the shape of a polygon.
Bei dem eingangs genannten Spulenelement wird diese Aufgabe da durch gelöst, daß die Preß-Schweißverbindungen solche Preß- Schweißverbindungen sind, die im Querschnitt etwa die Form eines Polygons besitzen.With the coil element mentioned at the beginning, this task is there solved by that the press weld connections such press Welded joints are roughly the shape in cross section own a polygon.
Bei dem eingangs genannten Verfahren wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der weitere Schritt vorgesehen wird, zwischen den Schritten a) und b) die Anordnung in einer Richtung quer zur Preßrichtung zwischen wenigstens zwei nicht leitenden Einspann elementen einzuspannen.In the method mentioned at the beginning, this makes this task resolved that the further step is provided between the Steps a) and b) the arrangement in a direction transverse to Press direction between at least two non-conductive clamping clamp elements.
Bei der eingangs genannten Preß-Schweißverbindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß wenigstens zwei nicht elektrisch leitende Einspannelemente vorgesehen sind, von denen wenigstens eines in einer Einspannrichtung beweglich ausgebildet ist, die quer verläuft zu der Preßrichtung, und zwischen denen die An ordnung einspannbar ist, bevor sie zwischen den Elektroden zu sammengedrückt wird.In the case of the press-weld connection mentioned at the beginning, this is Problem solved in that at least two are not electric conductive clamping elements are provided, of which at least one is designed to be movable in a clamping direction, the transverse to the pressing direction, and between which the An order can be clamped before being between the electrodes is squeezed.
Die Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.The task is solved completely in this way.
Durch den Gedanken, die noch nicht preß-verschweißte Anordnung vor dem Zusammenpressen der Elektroden zwischen zwei nicht lei tenden Einspannelementen einzuspannen und erst anschließend die Elektroden zusammenzupressen, lassen sich Schweißverbindungen mit im Querschnitt etwa der Form eines Polygons herstellen.By the thought of the not yet welded assembly before pressing the electrodes between two do not lei clamping elements and only then the Pressing electrodes together can create welded joints with the shape of a polygon in cross section.
Diese Art der Schweißverbindung hat den Vorteil, daß der maxi male Außendurchmesser der Preß-Schweißverbindung deutlich klei ner sein kann als der maximale Außendurchmesser im Falle der Preß-Schweißvorrichtung des Standes der Technik. This type of welded connection has the advantage that the maxi Male outer diameter of the press welded connection is clearly small can be ner than the maximum outer diameter in the case of Press-welding device of the prior art.
Denn im Stand der Technik gemäß der DE 197 31 885 A1 wird die Anordnung lediglich zwischen den zwei Elektroden preß geschweißt, mit dem Ergebnis, daß die Preß-Schweißverbindung einen etwa elliptischen Querschnitt erhält. Der maximale Außen durchmesser des elliptischen Querschnittes ist deutlich größer als der maximale Außendurchmesser der erfindungsgemäßen Preß- Schweißverbindung.Because in the prior art according to DE 197 31 885 A1 Only press the assembly between the two electrodes welded, with the result that the press weld connection receives an approximately elliptical cross section. The maximum outside diameter of the elliptical cross section is significantly larger than the maximum outside diameter of the press Welded joint.
Folglich läßt sich die erfindungsgemäße Preß-Schweißverbindung in Löcher kleineren Durchmessers einführen, so daß insgesamt eine Miniaturisierung erzielt wird.Consequently, the press weld connection according to the invention insert into smaller diameter holes so that overall miniaturization is achieved.
Von besonderem Vorzug ist es, wenn das Verhältnis von Höhe zu Breite des Querschnittes der Preß-Schweißverbindung im Bereich zwischen 1 : 1,5 und 1,5 : 1 liegt.It is particularly preferable if the ratio of height to Width of the cross-section of the press weld connection in the area is between 1: 1.5 and 1.5: 1.
Bei einem Verhältnis von Höhe zu Breite innerhalb dieses Berei ches ist gewährleistet, daß der maximale Außendurchmesser der Preß-Schweißverbindung möglichst gering ist.With a ratio of height to width within this area ches ensures that the maximum outer diameter of the Press weld connection is as low as possible.
Von besonderem Vorzug ist es, wenn das Polygon regelmäßig ist.It is particularly preferable if the polygon is regular.
Auch dies führt zu einer weiteren Minimierung des maximalen Au ßendurchmessers. Von besonderem Vorzug ist aus Gründen einer einfachen Herstellung ein Quadrat.This also leads to a further minimization of the maximum Au ßendurchmessers. One is particularly preferred for reasons simple making a square.
Ferner ist es von Vorzug, wenn das Polygon wenigstens vier aus geprägte Ecken aufweist. It is also preferable if the polygon is at least four has embossed corners.
Bei nur drei Ecken ist die Herstellung der Preß-Schweißverbin dung aufwendiger. Unter einer ausgeprägten Ecke soll im vorlie genden Zusammenhang verstanden werden, daß die Ecke nicht nur eine Unregelmäßigkeit aufgrund des Herstellungsprozesses ist bei an sich gewünschter abgerundeter Form, sondern vielmehr eine bewußt gestaltete Ecke. Andererseits soll dies aber auch bedeuten, daß die Ecke nicht spitzwinklig im eigentlichen geo metrischen Sinne sein muß, sondern herstellungsbedingt leicht abgerundet geformt sein kann.With only three corners, the production of the press weld joint is dung more complex. Under a pronounced corner should be in the be understood that the corner is not only is an irregularity due to the manufacturing process with the desired rounded shape, but rather a deliberately designed corner. On the other hand, this should also be the case mean that the corner is not acute-angled in the actual geo must be in the metric sense, but light due to the manufacturing process can be rounded.
Ferner ist es von Vorzug, wenn die Hülse ursprünglich einen hohlzylindrischen Querschnitt aufweist.It is also preferred if the sleeve originally has a has hollow cylindrical cross section.
Zwar ist es generell auch denkbar, eine hohlquaderförmige Hülse vorzusehen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine hohlzylindri sche Ausgestaltung zu zuverlässigeren Schweißverbindungen führt.It is generally also conceivable to have a hollow cuboid sleeve provided. However, it has been shown that a hollow cylinder cal design for more reliable welded connections leads.
Die Herstellung der Preß-Schweißverbindung gemäß dem erfin dungsgemäßen Verfahren bzw. mittels der erfindungsgemäßen Preß- Schweißvorrichtung verwendet wenigstens zwei nicht-leitende Einspannelemente, um zu erreichen, daß die zu schweißende An ordnung beim Zusammenpressen nicht seitlich ausweicht. Hier durch kann eine weitgehend regelmäßige Form mit einem ver gleichsweise kleinen maximalen Außendurchmesser erzielt werden.The production of the press weld connection according to the inventions method according to the invention or by means of the press Welding device uses at least two non-conductive ones Clamping elements in order to achieve that the welded to order does not yield laterally when pressed together. here can have a largely regular shape with a ver equally small maximum outer diameter can be achieved.
Es versteht sich, daß die Formgebung der Elektroden einerseits und der Einspannelemente andererseits so sein kann, daß die zu der zu verschweißenden Anordnung weisenden Stirnseiten jeweils flach ausgebildet sind und rechtwinklig zueinander stehen. Es ist jedoch generell auch denkbar, daß diese Stirnseiten beispielsweise konkav ausgebildet sind, so daß die sich ergebende Preß-Schweißverbindung im Querschnitt annähernd kreisförmig ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Elektroden und der Einspannelemente läßt sich der Außendurchmesser der Preß- Schweißverbindung minimieren. Andererseits ist die Herstellung der Elektroden und Einspannelemente etwas teurer, und die Tat sache, daß die Stirnseiten der Elektroden nicht mehr plan sind, kann zu lokalen Stromdichtemaxima und/oder Funkenüberschlägen führen.It is understood that the shape of the electrodes on the one hand and the clamping elements on the other hand can be such that the to the face to be welded facing arrangement are flat and perpendicular to each other. It However, it is generally also conceivable that these end faces, for example are concave, so that the resulting Press-weld connection approximately circular in cross-section is. With such a configuration of the electrodes and Clamping elements, the outer diameter of the press Minimize the welded joint. On the other hand, the manufacture the electrodes and clamping elements a little more expensive, and the fact thing that the end faces of the electrodes are no longer flat, can lead to local current density maxima and / or arcing to lead.
Insgesamt ist es von Vorzug, wenn von den zwei Einspann elementen eines feststeht und das andere beweglich ausgebildet ist.Overall, it is preferable if of the two harnesses elements one is fixed and the other movable is.
Auf diese Weise läßt sich eines der Einspannelemente als An schlag zur Positionierung der zu verschweißenden Anordnung nut zen.In this way, one of the clamping elements can be used as an blow to position the arrangement to be welded groove Zen.
Von besonderem Vorzug ist es dabei, wenn von den zwei Elektro den ebenfalls eine feststeht und die andere beweglich ausgebil det ist, wenn ferner die feststehende Elektrode und das fest stehende Einspannelement jeweils eine Stirnseite aufweisen, die unter einem Winkel zueinander angeordnet sind, und wenn ferner die Anordnung im Schritt a) so positioniert wird, daß sie an den beiden Stirnseiten anliegt.It is particularly preferred if of the two electric one is also fixed and the other movable det, if further the fixed electrode and the fixed standing clamping element each have an end face that are arranged at an angle to each other, and if further the arrangement in step a) is positioned so that it the two faces.
Hierdurch können die beiden Stirnseiten als Positionieranschlä ge verwendet werden. Ferner sind die Herstellungskosten der Preß-Schweißvorrichtung verringert. As a result, the two end faces can be used as positioning stops be used. Furthermore, the manufacturing cost of Press welding device reduced.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist für das bewegliche Einspannelement ein mechanischer Anschlag vorge sehen, so daß die Einspannung der Anordnung wegbegrenzt ist.According to a particularly preferred embodiment, the Movable clamping element featured a mechanical stop see, so that the clamping of the arrangement is limited.
Dies hat den Vorteil, daß zu starke Einspannkräfte auf die An ordnung vermieden werden können. Es ist von besonderem Vorzug, wenn der mechanische Anschlag verstellbar ist, um das Preß- Schweißverfahren optimieren zu können.This has the advantage that the clamping forces are too strong order can be avoided. It is of particular advantage if the mechanical stop is adjustable in order to To be able to optimize welding processes.
Ferner ist es von Vorzug, wenn die Elektroden im Schritt b) mit einer vorbestimmten Kraft zusammengedrückt werden und kein me chanischer Anschlag zwischen den Elektroden vorgesehen ist.It is also preferable if the electrodes are used in step b) a predetermined force are compressed and no me mechanical stop between the electrodes is provided.
Hierdurch wird erreicht, daß während des Schweißvorganges immer eine hinreichend große Preßkraft vorhanden ist, um eine gute Fügeverbindung der verschiedenen Elemente zu erzielen.This ensures that always during the welding process there is a sufficiently large pressing force to make a good one To achieve joint connection of the various elements.
Insgesamt versteht sich, daß die Anpreßkraft der zwei Elektro den größer sein kann als im Stand der Technik, da ein seitli ches Ausweichen der Anordnung aufgrund der Einspannelemente verhindert wird. Insofern kann auch die Verbindungsfestigkeit insgesamt gesteigert werden.Overall, it is understood that the contact pressure of the two electro which can be larger than in the prior art, since a side Dodge the arrangement due to the clamping elements is prevented. In this respect, the connection strength can also be increased overall.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the above and the following standing features to be explained not only in each specified combination, but also in other combinations or can be used alone, without the scope of to leave the present invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are in the drawing are shown and are described in more detail in the following description explained. Show it:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer An ordnung, an der eine Preß-Schweißverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen ist; Fig. 1 is a schematic perspective view of an arrangement on which a pressure weld connection is to be carried out according to the present invention;
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie II-II von Fig. 1; Fig. 2 is a schematic sectional view taken along the line II-II of Fig. 1;
Fig. 3 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Preß-Schweißvorrichtung; Fig. 3 is a schematic view of a press-welding apparatus of the invention;
Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht einer erfin dungsgemäßen Preß-Schweißverbindung; und Fig. 4 is a schematic cross-sectional view of an inventive press-weld joint; and
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht eines erfindungs gemäßen Spulenelementes. Fig. 5 is a schematic sectional view of a coil element according to the Invention.
In Fig. 1 ist eine Anordnung, an der eine erfindungsgemäße Preß-Schweißverbindung auszuführen ist, generell mit 10 be zeichnet.In Fig. 1, an arrangement on which a press-weld connection according to the invention is to be carried out is generally characterized by 10 be.
Die Anordnung 10 beinhaltet einen metallischen Leiter 12, bei spielsweise in Form eines Metallstiftes oder eines dickeren Me talldrahtes. The arrangement 10 includes a metallic conductor 12 , for example in the form of a metal pin or a thicker tall wire.
Ferner beinhaltet die Anordnung 10 einen metallischen Draht 14, der über einen Längsabschnitt des metallischen Leiters 12 um diesen herumgewickelt ist, wobei wenigstens eine, vorzugsweise jedoch mehrere Windungen erzielt werden.The arrangement 10 further includes a metallic wire 14 , which is wound around a longitudinal section of the metallic conductor 12 , at least one, but preferably a plurality of turns being achieved.
Schließlich beinhaltet die Anordnung 10 eine metallische Hülse 16, die nach der Art einer Spielpassung über den Längsabschnitt geschoben ist, an dem der metallische Draht 14 um den metalli schen Leiter 12 gewickelt ist.Finally, the arrangement 10 includes a metallic sleeve 16 which is slid over the longitudinal section in the manner of a clearance fit, on which the metallic wire 14 is wound around the metallic conductor 12 .
In Fig. 2 sind die Abmessungen der Anordnung 10 gezeigt.In FIG. 2, the dimensions of the assembly 10 are shown.
Im vorliegenden Fall weist der metallische Leiter 12 einen Au ßendurchmesser dsa von etwa 1 mm auf. Der Innendurchmesser dhi der metallischen Hülse 16 beträgt etwa 1,4 mm, und der Außen durchmesser dha der metallischen Hülse 16 beträgt etwa 1,6 mm. Der Durchmesser des metallischen Drahtes 14 beträgt etwa 0,2 mm.In the present case, the metallic conductor 12 has an outer diameter d sa of approximately 1 mm. The inner diameter d hi of the metallic sleeve 16 is approximately 1.4 mm, and the outer diameter d ha of the metallic sleeve 16 is approximately 1.6 mm. The diameter of the metallic wire 14 is approximately 0.2 mm.
Es versteht sich jedoch, daß diese Maßangaben lediglich bei spielhaft zu verstehen sind.However, it goes without saying that these dimensions only apply to are to be understood playfully.
Von Vorteil ist es jedoch, wenn, wie im vorliegenden Fall, die Wandstärke der Hülse 16 etwa halb so groß ist wie der Durch messer des metallischen Drahtes 14.However, it is advantageous if, as in the present case, the wall thickness of the sleeve 16 is approximately half the diameter of the metallic wire 14 .
Die Anordnung 10 wird zur Herstellung einer Preß-Schweißverbin dung 50 (siehe Fig. 4) in einer Preß-Schweißvorrichtung posi tioniert, die in Fig. 3 generell mit 30 bezeichnet ist. The arrangement 10 is posi tioned for the production of a pressure welding connection 50 (see FIG. 4) in a pressure welding device, which is generally designated 30 in FIG. 3.
Die Preß-Schweißvorrichtung 30 beinhaltet eine feste Elektrode 32 und eine bewegliche Elektrode 34. Die bewegliche Elektrode 34 ist entlang einer Preßrichtung 36 hin- und herbeweglich.The press welder 30 includes a fixed electrode 32 and a movable electrode 34 . The movable electrode 34 can be moved back and forth along a pressing direction 36 .
Die zwei Elektroden 32, 34 sind an unterschiedliche Pole einer Spannungsversorgung 38 angeschlossen. Die Spannungsversorgung 38 dient dazu, zum richtigen Zeitpunkt eine elektrische Span nung an die zwei Elektroden 32, 34 anzulegen.The two electrodes 32 , 34 are connected to different poles of a voltage supply 38 . The voltage supply 38 serves to apply an electrical voltage to the two electrodes 32 , 34 at the right time.
Die Preß-Schweißvorrichtung 30 beinhaltet ferner ein festes Einspannelement 40 sowie ein bewegliches Einspannelement 42.The pressure welding device 30 further includes a fixed clamping element 40 and a movable clamping element 42 .
Das bewegliche Einspannelement 42 ist in einer Einspannrichtung 44 hin- und herbeweglich, die senkrecht verläuft zu der Preß richtung 36.The movable clamping element 42 can be moved back and forth in a clamping direction 44 , which runs perpendicular to the pressing direction 36 .
Es versteht sich, daß die Elektroden 32, 34 aus einem metalli schen geeigneten Material bestehen. Die Einspannelemente 40, 42 bestehen hingegen aus einem elektrisch nicht leitenden Materi al. vorzugsweise aus einer Keramik.It is understood that the electrodes 32 , 34 consist of a suitable metallic material. The clamping elements 40 , 42 , however, consist of an electrically non-conductive material. preferably made of a ceramic.
In Fig. 3 ist die Preß-Schweißvorrichtung 30 in einer geöffne ten Position gezeigt, bei der die bewegliche Elektrode 34 von der festen Elektrode 32 weg bewegt ist, und bei der das beweg liche Einspannelement 42 von dem festen Einspannelement 40 weg bewegt ist.In Fig. 3, the pressure welding device 30 is shown in a geöffne th position, in which the movable electrode 34 is moved away from the fixed electrode 32 , and in which the movable clamping element 42 is moved away from the fixed clamping element 40 .
Man erkennt, daß die feste Elektrode 32 und das feste Einspann element 40 in Nachbarschaft zueinander angeordnet sind, derart, daß ihre jeweiligen flachen Stirnseiten einen rechten Winkel zueinander bilden. It can be seen that the fixed electrode 32 and the fixed clamping element 40 are arranged in proximity to one another, such that their respective flat end faces form a right angle to one another.
Die Anordnung 10 wird zur Herstellung der erfindungsgemäßen Preß-Schweißverbindung in den Winkelbereich zwischen den Stirn seiten der festen Elektrode 32 und des festen Einspannelementes 40 positioniert, so, daß die Anordnung 10 an den Stirnseiten dieser beiden Elemente anliegt, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.The arrangement 10 is positioned to produce the press-weld connection according to the invention in the angular range between the end faces of the fixed electrode 32 and the fixed clamping element 40 , so that the arrangement 10 rests on the end faces of these two elements, as shown in FIG is.
Anschließend wird die Anordnung 10 in Einspannrichtung 44 ein gespannt, indem das bewegliche Einspannelement 42 auf das feste Einspannelement 40 zu bewegt wird.The arrangement 10 is then clamped in the clamping direction 44 by moving the movable clamping element 42 towards the fixed clamping element 40 .
Zur Erzielung einer geeigneten Einspannung ist ein mechanischer Anschlag 46 vorgesehen, der den Weg des beweglichen Einspann elementes 42 begrenzt. Der Anschlag 46 ist verstellbar ausge bildet, um die Preß-Schweißvorrichtung 30 in bezug auf das Ein spannverhalten optimieren zu können.To achieve a suitable clamping a mechanical stop 46 is provided which limits the path of the movable clamping element 42 . The stop 46 is adjustable forms in order to optimize the pressure welding device 30 in relation to the clamping behavior.
Man erkennt in Fig. 3, daß die Einspannelemente 40, 42 in der geöffneten Position der Preß-Schweißvorrichtung 30 um eine Di stanz a1 voneinander beabstandet sind.It can be seen in Fig. 3 that the clamping elements 40 , 42 are in the open position of the pressure welding device 30 by a Di punch a 1 spaced apart.
Durch den Anschlag 46 sind die Einspannelemente 40, 42 nach dem Zusammenfahren um eine Distanz a2 voneinander beabstandet, die nur etwas größer ist als die Breite der beweglichen Elektrode 34. Folglich kann die bewegliche Elektrode 34 auch im Einspann zustand zwischen die zwei Einspannelemente 40, 42 eingefahren werden.Through the stop 46 , the clamping elements 40 , 42 are spaced apart by a distance a 2 after moving together, which is only slightly larger than the width of the movable electrode 34 . Consequently, the movable electrode 34 can also be inserted between the two clamping elements 40 , 42 in the clamping state.
Zum Herstellen der Preß-Schweißverbindung wird nun die bewegli che Elektrode 34 mit einer bestimmten Kraft F nach unten gegen die Anordnung 10 gedrückt. Sobald beide Elektroden 32, 34 an der Hülse 16 der Anordnung 10 anliegen, ist ein elektrischer Stromkreis geschlossen, und es kann bei Anlegen einer Spannung an die Elektroden 32, 34 ein Strom fließen. Durch die Einspann elemente 40, 42 und die Elektroden 32, 34 wird ein nahezu voll ständig eingegrenzter Raum gebildet, so daß die Anordnung 10 in keine Richtung ausweichen kann.To produce the press-weld connection, the movable electrode 34 is now pressed downward against the arrangement 10 with a certain force F. As soon as both electrodes 32 , 34 abut the sleeve 16 of the arrangement 10 , an electrical circuit is closed and a current can flow when a voltage is applied to the electrodes 32 , 34 . By the clamping elements 40 , 42 and the electrodes 32 , 34 , an almost completely constantly delimited space is formed, so that the arrangement 10 can not evade in any direction.
Sofern es sich bei dem metallischen Draht 14 um einen lack isolierten Draht handelt, wie er häufig zur Wicklung von Spulen verwendet wird, ist folgende Vorgehensweise zu empfehlen. Dabei erfolgt nämlich das Anpressen der beweglichen Elektrode 34 zu nächst auf einem vergleichsweise niedrigen Niveau, und es wird eine relativ niedrige Spannung angelegt, so daß ein geringer Strom fließt. Dieser Strom führt zunächst dazu, daß die Lack isolierung verdampft, eine Schweißverbindung wird jedoch noch nicht hergestellt.If the metallic wire 14 is a lacquer-insulated wire, as is often used for winding coils, the following procedure is recommended. This is because the pressing of the movable electrode 34 takes place first at a comparatively low level, and a relatively low voltage is applied, so that a small current flows. This current initially causes the paint insulation to evaporate, but a weld is not yet being made.
Zeitlich hiernach wird die Anpreßkraft F erhöht, und die Span nung der Spannungsversorgung 38 gesteigert. Durch die große Kraft F wird gewährleistet, daß eine vollständige Anlage der metallischen Elemente der Anordnung 10 aneinander erfolgt, also der Hülse 16 an der Außenseite des gewickelten Drahtabschnittes 14, und der Innenseite des gewickelten Drahtabschnittes 14 an dem Außenumfang des metallischen Leiters 12.After that, the contact pressure F is increased and the voltage of the power supply 38 is increased. The large force F ensures that the metallic elements of the arrangement 10 are in complete contact with one another, that is to say the sleeve 16 on the outside of the wound wire section 14 , and the inside of the wound wire section 14 on the outer circumference of the metallic conductor 12 .
Durch den hohen Strom erwärmt sich die Anordnung 10 insgesamt, und es bildet sich eine Preß-Schweißverbindung, wie sie schema tisch in Fig. 4 im Querschnitt dargestellt ist.Due to the high current, the arrangement 10 heats up overall, and a press-weld connection is formed, as is shown schematically in cross section in FIG. 4.
Man erkennt, daß durch das vierseitige Einwirken der Elektroden 32, 34 bzw. der Einspannelemente 40, 42 ein im Ergebnis etwa quadratischer Querschnitt entsteht. Die Breite der so hergestellten Preß-Schweißverbindung entspricht etwa der Einspann breite a2. Die Höhe h ist etwa genauso groß wie die Breite a2. In Fig. 4 ist schematisch angedeutet, daß an der Außenseite weiterhin Material 16' der ursprünglich hohlzylindrischen Hülse 16 vorhanden ist, und im Inneren Material 12' des ursprünglich im Querschnitt kreisförmigen metallischen Leiters 12. Dazwi schen ist ein nicht näher definierbarer Bereich 14' vorgesehen, der zum einen darauf hinweist, daß dieser Bereich im wesentli chen Material des gewickelten Abschnittes des metallischen Drahtes 14 enthält. Durch den Preß-Schweißvorgang ist jedoch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen diesen drei Elementen erzielt worden, so daß man insgesamt von einer etwa einstücki gen Ausgestaltung der Preß-Schweißverbindung 50 ausgehen kann.It can be seen that the four-sided action of the electrodes 32 , 34 or the clamping elements 40 , 42 results in an approximately square cross section as a result. The width of the press-weld connection produced in this way corresponds approximately to the clamping width a 2 . The height h is approximately the same size as the width a 2 . In FIG. 4 is schematically indicated that on the outside of further material 16 'of the original hollow cylindrical sleeve 16 is present, and in the interior material 12' of the originally circular cross section of the metallic conductor 12. Dazwi rule is a non-definable area 14 'is provided, which on the one hand indicates that this area contains in the wesentli chen material of the wound portion of the metallic wire 14 . By the pressure welding process, however, a cohesive connection between these three elements has been achieved, so that overall one can assume an approximately one-piece design of the pressure welding connection 50 .
Es versteht sich, daß der maximale Außendurchmesser der Preß- Schweißverbindung 50 der Diagonale des Quadrates mit der Sei tenlänge a2 entspricht.It is understood that the maximum outer diameter of the press-weld joint 50 corresponds to the diagonal of the square with the side length a 2 .
Experimente haben ergeben, daß bei einer Anordnung 10 mit den obengenannten Abmessungen der maximale Außendurchmesser etwa 1,9 mm beträgt, entsprechend einer Seitenlänge a2 von etwa 1,35 mm des quadratischen Querschnittes.Experiments have shown that in the case of an arrangement 10 with the dimensions mentioned above, the maximum outside diameter is approximately 1.9 mm, corresponding to a side length a 2 of approximately 1.35 mm of the square cross section.
Durch Nachrechnen läßt sich herausfinden, daß die Querschnitts fläche der Preß-Schweißverbindung 50 etwa 1,81 mm2 beträgt, wo hingegen die Querschnittsfläche der Anordnung 10 etwa 2,01 mm2 beträgt. Durch den Preß-Schweißvorgang sind insbesondere Leer räume beispielsweise aufgrund des kreisförmigen Querschnittes des metallischen Drahtes 14 nicht mehr vorhanden. By recalculating it can be found that the cross-sectional area of the press weld connection 50 is approximately 1.81 mm 2 , whereas the cross-sectional area of the arrangement 10 is approximately 2.01 mm 2 . Due to the pressure welding process, empty spaces in particular are no longer available, for example due to the circular cross section of the metallic wire 14 .
In Fig. 5 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spu lenelementes generell mit der Bezugsziffer 60 versehen.In Fig. 5 is an embodiment of an inventive Spu lenelementes provided with the reference numeral 60 generally.
Das Spulenelement 60 weist einen angenähert hohlzylindrischen Spulenkörper 62 aus Kunststoff auf, auf dessen Außenumfang eine Wicklung 64 aus einem lackisolierten Draht 14 gewickelt ist.The coil element 60 has an approximately hollow cylindrical coil body 62 made of plastic, on the outer circumference of which a winding 64 made of a lacquer-insulated wire 14 is wound.
An einer Stirnseite weist der Spulenkörper 62 zwei nicht näher bezeichnete Ansätze auf, an denen zwei metallische Stifte 66 gelagert sind.On one end face, the bobbin 62 has two lugs, not shown, on which two metallic pins 66 are mounted.
Die Drahtenden der Wicklung 64 sind über nicht näher darge stellte Schlitze in dem Spulenkörper 62 zu den hervorstehenden Stiften 66 geführt und abschnittsweise um diese herumgewickelt. Zur Herstellung einer festen elektrisch leitenden Verbindung wurde anschließend eine Preß-Schweißverbindung 50 vorgenommen, wie es in Fig. 5 schematisch zu erkennen ist.The wire ends of the winding 64 are via not shown Darge slots in the bobbin 62 to the protruding pins 66 and partially wound around them. A press-weld connection 50 was then carried out to produce a firm, electrically conductive connection, as can be seen schematically in FIG. 5.
Aufgrund des kleinen maximalen Außendurchmessers der Preß- Schweißverbindung 50 läßt sich eine vorab gefertigte Abdeck kappe (nicht gezeigt) auf die in Fig. 5 gezeigte Anordnung auf setzen, die die Preß-Schweißverbindungen 50 und gegebenenfalls den Außenumfang der Wicklung 64 abdeckt und schützt, derart, daß lediglich noch die Enden der Stifte 66 hervorstehen. Diese Abdeckung kann dann für die Preß-Schweißverbindungen 50 Löcher mit einem Innendurchmesser von nicht mehr als 2,1 mm aufweisen.Because of the small maximum outer diameter of the press weld joint 50, a pre-made covering cap can (not shown) in the arrangement shown in Fig. 5 to put the press-welded joints 50 and optionally the outer periphery of the coil 64 covers and protects such that only the ends of the pins 66 protrude. This cover can then have 50 holes with an inner diameter of no more than 2.1 mm for the press-weld connections.
Obgleich die Erfindung anhand ausgewählter und derzeit bevor zugter Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, versteht sich, daß verschiedene Modifikationen vorgenommen werden kön nen. Although the invention is based on selected and currently before has been described, understand themselves that various modifications can be made NEN.
Beispielsweise kann auch nicht-lackisolierter Draht 14 vorgese hen werden. In diesem Fall ist es nicht notwendig, vor dem ei gentlichen Preß-Schweißvorgang einen Vorabschritt durchzufüh ren, bei dem die Lackisolierung verdampft wird.For example, non-enameled wire 14 can also be hen vorgese. In this case, it is not necessary to carry out a preliminary step before the actual pressure welding process in which the paint insulation is evaporated.
Ferner können die Stirnseiten der Elektroden 32, 34 und der Einspannelemente 40, 42 nicht plan ausgebildet sein, sondern beispielsweise so, daß eine andere Art von Polygon als ein Qua drat hergestellt wird. Ferner ist es möglich, die Stirnseiten im Querschnitt konkav auszubilden, so daß eine Preß-Schweiß verbindung mit im Querschnitt angenäherter Kreisform erhalten wird, deren Außendurchmesser kleiner ist als der Außendurch messer dha der ursprünglichen Hülse 16.Furthermore, the end faces of the electrodes 32 , 34 and the clamping elements 40 , 42 may not be planar, but rather, for example, in such a way that a type of polygon other than a square is produced. Furthermore, it is possible to form the end faces concave in cross section, so that a pressure welding connection is obtained with a circular shape approximating in cross section, the outer diameter of which is smaller than the outer diameter d ha of the original sleeve 16 .
Ferner ist es denkbar, nicht hohlzylindrische Hülsen 16 sondern beispielsweise hohlquaderförmige Hülsen vorzusehen. Auch ist es denkbar, daß der Draht 14 im Querschnitt nicht kreisförmig son dern eckig ist. Auch der metallische Leiter 12 kann theoretisch eine andere Querschnittsform als eine Kreisform besitzen.Furthermore, it is conceivable not to provide hollow cylindrical sleeves 16 but, for example, hollow cuboid sleeves. It is also conceivable that the wire 14 is not angular in cross section son angular. The metallic conductor 12 can theoretically also have a cross-sectional shape other than a circular shape.
Ferner ist das erfindungsgemäße Preß-Schweißverfahren nicht auf die Anwendung bei Spulenelementen beschränkt. Vielmehr ergibt sich eine Vielzahl von weiteren Anwendungsfällen, bei denen eine möglichst kompakte und zuverlässige Verbindung zwischen einem vergleichsweise dicken metallischen Leiter und einem hierum zu wickelnden metallischen Draht zu erzielen ist.Furthermore, the pressure welding method according to the invention is not open limited use in coil elements. Rather results a variety of other use cases where the most compact and reliable connection between a comparatively thick metallic conductor and one metallic wire to be wound around it.
Claims (12)
- a) Positionieren einer Anordnung (10) aus einem metal lischen Leiter (12) mit kreisförmigem Querschnitt, einem über einen Längsabschnitt des metallischen Leiters (12) gewickelten metallischen Draht (14), und einer über wenigstens einen Teil des bewickelten Längsabschnittes geschobenen metallischen Hülse (16) zwischen zwei Elektroden (32, 34) einer Preß- Schweißvorrichtung (30); und
- b) Zusammenpressen der Elektroden (32, 34) mit der da zwischen positionierten Anordnung (10) in einer Preßrichtung (36) und Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektroden (32, 34), so daß ein Schweißstrom durch die zusammengepreßte Anordnung (10) fließt,
- a) positioning an arrangement ( 10 ) of a metallic conductor ( 12 ) with a circular cross-section, a metallic wire ( 14 ) wound over a longitudinal section of the metallic conductor ( 12 ), and a metallic sleeve pushed over at least part of the wound longitudinal section ( 16 ) between two electrodes ( 32 , 34 ) of a pressure welding device ( 30 ); and
- b) pressing the electrodes ( 32 , 34 ) together with the arrangement ( 10 ) positioned between them in a pressing direction ( 36 ) and applying an electrical voltage to the electrodes ( 32 , 34 ), so that a welding current through the compressed arrangement ( 10 ) flows,
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