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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer mechanischen Verbindung von wenigstens zwei mit Durchgangsöffnungen versehenen Bauteilen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Baugruppe, deren Bauteile mit Hilfe eines solchen Verfahrens verbunden wurden, sowie einen thermischen Überstromauslöser für einen Leistungsschalter mit einer Bimetall-Kupfer-Baugruppe, deren Bauteile mit Hilfe eines solchen Verfahrens verbunden wurden.
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Leistungsschalter für Energieverteilungsanlagen unterscheiden sich unter anderem hinsichtlich ihrer Schutzfunktionen. Für Niederspannungs-Leistungsschalter sind verschiedene Arten von Auslösern bekannt. So wird ein Kurzschlussschutz beispielsweise durch unverzögerte Überstromauslöser, zum Beispiel Magnetauslöser, verwirklicht, während ein Überlastschutz durch stromabhängig verzögerte Überlastauslöser realisiert wird.
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Als Überlastauslöser werden häufig Bimetallauslöser verwendet. Eine Möglichkeit der Auslösung besteht darin, dass eine durch Stromwärme hervorgerufene Ausbiegung eines Bimetallstreifens über ein oder mehrere Übertragungselemente auf das Auslöseorgan eines Schaltschlosses wirkt und den Schalter auslöst. Darüber hinaus gibt es weitere Anwendungsfälle für Bimetallauslöser, insbesondere dann, wenn ein Bimetallauslöser mit einem magnetischen Auslöser in einer gemeinsamen Baugruppe kombiniert ist.
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Zum Verbinden der einzelnen Bauteile einer Bimetall-Kupfer-Baugruppe für Überstromauslöser in Leistungsschaltern werden derzeit verschiedene Verbindungstechniken eingesetzt. Zweiblechverbindungen (zum Beispiel Bimetall, Kupfer) werden dabei häufig durch Widerstandslöten hergestellt. Dabei wird mit Hilfe von flussmittelhaltigem Lot die Benetzung des Bimetalls sichergestellt. Bei Überstromauslösern für Leistungsschalter mit kleineren Nennströmen erfolgt das Verbinden der Bauteile beispielsweise mit einem Widerstandsschweiß- oder Laserschweißverfahren. Diese Verfahren sind jedoch nur bei geringen Blechstärken anwendbar. Mehrblechverbindungen (zum Beispiel Bimetall, Stahl, Kupfer, ...) werden mit Hilfe von Nietverfahren (insbesondere Radial- und Taumelnietverfahren) hergestellt. Dabei werden stets mindestens zwei Niete benötigt, um eine Verdrehsicherung zu gewährleisten.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Technik bereitzustellen, die auf einfache und kostengünstige Art und Weise eine sichere mechanische Verbindung von zwei oder mehr Bauteilen ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. eine Vorrichtung nach Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren schlägt vor, einen Verbindungsstift in der Verbindungsöffnung zu positionieren und den Verbindungsstift zumindest einseitig von einer stromdurchflossenen Widerstandsschweißelektrode mit einer in Stiftlängsrichtung wirkenden Druckkraft zu beaufschlagen derart, dass sich der Verbindungsstift in der Verbindungsöffnung verklemmt und die Widerstandsschweißelektroden an beiden Freienden des Verbindungsstiftes Nietköpfe ausformen.
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Zur Durchführung dieses Verfahrens wird die Verwendung einer Widerstandsschweißmaschine vorgeschlagen, mit zwei Widerstandsschweißelektroden, wobei wenigstens eine der Widerstandsschweißelektroden in Stiftlängsrichtung bewegbar ist. Die Widerstandsschweißmaschine umfasst weiter Mittel zum Beaufschlagen des Verbindungsstiftes durch wenigstens die eine Widerstandsschweißelektrode mit einer in Stiftlängsrichtung wirkenden Druckkraft. Die Widerstandsschweißelektroden weisen zur Ausformung von Nietköpfen an beiden Freienden des Verbindungsstiftes konkave Kontaktflächen auf.
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Eine Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es, ein besonders einfaches Verbindungsverfahren vorzuschlagen, das mit Hilfe einer herkömmlichen Widerstandsschweißmaschine bei geringen Prozesszeiten verwirklicht werden kann. Die Widerstandsschweißmaschine muss dafür nur geringfügig modifiziert werden. Es wird eine Art Warmnietverfahren mittels Widerstanderwärmung vorgeschlagen, bei dem anstelle eines bereits mit einem vorgefertigten Setzkopf versehenen Niets ein einfacher und damit kostengünstigerer Verbindungsstift in die durch die Durchgangsöffnungen der miteinander zu verbindenden Bauteile gebildete Verbindungsöffnung lose eingesetzt wird.
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Bei dem dann folgenden neuartigen Prozess des „Widerstandsnietens“, welcher auf bisher unbekannte Art und Weise einzelne Prozessschritte an sich bekannter Verbindungstechniken mit neuartigen Verfahrensschritten kombiniert, kommt es zur Ausbildung einer kraft-, form- und stoffschlüssigen Verbindung. Hierfür erfolgt durch Beaufschlagung des Verbindungsstiftes mit stromdurchflossenen Widerstandsschweißelektroden ein Bestromen und damit Erwärmen des Verbindungsstiftes. Zeitgleich mit dem Bestromen oder unmittelbar im Anschluss an den Beginn des Bestromens wird der Verbindungsstift durch wenigstens einer der Elektroden in Stiftlängsrichtung mit einer Druckkraft beaufschlagt derart, dass der Verbindungsstift zwischen den beiden Elektroden gestaucht wird. Dabei kommt es zu einer plastischen Verformung des Verbindungsstiftes und zu einem Aufbauchen in der Verbindungsöffnung. Der Verbindungsstift wird dabei in der Verbindungsöffnung verklemmt, wodurch eine kraft- und formschlüssige Verbindung ausgebildet wird. Die Widerstandsschweißelektroden sind mit konkaven Kontaktflächen versehen, so dass sich durch das Aufbringen der Druckkräfte in Stiftlängsrichtung an beiden Freienden des Verbindungsstiftes Nietköpfe ausformen. Die Elektrodenkräfte bewirken mit anderen Worten das den Verbindungsprozess abschließende Ausbilden von zwei Nietköpfen. Durch den Verbindungsvorgang wird der Verbindungsstift zu einem Niet verformt, dessen Nietköpfe an den gegenüberliegenden Oberseiten der zu verbindenden Bauteile unmittelbar benachbart zu den Rändern der Verbindungsöffnung anliegen. Die genaue Form der Nietköpfe ist von der Form der Mulden in den Kontaktflächen der Elektroden abhängig und kann variieren. Bei kugelförmig ausgebildeten Kontaktflächen werden Nietköpfe mit halbrunder Form gebildet. Die Kontaktflächen können aber auch kegelstumpfförmig ausgebildet sein.
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Das Beaufschlagen des Verbindungsstiftes mit einer Druckkraft durch wenigstens eine Widerstandsschweißelektrode erfolgt in einer Ausführungsform der Erfindung derart, dass zwei in Stiftlängsrichtung bewegbare Widerstandsschweißelektroden zum Einsatz kommen, die in Stiftlängsrichtung aufeinander zu bewegt werden. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die erste Widerstandsschweißelektrode in Stiftlängsrichtung auf eine zweite feststehende Widerstandsschweißelektrode zu bewegt, wobei die Bauteile in Stiftlängsrichtung mitbewegt werden, damit sich beide Nietköpfe ausbilden können.
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Es kann erforderlich sein, die Bauteile drehfest miteinander zu verbinden. Beispielsweise können, wenn ein thermischer Überstromauslöser in einer Auslöserbaugruppe mit einem magnetischen Auslöser kombiniert wird, bei einer magnetischen Auslösung, zum Beispiel im Fall eines Kurzschlusses, sehr hohe Ströme auftreten. Die daraus resultierenden großen Magnetkräfte wirken auch auf eine Bimetall-Kupfer-Baugruppe des Überstromauslösers und können zu einem seitlichen Verdrehen des Bimetalls führen.
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Um eines oder mehrere der zu verbindenden Bauteile drehfest an einem oder mehreren anderen zu verbindenden Bauteilen zu fixieren, wird vorgeschlagen, dass wenigstens zwei der zu verbindenden Bauteile, nämlich das drehfest zu fixierende Bauteil und wenigstens ein weiteres Bauteil, Durchgangsöffnungen mit einem nichtrunden Querschnitt aufweisen, so dass sich eine Verbindungsöffnung mit einem wenigstens abschnittsweise nichtrunden Querschnitt ergibt. Dabei kann es sich zum Beispiel um eine Durchgangsöffnung in Form eines Vierkantdurchbruchs handeln. Für eine besonders sichere Verdrehsicherung weisen vorzugsweise alle zu verbindenden Bauteile Durchgangsöffnungen mit einem nichtrunden Querschnitt auf, so dass sich eine Verbindungsöffnung mit einem durchgehend nichtrunden Querschnitt ergibt.
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Als Verbindungsstift kommt vorzugsweise ein gerader zylindrischer Stift zur Anwendung. Ein solcher Verbindungsstift ist besonders einfach und kostengünstig herstellbar. Bei einer durch die Widerstandserwärmung hervorgerufenen hohen Stifttemperatur von beispielsweise 600°C bis 700°C kommt es zu einem ausgeprägten Formschluss, indem sich der Verbindungsstift in die Lochlaibung eindrückt. Somit ist es mit nur einer einzigen Verbindungsstelle auf kleinstem Bauraum möglich, eine Verdrehsicherung beispielsweise des Bimetalls bereitzustellen. Für eine besonders sichere Verdrehsicherung durch vollständiges Ausfüllen der Lochlaibung kann auch ein an den Querschnitt der Verbindungsöffnung angepasster Verbindungsstift mit nichtrundem Querschnitt, zum Beispiel ein Vierkantstift, verwendet werden.
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Nicht nur für eine besonders sichere mechanische Verbindung, sondern auch zur Gewährleistung eines vergleichsweise geringen und prozesstechnisch stabilen Übergangswiderstandes der Verbindung ist es von Vorteil, wenn der Verbindungsstift mit wenigstens einem der zu verbindenden Bauteile, vorzugsweise jedoch mit allen zu verbindenden Bauteilen, stoffschlüssig verbunden wird. Vorzugsweise ist der Verbindungsstift hierzu mit einer metallischen Beschichtung versehen und wird während der Bestromung durch die Elektroden derart erwärmt, dass in einer Diffusionszone nach Art einer Diffusionsschweißung eine Diffusion des Beschichtungsmaterials in die zu verbindenden Bauteile erfolgt. Zu dem Kraft- und Formschluss durch Verklemmen des Verbindungsstiftes in der Verbindungsöffnung tritt somit ein Stoffschluss hinzu, der nicht nur eine sehr gute mechanische Verbindung sicherstellt, sondern auch ausgezeichnete elektrische Verbindungseigenschaften sicherstellt.
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Bei der Herstellung einer Verbindung zwischen den Bauteilen einer Bimetall-Kupfer-Baugruppe besteht der Verbindungsstift vorzugsweise aus einem Kupfermaterial und der Verbindungsstift ist vorzugsweise mit einer elektrisch und thermisch gut leitenden Beschichtung aus einem Silbermaterial versehen. In der Diffusionszone dringt dann Silbermaterial von der Beschichtung in das Kupfer- bzw. Bimetall-Material der zu verbindenden Bauteile ein, wodurch in der Diffusionszone die Beschichtung vollständig oder teilweise eindiffundiert bzw. umlegiert. Entsprechendes gilt bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Verbindung von Bauteilen aus anderen Materialien.
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Bei der Widerstandserwärmung des Verbindungsstiftes wird nicht nur der Stift selbst erhitzt. Bei der Kontaktierung der zu verbindenden Bauteile durch den Verbindungsstift erfolgt zugleich eine Erwärmung der Kontaktbereiche, in denen der Verbindungsstift in der Verbindungsöffnung bzw. im Bereich des Randes der Verbindungsöffnung an den Oberseiten der zu verbindenden Bauteile die Bauteile berührt. In diesen Verbindungsbereichen kann es nicht nur zu einer Diffusion der Beschichtung in die zu verbindenden Bauteile, sondern auch zu einer Diffusion von Material zwischen benachbarten Bauteilen kommen.
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Die verwendeten Materialien spielen bei der Ausführung der erfindungsgemäßen Verbindungstechnik keine vordergründige Rolle. So ist das Verbindungsverfahren grundsätzlich mit allen Materialien durchführbar, welche die Durchführung des Verfahrens erlauben, wobei es hierzu in erster Linie auf die entsprechenden Materialeigenschaften, wie mechanische Verformbarkeit sowie die thermische und elektrische Leitfähigkeit, ankommt. Wird die Erfindung zur Verbindung von Bauteilen für eine Baugruppe eingesetzt, die in einem thermischen Überstromauslöser verwendet wird, sind die einzelnen Bauteile vorzugsweise aus metallischen Materialien gefertigt. Handelt es sich dabei um eine Bimetall-Baugruppe, so sind die Bauteile einerseits aus einem Kupfermaterial, beispielsweise einer Kupferlegierung, und andererseits aus einem Bimetall-Material gefertigt. Wird die Baugruppe nicht in einem Überstromauslöser, sondern beispielsweise in einem Kurzschlussauslöser eingesetzt, so dass die Verwendung eines Bimetall-Materials nicht notwendig ist, können die Bauteile der Baugruppe auch ausschließlich aus Nicht-Bimetall-Bauteilen bestehen, beispielweise aus verschiedenen metallischen Materialien.
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Die üblicherweise aus einem speziellen Elektrodenmaterial, z.B. CuCrZr, gefertigten Elektroden der Widerstandsschweißmaschine werden zur Ausbildung der Nietköpfe derart verändert, dass sie über konkave Kontaktflächen zur Kontaktierung der Freienden des Verbindungsstiftes verfügen. Zusätzlich zu dieser Modifikation der Elektroden muss eine wenigstens einseitige Beaufschlagung des Verbindungsstiftes durch die Elektroden verwirklicht werden. Hierzu wird die Widerstandschweißmaschine in einer Ausführungsform der Erfindung derart abgeändert, dass sich nicht nur die obere Elektrode, sondern auch die üblicherweise festsitzende untere Elektrode in Stiftlängsrichtung bewegen lässt. Das Übertragen der Druckkräfte auf die Elektroden erfolgt dann mit Hilfe von entsprechend geeigneten und dem Fachmann bekannten pneumatischen oder mechanischen Mitteln, auf die daher an dieser Stelle nicht genauer eingegangen werden muss.
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Alternativ zu einer Ausführung mit zwei bewegbaren Elektroden lässt sich in einer anderen Ausführungsform der Erfindung die beidseitige Beaufschlagung des Stiftes auch dadurch verwirklichen, dass beispielsweise die obere Elektrode als bewegte Elektrode ausgeführt ist, die sich gegen die feststehende untere Elektrode bewegt, die als Gegenhalter dient. Zugleich kommt eine Haltevorrichtung zum Halten und/oder Führen der Bauteile zum Einsatz. Die Haltevorrichtung ist dabei derart ausgebildet, dass sie während der Bewegung der oberen Widerstandsschweißelektrode in Stiftlängsrichtung die Bewegbarkeit der Bauteile in Stiftlängsrichtung sicherstellt. Sie ermöglicht damit eine genaue Positionierung des Verbindungsstiftes in der Verbindungsöffnung während des Verbindungsvorganges sowie die Ausbildung von Nietköpfen auf beiden Seiten der Baugruppe. Zu diesem Zweck ist die Haltevorrichtung in einer Ausführungsform selbst zusammen mit den von ihr gehaltenen Bauteilen in Stiftlängsrichtung verfahrbar. In diesem Fall wird die Haltevorrichtung beispielsweise in einer in Stiftlängsrichtung verlaufenden Führung geführt. In einer weiteren Ausführungsform ermöglicht die Haltevorrichtung die gewünschte Bewegung der Bauteile in Stiftlängsrichtung auf andere Art und Weise, beispielsweise indem sie eine feststehende Führungsanordnung bereitstellt zur Führung der Bauteile in Stiftlängsrichtung.
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Zum Verfahren der Haltevorrichtung selbst oder zum Verfahren der durch die Haltevorrichtung gehaltenen Bauteile in Stiftlängsrichtung kann die Haltevorrichtung mit entsprechenden Antriebsmitteln verbunden sein. Dabei kann es sich um Antriebsmittel handeln, die mit der verfahrbaren Elektrode direkt oder indirekt gekoppelt sind oder um unabhängig von der verfahrbaren Elektrode vorgesehene Antriebsmittel. Das Verfahren der Haltevorrichtung während des Verbindungsvorgangs bzw. die durch die Haltevorrichtung gewährleistete Bewegung der Bauteile in Stiftlängsrichtung erfolgt dabei stets in Abhängigkeit von bzw. unter Berücksichtigung der tatsächlichen Verfahrbewegung der in Stiftlängsrichtung beweglichen Elektrode.
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Die Verwendung einer Haltevorrichtung für die Bauteile kann auch bei der Variante mit zwei aufeinander zu bewegbaren Widerstandsschweißelektroden von Vorteil sein, um die Bauteile in einer gewünschten Position zu halten. In diesem Fall ist die Haltevorrichtung vorzugsweise nicht in Stiftlängsrichtung bewegbar, sondern hält die zu verbindenden Bauteile in einer festen Verbindungsposition.
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Eine aus Bauteilen bestehende Baugruppe, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens miteinander verbunden wurden, kann nicht nur kostengünstig hergestellt werden. Durch die beidseitige Ausformung von Nietköpfen ist in Kombination mit der Verklemmung des Verbindungsstiftes in der Verbindungsöffnung zugleich die mechanische Festigkeit der Verbindung sehr hoch. Durch Ausbildung eines Form- und Kraftschlusses sowie ggf. auch eines Stoffschlusses in der Verbindungsöffnung wird zudem eine Verdrehsicherung bereitgestellt, ohne dass es hierzu einer zweiten Verbindungsstelle bedarf. Die mechanische Verbindung der Bauteile kann daher mit nur einer einzigen Verbindungsstelle und daher auf kleinstem Bauraum erfolgen.
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Das beschriebene „Widerstandsnieten“ hat den Vorteil, dass es in einem einzigen Arbeitsgang auf einer nur leicht zu modifizierenden Widerstandsschweißmaschine durchgeführt werden kann. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es auf einfache Art und Weise möglich, eine sichere mechanische Verbindung zwischen Materialien mit sehr unterschiedlichen Schmelzpunkten herzustellen. Von Vorteil ist es weiterhin, dass es durch den Verbindungsprozess nur zu einer geringen Verformung der zu verbindenden Bauteile kommt. Der vorgeschlagene Verbindungsprozess ist auch bei größeren Blechdicken anwendbar. So können die zu verbindenden Bleche in einer Baugruppe beispielsweise jeweils eine Dicke von einem Millimeter oder mehr aufweisen.
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Eine mit Hilfe der vorliegenden Erfindung herstellbare Baugruppe nach Anspruch 9, beispielsweise eine Bimetall-Kupfer-Baugruppe, kann in besonders vorteilhafter Weise für thermische Überstromauslöser für Leistungsschalter nach Anspruch 10 verwendet werden. Ein solcher Überstromauslöser kann aber auch in anderen elektrischen Schutzschaltern, wie beispielsweise Motorschutzschaltern und Leistungsschutzschaltern eingesetzt werden. Die Anwendung der vorliegenden Erfindung ist jedoch weder auf Bimetall-Kupfer-Baugruppen beschränkt, noch auf solche Baugruppen, die in Überstromauslösern einsetzbar sind.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
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1 eine Darstellung einer modifizierten Widerstandsschweißmaschine vor Beginn des Verbindungsprozesses mit den zu verbindenden Bauteilen und einem Verbindungsstift in einer Schnittdarstellung,
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2 das Aufbauchen eines Verbindungsstiftes in einer Verbindungsöffnung,
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3 das Ausbilden der Nietköpfe,
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4 eine fertige Nietverbindung einer Bimetall-Kupfer-Baugruppe,
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5 eine Darstellung einer abgewandelten Widerstandsschweißmaschine vor Beginn des Verbindungsprozesses.
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Sämtliche Figuren zeigen die Erfindung lediglich schematisch und mit ihren wesentlichen Bestandteilen. Gleiche Bezugszeichen entsprechen dabei Elementen gleicher oder vergleichbarer Funktion.
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Die Erfindung wird beispielhaft an einer Bimetall-Kupfer-Baugruppe 1, siehe 4, für einen thermischen Überstromauslöser erläutert.
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Zur Bildung der Baugruppe 1 wird ein Bimetall-Blech 2 zwischen zwei Kupfer-Blechen 3 angeordnet. Die Bleche haben beispielsweise Abmessungen von 50 × 7 × 1,5 Millimeter (Kupfer) bzw. 50 × 7 × 1 Millimeter (Bimetall). Ein Kupfer-Blech 3 weist eine Durchgangsöffnung mit einem kreisrunden Querschnitt auf, wobei der Durchmesser der Durchgangsöffnung beispielsweise 3,2 mm beträgt. Das zweite Kupfer-Blech 3 und das Bimetall-Blech 2 sind mit Durchgangsöffnungen in Form von Vierkantdurchbrüchen mit beispielsweise 3,2 mm Kantenlänge versehen. Die Bauteile 2, 3 liegen derart übereinander, dass die Durchgangsöffnungen eine durchgehende Verbindungsöffnung 4 bilden, siehe 1, wobei diese Verbindungsöffnung abschnittsweise die Form eines Vierkantdurchbruchs aufweist.
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Als Verbindungsstift 5 dient ein gerader, zylindrischer Kupferstift mit einem Durchmesser von beispielsweise 3 mm und einer Gesamtlänge von beispielsweise 10 mm. Der Verbindungsstift 5 wird lose in der Verbindungsöffnung 4 positioniert und liegt zu Beginn des Verbindungsprozesses auf der Kontaktfläche 8 einer Elektrode 7, 17 einer Widerstandsschweißmaschine auf, siehe 1 und 5.
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In einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die mit Bezug auf die 1 bis 4 erläutert wird, sind zwei in Stiftlängsrichtung 9 aufeinander zu bewegbare Elektroden 7 einer Widerstandsschweißmaschine vorgesehen, die über eine Anschlussleitung 10 mit einem Schweißtrafo 6 der Widerstandsschweißmaschine verbunden sind. Die Elektroden 7 weisen konkave Kontaktflächen 8 auf und greifen, nachdem auch die obere Elektrode 7 in Kontakt mit dem oberen Freiende 11 des Verbindungsstiftes 5 getreten ist, in Stiftlängsrichtung 9 an beiden Freienden 11 des Verbindungsstiftes 5 an. Durch Bestromen der Elektroden 7 erfolgt ein Erwärmen des Verbindungsstiftes 5. Durch beidseitig in Stiftlängsrichtung 9 wirkende Elektrodenkräfte, die in den 2 und 3 durch Pfeile 12 symbolisiert sind, wird der Verbindungsstift 5 plastisch verformt und baucht in der Verbindungsöffnung 4 auf. Dabei kommt es auch zu einer Erwärmung der Kontaktflächen zwischen Verbindungsstift 5 und den zu verbindenden Bauteilen 2, 3 innerhalb der Verbindungsöffnung 4. Der Verbindungsstift 5 wird in der Verbindungsöffnung 4 nicht nur kraft- und formschlüssig verklemmt. In der Verbindungsöffnung 4 kommt es auch zur Bildung einer oder mehrerer Diffusionszonen und zur Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Verbindungsstift 5 und den zu verbindenden Bauteilen 2, 3 bzw. zwischen den zu verbindenden Bauteilen 2, 3 untereinander. Zum Aufbringen der Druckkräfte dienen entsprechend geeignete, mit den Elektroden zusammenwirkende pneumatische und/oder mechanische Mittel 15, siehe 2 und 3.
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Die Elektroden 7 werden unter weiterer Stauchung des Verbindungsstiftes 5 beidseitig derart an die Oberflächen 13 der außenliegenden Bauteile 3 herangefahren, dass sie diese berühren. Hierdurch kommt es aufgrund der muldenförmigen Ausbildung der Kontaktflächen 8 der Elektroden 7 zur Ausbildung von Nietköpfen 14 an beiden Freienden 11 des Verbindungsstiftes 5, wodurch der Nietvorgang abgeschlossen wird.
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Im Ergebnis weist die resultierende Nietverbindung eine optimale Lochlaibung auf, wodurch die Verdrehsicherung des Bimetall-Blechs 2 sichergestellt ist. Beide Nietköpfe 14 sind gut ausgeprägt und gewährleisten eine sichere mechanische Verbindung.
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In einer in 5 dargestellten, alternativen Ausführungsform der Erfindung ist nur die obere Elektrode 7 der Widerstandsschweißmaschine bewegbar, während die als Gegenhalter dienende untere Elektrode 17 feststeht. Der Verbindungsvorgang als solches unterscheidet sich dabei nicht von dem Verbindungsvorgang bei der Variante mit zwei bewegten Elektroden 7. Während sich die obere Elektrode 7 in Stiftlängsrichtung 9 unter Kontaktierung des zunächst noch lose in der Verbindungsöffnung 4 einliegenden Verbindungsstiftes 5 auf die untere Elektrode 17 zu bewegt, ermöglicht eine die Anordnung der Bauteile 2, 3 haltende, in Stiftlängsrichtung 9 entsprechend der Bewegung der Elektrode 7 verfahrbare Werkstückaufnahme 16, dass sich die Bauteile 2, 3 in Stiftlängsrichtung 9 mit in Richtung auf die untere Elektrode 17 zu bewegen, wodurch eine positionsgenaue Verklemmung des Verbindungsstiftes 5 in der Verbindungsöffnung 4 sowie die gewünschte beidseitige Ausbildung von Nietköpfen 14 sichergestellt wird.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Baugruppe
- 2
- Bimetall-Blech
- 3
- Kupfer-Blech
- 4
- Verbindungsöffnung
- 5
- Verbindungsstift
- 6
- Schweißtrafo
- 7
- bewegliche Elektrode
- 8
- Kontaktfläche
- 9
- Stiftlängsrichtung
- 10
- Anschlussleitung
- 11
- Freiende
- 12
- Wirkrichtung der Elektrodenkraft
- 13
- Bauteiloberfläche
- 14
- Nietkopf
- 15
- Mittel zum Aufbringen von Druckkräften
- 16
- Werkstückhalterung
- 17
- feststehende Elektrode
