DE102016103039B3

DE102016103039B3 - Vorrichtung zum Formen eines Endes einer Leitung und Verfahren

Info

Publication number: DE102016103039B3
Application number: DE102016103039.2A
Authority: DE
Inventors: Norbert Klein; Christoph Forstmeier; Lutz Lehmann
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2016-02-22
Filing date: 2016-02-22
Publication date: 2017-08-03
Anticipated expiration: 2036-02-23

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Vorrichtung (1, 100) zum Formen eines Endes (50, 60, 61, 62, 63) einer Leitung (51, 65, 66, 67, 68), mit einer Form (2, 102, 103), welche einen Schmelzraum (3, 104) umschließt und ausgebildet ist, das Ende (50, 60, 61, 62, 63) der Leitung (51, 65, 66, 67, 68) aufzunehmen, und einer Wärmequelle (4, 105), welche ausgebildet ist, das Ende (50, 60, 61, 62, 63) der Leitung (51, 65, 66, 67, 68) in der Form (2, 102, 103) über dessen Schmelztemperatur zu erhitzen. Ferner offenbart die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Formen eines Endes einer Leitung und ein entsprechendes Verfahren.
Technischer Hintergrund
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden hauptsächlich in Verbindung mit Kabelbäumen, insbesondere für Anwendungen im Fahrzeugbereich, beschrieben. Es versteht sich aber, dass die vorliegende Erfindung in allen Anwendungen genutzt werden kann, in welchen Kabel kontaktiert werden müssen. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung auch zum Kontaktieren von Netzwerkleitungen eingesetzt werden. Auch der Einsatz in Verbindung mit Glasfaserleitungen ist möglich.
In modernen Kraftfahrzeugen wird eine Vielzahl elektrischer und elektronischer Geräte eingesetzt. Insbesondere Steuergeräte der Fahrzeuge werden dabei über digitale Bussysteme miteinander vernetzt. Die immer weiter voranschreitende Digitalisierung und Vernetzung führt folglich zu immer aufwändigeren Kabelbäumen in den Fahrzeugen.
Bei der Herstellung solcher Kabelbäume, die hunderte Meter einzelner Kabel umfassen können, werden üblicherweise Litzen verwendet, die auf die entsprechende Länge zugschnitten und mit entsprechenden elektrischen Kontakten versehen werden.
Die DE 103 52 482 A1 zeigt eine Vorrichtung, bei der die Schritte Kompaktieren, Endverbinderschweißen, Terminal anschweißen und Crimpen in einer einzelnen Vorrichtung durchgeführt werden können.
Insbesondere bei sehr dünnen Litzen ist die Kontaktierung mittels Crimpanschlüssen aber schwer zu handhaben. Ferner nimmt die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung mit sinkendem Durchmesser der Litze ab.
Des Weiteren sind aus der DE 103 46 160 B3 ein Verfahren und eine Verbindung zur Kontaktierung eines Aluminiumkabels bekannt. Dabei besteht das Aluminiumkabel aus mehreren Einzelleitern und verfügt über eine Kontaktklemme aus Kupfer. Über die Stirnseite des Kabels wird die an einer Innenseite verzinnte Kontaktklemme geschoben und über eine Öffnung mit den Einzelleitern dauerhaft entweder in einem flüssigen Zinnbad mittels Ultraschall-Verzinnung oder in einer alternativen Ausführungsform durch Wolfram-Inertgasschweißen, Metall-Inertgasschweißen oder Laserschweißen verbunden.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine zuverlässige Kontaktierung von elektrischen Leitungen zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Demgemäß ist eine Vorrichtung zum Formen eines Endes einer Leitung vorgesehen, welche eine Form aufweist, die einen Schmelzraum umschließt und ausgebildet ist, das Ende der Leitung aufzunehmen, und welche eine Wärmequelle aufweist, die ausgebildet ist, das Ende der Leitung in der Form über dessen Schmelztemperatur zu erhitzen, sodass dieses sich verformen und der inneren Kontur bzw. Form des Schmelzraums anpassen kann.
Ferner ist ein Verfahren zum Formen eines Endes einer Leitung vorgesehen, welches die folgende Schritte aufweist:
Bereitstellen eines Schmelzraums, Einführen eines Endes der Leitung in den Schmelzraum, Erhitzen des Endes der Leitung in dem Schmelzraum über dessen Schmelztemperatur hinaus.
Um z.B. das Gewicht von Kabelbäumen in Fahrzeugen zu reduzieren, werden elektrische Signalleitungen mit einem Querschnitt kleiner oder gleich 0,35mm² in großen Mengen im Fahrzeug verbaut. Deren Anteil kann über 75% pro Kabelbaum bzw. Kabelsatz liegen. Diese werden bisher üblicherweise mit Hilfe der Crimptechnik auf Vollautomaten vorproduziert.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass in einem Fahrzeug-Kabelsatz sehr viele Varianten an Signalleitungen verbaut werden (Leitungsquerschnitt, -länge, -farbe, verschiedene Kontaktteile) und daher eine vollautomatisierte Fertigung des Leitungssatzes aufgrund der vielen dazu nötigen Maschinenkonfigurationen mit Crimptechnik derzeit schwer realisierbar ist.
Die vorliegende Erfindung basiert nun darauf, durch Urformen eines Leiterendes, z.B. aus einem Litzenmaterial selbst, durch Aufschmelzen einen Kontaktanschluss an der Leitung anzubringen. Dazu wird das Ende der Leitung in der Form über dessen Schmelztemperatur hinaus erhitzt. Kühlt es in der Form ab, nimmt es folglich die Form des Schmelzraums an. Durch das Urformen können beliebige, auf die Leiteranschlusstechnik abgestimmte Geometrien des Litzenendes hergestellt werden.
Ein solches massives Leiterende ist im Gegensatz z.B. zu einzelnen Drähten einer Litze mechanisch stabil sowie beliebig geometrisch bestimmbar und kann nachfolgend zur kraft-, form- oder stoffschlüssigen Kontaktierung direkt am Baubrett und direkt innerhalb eines mit entsprechenden Kontaktteilen vorbestückten Gehäuses verwendet werden. Insbesondere kann die Kontaktierung der Leitung z.B. in einem vorbestückten Gehäuse ohne die Notwendigkeit z.B. Werkzeuge mit hoher Presskraft einzusetzen, automatisch erfolgen.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht folglich eine Kontaktierungstechnik, die ohne Vorproduktion auskommt und direkt am Baubrett ausgeführt werden kann, also da, wo die Leitungen in den Kabelsatz bzw. Kabelbaum integriert werden. Als Baubrett wird hier eine Vorrichtung bezeichnet, auf welcher z.B. Kabelbäume für Kraftfahrzeuge üblicherweise in Handarbeit oder zumindest teilweise in Handarbeit aufgebaut werden.
Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele zu neuen Ausführungsbeispielen kombiniert werden können. Insbesondere kann der unabhängig Verfahrensanspruch entsprechend der Vorgänge der abhängigen Ansprüche des Vorrichtungsanspruchs weitergebildet werden.
In einer Ausführungsform kann die Form eine Mehrzahl, also zwei oder mehrere, von Formelementen aufweisen, welche zusammengefügt in ihrem inneren den Schmelzraum ausbilden. Die Formelemente können insbesondere keramisches Material aufweisen. Die einzelnen Formelemente können z.B. einfach auseinandergezogen werden oder auseinandergeklappt werden, um den Schmelzraum zu öffnen. Das Ende der Leitung kann somit zwischen die Formelemente gelegt werden oder die Form um das Ende der Leitung herumgelegt werden. Alternativ kann die Leitung auch z.B. durch eine Einführöffnung in den Schmelzraum eingeschoben werden.
In einer Ausführungsform kann die Wärmequelle als Laserquelle ausgebildet sein, welche einen Laserstrahl in den Schmelzraum sendet. Ein Laser ermöglicht es, Wärme gezielt in einem engen Raum zu konzentrieren. Es können also auch Leitungen mit sehr kleinen Durchmessern effektiv erhitzt werden. Ferner ermöglicht ein Laser einen sehr schnellen Prozess mit hohen Abschmelzraten. Alternativ kann die Wärmequelle z.B. Heizdrähte, Gasflammen oder dergleichen aufweisen, die z.B. in der Form eingelassen sein können. Beispielsweise können Heizdrähte oder eine Gasflamme bzw. keramisches, gasdurchströmtes Gitter, ähnlich einem Heizstrahler, auf der Innenwand des Schmelzraums angeordnet sein.
In einer Ausführungsform kann die Wärmequelle Leistungsgesteuert bzw. -geregelt sein. Dadurch wird es möglich, die Temperatur in dem Schmelzraum an unterschiedliche Materialien der Leitung anzupassen. Ferner können vorgegebene Temperaturprofile umgesetzt werden.
In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung eine Haltevorrichtung aufweisen, welche ausgebildet ist, die Leitung während dem Formen des Endes der Leitung gegen ein Herausrutschen aus dem Schmelzraum zu fixieren. Die Haltevorrichtung kann z.B. eine Art Zange oder Klammer aufweisen, welche die Leitung fixiert.
In einer Ausführungsform kann die Haltevorrichtung eine Vorschubvorrichtung aufweisen, welche ausgebildet ist, die Leitung während dem Formen weiter in den Schmelzraum zu fördern. Weist das Ende der Leitung, welches bei Beginn des Formungsprozesses in dem Schmelzraum liegt, nicht genug Material auf, um diesen vollständig auszufüllen, kann die gewünschte Form nicht erzeugt werden. Durch die Vorschubvorrichtung kann in solch einem Fall weiteres Material in den Schmelzraum befördert werden und die Geometrie des Schmelzraums vollständig aufgefüllt werden.
In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung eine Materialzuführung aufweisen, welche ausgebildet ist, dem Schmelzraum während dem Formen des Endes der Leitung ein vorgegebenes Material zuzuführen. Insbesondere kann das Material ein anderes Material sein, als jenes, aus welchem die Leitung besteht. Dies ermöglicht es, dem Material der Leitung weitere Materialien hinzuzufügen, um z.B. Legierungen mit gewünschten physikalischen Eigenschaften zu erzeugen.
Beispielsweise kann einer Kupferleitung eine vorgegebene Menge Magnesium zugeführt werden, um die Stabilität des urgeformten Endes der Leitung zu erhöhen. Weitere mögliche Materialien wären z.B. Zinn, Zink, Messing, Bronze, Blei. Durch die geeignete Auswahl der Materialien können die Härte, Zähigkeit, Abriebfestigkeit, die Übergangswiderstände und weitere physikalischen Eigenschaften des Endes der Leitung an eine entsprechende Anwendung individuell angepasst werden.
In einer Ausführungsform kann die Materialzuführung ausgebildet sein, einen Draht des vorgegebenen Materials mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit in den Schmelzraum zu fördern und/oder ein Pulver des vorgegebenen Materials mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit in den Schmelzraum zu fördern. Die Materialzuführung kann z.B. einen Draht seitlich in den Schmelzraum fördern oder ein Pulver in den Schmelzraum einblasen. Je nach Anwendung und Geometrie des Schmelzraums kann so diejenige Art der Materialzuführung gewählt werden, welche die Bildung einer Legierung besser unterstützt.
In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung eine Warmumformungseinrichtung aufweisen, welche ausgebildet ist, nach dem erhitzen des Endes der Leitung über dessen Schmelztemperatur das Ende in eine vorgegebene Geometrische Form zu bringen. Beispielsweise kann der Schmelzraum lediglich eine Vorstufe der endgültigen Form des Endes der Leitung darstellen. Der Schmelzraum erzeugt also eine Art Rohling der endgültigen Form. Die endgültige Form des Endes der Leitung wird im Anschluss an den Schmelzvorgang erzeugt, indem diese z.B. mechanisch bearbeitet, also z.B. gepresst, gebogen oder gestanzt wird. Selbstverständlich kann die Warmumformungseinrichtung auch mehrere Umformungsschritte durchführen, um die gewünschte Geometrie zu erzeugen.
In einer Ausführungsform kann der Schmelzraum und/oder die Warmumformungseinrichtung eine vorgegebene innere Geometrie aufweisen, insbesondere eine zylindrische Geometrie und/oder eine Pfeil-Geometrie und/oder eine rechteckige Geometrie und/oder ein Geometrie mit Hinterschneidungen. Solche Geometrien ermöglichen es, das Ende der Leitung bereits so zu formen, dass dieses direkt kontaktiert werden kann. Es ist dann z.B. nicht nötig, einen Crimpanschluss an dem Ende der Leitung zu befestigen. Das Ende der Leitung kann dabei in jede männliche Steckerform gebracht werden, zu der entsprechende weibliche Aufnahmen z.B. in einem Stecker eines Kabelbaums vorgesehen sind, oder umgekehrt. Soll das Ende später z.B. mit einem Kontaktteil verschweißt werden, kann an dem Ende der Leitung auch eine entsprechende Abschmelzkontur vorgesehen werden.
In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung eine Wechseleinrichtung aufweisen, welche eine Anzahl von Formen aufweist und ausgebildet ist, steuerbar eine der Formen für das Formen des Endes der Leitung bereitzustellen. Eine solche flexible Wechseleinrichtung, z.B. ein Gussformrevolver, ermöglicht z.B. direkt an einem Baubrett die Herstellung unterschiedlicher kontaktteil- und querschnittsspezifischer Litzenenden in Losgröße 1.
In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung eine Abisoliereinrichtung aufweisen, welche ausgebildet ist, das Ende der Leitung vor dem Formen abzuisolieren, also die Isolierung von dem Leitungsende zu entfernen. Die Abisoliereinrichtung kann z.B. teilweise in die Wärmequelle integriert sein. Diese kann beispielsweise die Isolierung der Leitung abbrennen. Für den Abtransport kann z.B. eine entsprechende Absaugung vorgesehen sein. Eine solche Anordnung ermöglicht das Einführen z.B. einer isolierten Litze in den Schmelzraum. Die einzelnen Drähte der Litze können sich also nicht verbiegen. Befindet sich das Ende der Litze in dem Schmelzraum, kann dieses von der Isolierung befreit werde, also abisoliert werden und der Urformungsprozess kann beginnen. Alternativ zur Wärmequelle kann die Abisoliereinrichtung aber auch als mechanische Abisoliereinrichtung ausgebildet sein, die das Ende der Leitung z.B. mit Klingen oder Schneiden abisoliert.
In einer Ausführungsform kann der Laser ausgebildet sein, nach dem Formen des Endes der Leitung Grate an dem Ende der Leitung zu entfernen, z.B. durch abbrennen oder schmelzen. Alternativ kann der Schmelzraum geöffnet werden und das geformte Ende der Leitung gedreht werden, so dass bei einem erneuten Schließen des Schmelzraums die Grate verpresst werden. Dies ist insbesondere bei rotationssymmetrischen Körpern möglich. Ferner kann die Warmumformungseinrichtung beim Schmelzen an dem Ende der Leitung entstandene Grate entfernen bzw. verpressen.
In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung eine Gaszuführung aufweisen, welche ausgebildet ist, dem Schmelzraum ein Schutzgas zuzuführen. Mit Hilfe einer solchen Gaszuführung kann eine Kühlung, beispielsweise mit Druckluft oder Stickstoff, der Leitung unterhalb des Endes erfolgen. Ferner kann eine Schutzatmosphäre erzeugt werden, die eine Oxidation des Endes der Leitung verhindert oder die Oberflächenspannung herabsetzt. Mögliche Gase sind z.B. Argon, Helium, Co2, insbesondere in Reinform. Ferner können als inerte Mischgase z.B. Argon/Helium, Helium/Sauerstoff oder als aktives Mischgas z.B. Argon/Co2 genutzt werden. Es können z.B. auch zwei Gaszuführungen, für die Kühlung und die Schutzgaszufuhr, vorhanden sein.
In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung eine Kontaktzuführung aufweisen, welche ausgebildet ist, dem Ende der Leitung ein Kontaktelement zuzuführen und das Ende der Leitung mit dem Kontaktelement zu verbinden. Beispielswiese kann ein Kontaktblech in den Schmelzraum bzw. an das Ende der Leitung geführt werden. Weist das Ende eine ausreichend hohe Temperatur auf, kann das Kontaktblech mit diesem verschweißt werden. Ferner kann der Laser die Schweißverbindung zwischen dem Ende der Leitung und dem Kontaktblech herstellen. Auch können in der Wechseleinrichtung z.B. entsprechende Werkzeuge zum Verpressen, Verschweißen oder anderweitigen Verbinden des Endes der Leitung mit dem Kontaktblech vorgesehen sein. Das Kontaktblech kann z.B. ein Blech einer Stromschiene oder eines elektrischen Steckers sein.
Kurze Figurenbeschreibung
Das Prinzip der Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren beispielshalber noch näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Es zeigen:
1 eine Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 eine weitere Darstellung der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung der 1;
3 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
4 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
5 eine Darstellung möglicher Ausführungsformen erfindungsgemäßer Leitungsenden.
Detaillierte Beschreibung
1 zeigt eine Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit einer als Laser 4 ausgebildeten Wärmequelle, die über einer Form 2 angeordnet ist. In 1 ist lediglich ein Formelement 5 der Form 2 dargestellt, das über Öffnungen 6, 7 und Stifte 8, 9 mit einem weiteren nicht dargestellten Formelement gekoppelt werden kann. Es versteht sich, dass die Vorrichtung 1 weitere nicht dargestellte, z.B. auch elektrische oder pneumatische, Aktoren aufweisen kann, die die Formelemente 5 zusammenführen und trennen können.
In ihrem Inneren bildet die Form 2 den Schmelzraum 3 aus, in dem das Ende 50 der Leitung 51 geschmolzen werden kann. Dazu kann das Ende 50 z.B. von unten in den Schmelzraum 3 eingeführt werden. Alternativ können die Formelemente 5 getrennt werden und das Ende 50 zwischen diese eingelegt werden.
Die Leitung 51 in 1 ist eine Litze, deren Ende 50 bereits abisoliert ist und in den Schmelzraum 3 von unten eingeführt wird. Nicht separat dargestellt ist eine Abisoliereinrichtung, die z.B. unter oder neben der Form 2 angeordnet sein kann. Insbesondere bei einer automatisierten Verarbeitung der Litze 51 kann dem Urformen des Endes 50 also z.B. ein Prozessschritt zum Abisolieren des Endes 50 der Litze 51 vorausgehen.
Insbesondere bei Litzen können sich die einzelnen Drähte aber verbiegen, wenn sie z.B. von unten in den Schmelzraum 3 eingeschoben werden. Um dies zu vermeiden, können die Formelemente 5 z.B. getrennt werden und das abisolierte Ende 50 in den Schmelzraum 3 eingelegt werden.
Alternativ kann das Ende 50 auch isoliert in den Schmelzraum 3 eingelegt werden. Die Abisoliereinrichtung kann dann z.B. durch den Laser 4 bereitgestellt werden, der das Material der Isolierung z.B. abbrennen kann. Zusätzlich kann eine entsprechende Absaugung vorgesehen werden, welche den entstehenden Rauch und die Dämpfe absaugt.
Befindet sich das Ende 50 vollständig in dem Schmelzraum 3, beginnt die Urformung des Endes 50. Dazu wird das Ende 50 in dem Schmelzraum 3 über seine Schmelztemperatur hinaus erhitzt. Das Material des Endes 50 verflüssigt sich also. Um das Ende 50 zu erhitzen ist der Laser 4 vorgesehen, der einen Laserstrahl 10 in den Schmelzraum 3 aussendet. Der Laser 4 kann die Wärme gezielt auf eine kleine Fläche konzentrieren und somit auch Leitungen 51 mit sehr kleinen Durchmessern effektiv erhitzen. Durch die große Energie, die in dem Laserstrahl 10 transportiert wird, kann der Schmelzprozess sehr schnell durchgeführt werden.
Schmilzt das Ende 50 in dem Schmelzraum 3, verteilt sich die Schmelze, also das verflüssigte Material des Endes 50, insbesondere schwerkraftbedingt, in dem Schmelzraum 3 und nimmt damit dessen Form an. Nachdem das Ende 50 ausreichend abgekühlt ist, kann es aus dem Schmelzraum 3 entnommen werden
2 zeigt die Vorrichtung 1 der 1 nachdem das Ende 50 geschmolzen, also urgeformt, wurde. Es ist zu erkennen, dass sich das Ende 50 der inneren Form des Schmelzraums 3 angepasst hat.
Es kann also die Geometrie, welche das Ende 50 nach dem Formen aufweist dadurch beeinflusst werden, dass unterschiedliche Formen 2 genutzt werden. Solche Formen 2 können z.B. Innenräume mit einer zylindrischen Geometrie, einer Pfeil-Geometrie, einer rechteckigen Geometrie, einer Geometrie mit Hinterschneidungen oder dergleichen aufweisen. Ferner können auch Abschmelzkonturen vorgesehen werden, die beim Verschweißen des geformten Endes 50 als Materialreserve dienen.
Da die Form 2 aus zwei Formelementen 5 besteht, kann sich an den Auflagekanten der Formelemente 5 ein Grat an dem Ende 50 bilden. Dieser Grat kann z.B. durch den Laser 4 entfernt werden, der den Grat abbrennen kann. Alternativ können die Formelemente 5 leicht auseinandergezogen werden und das Ende 50 in dem Schmelzraum 3 gedreht werden. Werden die Formelement 5 nun wieder zusammengepresst, wird auch der Grat verpresst.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Formen eines Endes 50, 60, 61, 62, 63 einer Leitung 51, 65, 66, 67, 68.
Nach dem Bereitstellen, S1, eines Schmelzraums 3, 104 wird ein Ende 50, 60, 61, 62, 63 der Leitung 51, 65, 66, 67, 68 in den Schmelzraum 3, 104 eingeführt, S2, und in diesem über seine Schmelztemperatur hinaus erhitzt, S3, sodass es schmilzt und die innere Form des Schmelzraums 3, 104 annimmt.
Beim Bereitstellen, S1, des Schmelzraums 3 kann eine Form 2, 102, 103 mit einer Mehrzahl von Formelementen 5, 106, 107 bereitgestellt werden, welche zusammengefügt in ihrem Inneren den Schmelzraum 3, 104 ausbilden. Die Formelemente 5, 106, 107 können z.B. keramisches Material aufweisen. Ferner können mehrere Formen 2, 102, 103 bereitgestellt werden, die z.B. auch automatisch gewechselt werden können.
Zum effektiven Erhitzen, S3, des Endes 50, 60, 61, 62, 63 kann z.B. eine Laserquelle oder Lichtbogenquelle 4, 105 genutzt werden, die einen Laserstrahl 10 in den Schmelzraum 3, 104 sendet. Während dem Formen des Endes 50, 60, 61, 62, 63 der Leitung 51, 65, 66, 67, 68 kann diese gegen ein Herausrutschen aus dem Schmelzraum 3, 104 fixiert werden. Gleichzeitig kann die Leitung 51, 65, 66, 67, 68 während dem Formen weiter in den Schmelzraum 3, 105 gefördert werden, um z.B. eine ausreichende Menge Material in dem Schmelzraum 3, 105 bereitzustellen.
Besteht die Leitung 51, 65, 66, 67, 68 aus reinem Kupfer, ist das Ende 50, 60, 61, 62, 63 der Leitung 51, 65, 66, 67, 68 relativ weich. Um die Eigenschaften des Endes 50, 60, 61, 62, 63 zu verändern, kann dem Schmelzraum 3, 104 während dem Schmelzen ein vorgegebenes Material 118, 121 zugeführt werden. Beispielsweise kann so eine Kupfer-Magnesium Legierung hergestellt werden, die eine höhere Härte aufweist, als pures Kupfer. Dieses zusätzliche Material 118, 119 kann z.B. in Form eines Drahts 118 in den Schmelzraum 3, 104 geschoben werden, oder als Pulver 119 in diesen geblasen werden. Während dem Schmelzen kann dem Schmelzraum 3, 104 beispielsweise ein Schutzgas 124 zugeführt werden, welches z.B. verhindert, dass die Schmelze oxidiert.
Kann die gewünschte Form des Endes 50, 60, 61, 62, 63 nicht alleine durch ein Schmelzen in dem Schmelzraum 3, 104 hergestellt werden, kann nach dem Verfestigen des Endes 50, 60, 61, 62, 63 ein entsprechendes Warmumformen vorgesehen werden. Verbleiben nach dem Formen des Endes 50, 60, 61, 62, 63 Grate an dem Ende 50, 60, 61, 62, 63, können diese z.B. mit dem Laser 4, 105 abgebrannt oder mit den Formelementen 5, 106, 107 verpresst werden.
4 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung 100. Die Vorrichtung 100 basiert auf der Vorrichtung 1 und wurde um weitere Elemente ergänzt. So ist die Form 102 gemeinsam mit der Form 103 auf einer Wechselreinrichtung 122 gelagert. Die Wechselreinrichtung 122 kann z.B. ein Gussformrevolver sein, an welchem mehrere Formen 102, 103 angeordnet sind. So können für unterschiedliche gewünschte Geometrien des Endes 50 bzw. unterschiedliche Leitungsdurchmesser jeweils entsprechende Formen 102, 103 bereitgestellt werden.
Bei der Vorrichtung 100 ist eine Haltevorrichtung 108 mit zwei Klemmen 109, 110 bzw. Klemmbacken eingangsseitig an der Form 102 angeordnet, also am Eingang zu dem Schmelzraum 104. Die Leitung 51 wird von der Haltevorrichtung 108 mit den zwei Klemmen 109, 110 bzw. Klemmbacken gehalten, sodass sie nicht aus dem Schmelzraum 104 rutschen kann. Ferner ist eine Vorschubvorrichtung 111 vorgesehen, die während dem Formen des Endes 50 die Leitung 51 weiter in den Schmelzraum 104 befördern kann. Lediglich beispielhaft weist die Vorschubvorrichtung 111 zwei angetriebene Rollen 112, 113 auf, welche die Leitung 51 fördern. So kann weiteres Material bereitgestellt werden, wenn das bereits in dem Schmelzraum 104 befindliche Ende 50 nicht genügend Material aufweist, um den Schmelzraum 104 auszufüllen.
Die Vorrichtung 100 weist ferner zwei Materialzuführungen 114, 115 auf. Die Materialzuführung 114 fördert einen Draht 118 durch einen Kanal 119 seitlich in den Schmelzraum 104. Um den Draht 118 zu fördern sind ebenfalls lediglich beispielhaft zwei angetriebene Rollen 116, 117 vorgesehen. Die zweite Materialzuführung 115 weist dagegen eine Düse 120 auf, um ein Pulver 121 in den Schmelzraum 104 einzublasen.
Die Materialzuführungen 114, 115 können dazu genutzt werden, das gleiche Material in den Schmelzraum 104 zu fördern, aus welchem das Ende 50 besteht, also z.B. Kupfer. Sie können also alternativ zu der Vorschubvorrichtung 111 genutzt werden. Zumindest eine der Materialzuführungen 114, 115 kann aber auch ein zweites Material in den Schmelzraum 104 einbringen, sodass aus dem Material des Endes 50 und dem weiteren Material eine Legierung entsteht. Beispielsweise kann so eine Kupfer-Magnesium Legierung erzeugt werden, die deutlich härter ist, als Kupfer alleine.
Schließlich weist die Vorrichtung 100 eine Gaszuführung 123 auf, die ein Gas 124, z.B. ein Schutzgas, in den Schmelzraum 104 einblasen kann. Das Schutzgas 124 kann z.B. eine Oxidation des geschmolzenen Endes 50 verhindern. Inerte und aktive Gase können die flüssige Schmelze vor Oxidation durch Luftsauerstoff schützen. Beide Gasearten können ferner die Oberflächenspannung erhöhen oder herabsetzen, je nach Zusammensetzung oder Reinheit. Aktive Gase können ferner eine Erhöhung der Ab/Aufschmelzleistung oder Lichtbogenenergie begünstigen.
Die Vorrichtung 100 nutzt ebenfalls einen Laser 105 als Wärmequelle. Es versteht sich, dass aber zusätzlich oder alternativ z.B. Heizdrähte in der Form 102 eingelassen sein können oder eine Gasflamme zum Erhitzen des Endes 50 genutzt werden kann.
An die eigentliche Urformung des Endes 50 können sich weitere Bearbeitungsschritte anschließen. Beispielsweise kann eine Kontaktzuführung (nicht dargestellt) einen elektrischen Kontaktanschluss in den Schmelzraum 104 einführen, der z.B. mit dem Ende 50 verschweißt werden kann.
5 zeigt lediglich beispielhaft vier unterschiedliche Leitungsenden, die mit Hilfe der Vorrichtungen 1, 100 hergestellt werden können. Es versteht sich, dass beliebige weitere Geometrien möglich sind.
Die Leitung 65 weist ein Ende 60 mit einer zylindrischen, runden Form auf. Die Leitung 66 dagegen weist ein quaderförmiges Ende 61 auf. Die Enden 60, 61 können z.B. zur weiteren Kontaktierung mittels Schweißen, Pressen, Schraubklemmen oder dergleichen genutzt werden.
Das Ende 62 der Leitung 67 dagegen ist pfeilförmig mit drei hintereinander angeordneten Spitzen ausgebildet. Das Ende 62 weist folglich Hinterschneidungen auf, die dieses z.B. gegen ein herausrutschen aus einem weiblichen Steckkontakt sichern können. Diese Form eignet sich daher insbesondere zur direkten Kontaktierung mit einem entsprechenden weiblichen Steckkontakt. Dies gilt auch für das Ende 63 der Leitung 68, welches eine Kugel bzw. einen Tropfen oder ein Oval an seiner Spitze trägt. Diese Kugel kann z.B. auch von einem weiblichen Steckkontakt eingeklemmt werden, wodurch das Ende 63 gegen ein herausrutschen gesichert wird.
Da es sich bei der vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren um Ausführungsbeispiele handelt, können sie in üblicher Weise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind die mechanischen Anordnungen und die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander lediglich beispielhaft.
Bezugszeichenliste

1, 100: Vorrichtung
2, 102, 103: Form
3, 104: Schmelzraum
4, 105: Wärmequelle
5, 106, 107: Formelement
6, 7: Öffnung
8, 9: Stift
10: Laserstrahl
108: Haltevorrichtung
109, 110: Klemmen
111: Vorschubvorrichtung
112, 113: Rollen
114, 115: Materialzuführung
116, 117: Rollen
118: Draht
119: Kanal
120: Düse
121: Pulver
122: Wechseleinrichtung
123: Gaszuführung
124: Gas
50, 60, 61, 62, 63: Ende
51, 65, 66, 67, 68: Leitung
S1–S3: Verfahrensschritte

Claims

Vorrichtung (1, 100) zum Formen eines Endes (50, 60, 61, 62, 63) einer Leitung (51, 65, 66, 67, 68), mit: einer Form (2, 102, 103), welche einen Schmelzraum (3, 104) umschließt und ausgebildet ist, das Ende (50, 60, 61, 62, 63) der Leitung (51, 65, 66, 67, 68) aufzunehmen; und einer Wärmequelle (4, 105), welche ausgebildet ist, das Ende (50, 60, 61, 62, 63) der Leitung (51, 65, 66, 67, 68) in der Form (2, 102, 103) über dessen Schmelztemperatur zu erhitzen.
Vorrichtung (1, 100) nach Anspruch 1, wobei die Form (2, 102, 103) eine Mehrzahl von Formelementen (5, 106, 107) aufweist, welche zusammengefügt in ihrem Inneren den Schmelzraum (3, 104) ausbilden, und wobei die Formelemente (5, 106, 107) insbesondere keramisches Material aufweisen.
Vorrichtung (1, 100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Wärmequelle (4, 105) als Laserquelle ausgebildet ist, welche einen Laserstrahl (10) in den Schmelzraum (3, 104) sendet.
Vorrichtung (1, 100) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Haltevorrichtung (108), welche ausgebildet ist, die Leitung (51, 65, 66, 67, 68) während dem Formen des Endes (50, 60, 61, 62, 63) der Leitung (51, 65, 66, 67, 68) gegen ein Herausrutschen aus dem Schmelzraum (3, 104) zu fixieren.
Vorrichtung (1, 100) nach Anspruch 4, wobei die Haltevorrichtung (108) eine Vorschubvorrichtung (111) aufweist, welche ausgebildet ist, die Leitung (51, 65, 66, 67, 68) während dem Formen weiter in den Schmelzraum (3, 104) zu fördern.
Vorrichtung (1, 100) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Materialzuführung (114, 115), welche ausgebildet ist, dem Schmelzraum (3, 104) während dem Formen des Endes (50, 60, 61, 62, 63) der Leitung (51, 65, 66, 67, 68) ein vorgegebenes Material (118, 121) zuzuführen.
Vorrichtung (1, 100) nach Anspruch 6, wobei die Materialzuführung (114, 115) ausgebildet ist, einen Draht (118) des vorgegebenen Materials mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit in den Schmelzraum (3, 104) zu fördern und/oder ein Pulver (119) des vorgegebenen Materials mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit in den Schmelzraum (3, 104) zu fördern.
Vorrichtung (1, 100) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Warmumformungseinrichtung, welche ausgebildet ist, nach dem erhitzen des Endes (50, 60, 61, 62, 63) der Leitung (51, 65, 66, 67, 68) über dessen Schmelztemperatur das Ende (50, 60, 61, 62, 63) in eine vorgegebene geometrische Form zu bringen.
Vorrichtung (1, 100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Schmelzraum (3, 104) und/oder die Warmumformungseinrichtung eine vorgegebene innere Geometrie aufweist, insbesondere eine zylindrische Geometrie und/oder eine Pfeil-Geometrie und/oder eine rechteckige Geometrie und/oder ein Geometrie mit Hinterschneidungen.
Vorrichtung (1, 100) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Wechseleinrichtung (122), welche eine Anzahl von Formen (2, 102, 103) aufweist und ausgebildet ist, steuerbar eine der Formen (2, 102, 103) für das Formen des Endes (50, 60, 61, 62, 63) der Leitung (51, 65, 66, 67, 68) bereitzustellen.
Vorrichtung (1, 100) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Abisoliereinrichtung, welche ausgebildet ist, das Ende (50, 60, 61, 62, 63) der Leitung (51, 65, 66, 67, 68) vor dem Formen abzuisolieren.
Vorrichtung (1, 100) nach einem der vorherigen Ansprüche 3 bis 11, wobei der Laser (4, 105) ausgebildet ist, nach dem Formen des Endes (50, 60, 61, 62, 63) der Leitung (51, 65, 66, 67, 68) Grate an dem Ende (50, 60, 61, 62, 63) der Leitung (51, 65, 66, 67, 68) zu entfernen.
Vorrichtung (1, 100) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Gaszuführung (123), welche ausgebildet ist, dem Schmelzraum (3, 104) ein Schutzgas (124) zuzuführen.
Vorrichtung (1, 100) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Kontaktzuführung, welche ausgebildet ist, dem Ende (50, 60, 61, 62, 63) der Leitung (51, 65, 66, 67, 68) ein Kontaktelement zuzuführen und das Ende (50, 60, 61, 62, 63) der Leitung (51, 65, 66, 67, 68) mit dem Kontaktelement zu verbinden.
Verfahren zum Formen eines Endes (50, 60, 61, 62, 63) einer Leitung (51, 65, 66, 67, 68), aufweisend die Schritte: Bereitstellen (S1) eines Schmelzraums (3, 104); Einführen (S2) eines Endes (50, 60, 61, 62, 63) der Leitung (51, 65, 66, 67, 68) in den Schmelzraum (3, 104); und Erhitzen (S3) des Endes (50, 60, 61, 62, 63) der Leitung (51, 65, 66, 67, 68) in dem Schmelzraum (3, 104) über dessen Schmelztemperatur hinaus.