DE102016218308B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer geprüften Schweißverbindung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer geprüften Schweißverbindung zwischen zwei Kontaktpartnern (11, 12), die in einer Schweißebene S miteinander verbunden sind, wobei die Vorrichtung benachbart einem Verdichtungsraum (10) einen Prüfkopf (26) aufweist, der mit einer Zustelleinrichtung zur Zustellung des Prüfkopfs (26) in Richtung einer zur Schweißebene S im Wesentlichen orthogonalen Zustellachse (33) versehen ist, und eine Gegenfläche (15) zur Anlage des unteren Kontaktpartners (11) in Richtung der Zustellachse (33) dient, wobei der Prüfkopf (26) aus einer Position unterhalb des Verdichtungsraums (10) in eine Position innerhalb des Verdichtungsraums (10) überführbar ist, derart, dass der Prüfkopf (26) in einem Prüfmodus der Vorrichtung zur Beaufschlagung des oberen Kontaktpartners (12) der zuvor hergestellten Schweißverbindung mit einer im Wesentlichen orthogonal zur Schweißebene S gerichteten Druckkraft innerhalb des geöffneten Verdichtungsraums (25) angeordnet ist, und der Prüfkopf (26) in einem Schweißmodus der Vorrichtung zur Herstellung der Schweißverbindung außerhalb des Verdichtungsraums (25) angeordnet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer geprüften Schweißverbindung zwischen zwei Kontaktpartnern, die in einer Schweißebene miteinander verbunden sind, umfassend einen Verdichtungsraum zur Aufnahme der Kontaktpartner, wobei der Verdichtungsraum in einer ersten Achsenrichtung an zwei einander gegenüberliegenden Seiten durch eine Arbeitsfläche einer Ultraschallschwingungen übertragenden Sonotrode und eine Gegenfläche einer Gegenelektrode sowie in einer zweiten Achsenrichtung an zwei einander gegenüberliegenden Seiten durch Begrenzungsflächen von einander gegenüberliegenden Begrenzungselementen begrenzt ist, und zumindest ein Begrenzungselement als Seitenschieberelement ausgebildet ist, das mittels einer Zustelleinrichtung gegenüber der Gegenelektrode verfahrbar ausgebildet ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer geprüften, in einer Schweißebene zwischen zwei Kontaktpartnern hergestellten Schweißverbindung.
  • Vorrichtungen der eingangs genannten Art werden bei der Anmelderin zur Herstellung einer nachfolgend als Terminalverbindung bezeichneten Schweißverbindung zwischen einem Anschlussende eines Drahtleiters und einer regelmäßig als Blechteil ausgebildeten, fachterminologisch häufig als Terminal bezeichneten Anschlusseinrichtung eingesetzt. Dabei bilden das Anschlussende des Drahtleiters und die Anschlusseinrichtung Kontaktpartner der Terminalverbindung, die in einer Schweißebene mittels der Ultraschweißverbindung miteinander verbunden sind.
  • Das Anschlussende des Drahtleiters kann dabei unmittelbar durch die Litze des Drahtleiters gebildet sein, die sich während der Ultraschallbeaufschlagung durch die Sonotrode in der Schweißebene flächig an eine Kontaktfahne der Anschlusseinrichtung anschmiegt, oder auch durch ein ebenfalls als Blechteil ausgebildetes Kontaktflächenelement, das zur Ausbildung des Anschlussendes des Drahtleiters vor Herstellung der Schweißverbindung mit der Litze des Drahtleiters verbunden wird. In diesem Fall sind beide Kontaktpartner aus einem Blechteil gebildet.
  • Zur Herstellung geprüfter Schweißverbindungen ist es aus der DE 10 2014 013 452 A1 bekannt, während der Herstellung der Schweißverbindung im Verdichtungsraum die Prozessparameter oder auch die Geometrie der im Verdichtungsraum hergestellten Verbindungsanordnung in-situ zu überprüfen und bei Detektierung von Fehlern, also beispielsweise bei Überschreitung definierter Grenzwerte, automatisch eine Messereinrichtung zu aktivieren, um durch Abtrennen des Drahtleiters von dem Terminal eine nachfolgende Verwendung des fehlerhaft mit dem Terminal verschweißten Drahtleiters unmöglich zu machen.
  • Alternativ oder auch in Kombination mit der vorgenannten in-situ Überprüfung der Schweißverbindung mittels Überwachung von Prozessparametern oder der beim Schweißvorgang hergestellten Geometrie der Verbindungsanordnung werden bei Terminalverbindungen, bei denen das Anschlussende eines Drahtleiters mit einem Terminal verschweißt ist, zumindest Stichprobenartig mechanische Belastungstests der Verbindungsanordnung durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Terminalverbindung auch den bei der bestimmungsgemäßen Verwendung der Terminalverbindung auftretenden mechanischen Belastungen Stand hält. Hierzu werden die Terminalverbindungen einem Schertest unterzogen, bei dem die Kontaktpartner in der Schweißebene und quer zur Längserstreckung des Drahtleiters mit einer Scherkraft beaufschlagt werden. Diese Tests werden bislang nachfolgend der Durchführung des Schweißvorgangs und nach Entfernung der im Schweißvorgang hergestellten Verbindunganordnung aus dem Verdichtungsraum durchgeführt. Hiermit ist ein zusätzliches Handling der Terminalverbindung verbunden, sodass wegen des damit verbundenen Aufwands in der Praxis nur relativ wenige Terminalverbindungen einer Losgröße geprüft werden.
  • Aus der DE 103 50 809 B3 ist ein Verfahren zum Verschweißen von elektrischen Leitern bekannt, bei dem nach dem Verschweißen der Leiter der Verdichtungsraum zumindest bereichsweise geöffnet und so dann ein Ultraschallimpuls auf die verschweißten Leiter zur Druckbeaufschlagung der Verschweißung aufgebracht wird. Aufgrund der Druckbeaufschlagung bei gleichzeitig bereichsweise geöffnetem Verdichtungsraum ergibt sich eine mehr oder weniger große Ausweichbewegung des Schweißknotens, so dass eine Wegänderung der Gegenelektrode oder des Amboss, die als Prüfkriterium gemessen werden kann.
  • Aus der DE 103 59 368 A1 ist ein Verfahren zum Verschweißen von elektrischen Leitern bekannt, bei dem nach dem Verschweißen der Leiter der Verdichtungsraum druckentlastet wird und Ultraschall auf die verschweißten Leiter aufgebracht wird. Als Prüfkriterium für die Güte der Verschweißung wird die Aufweitung des Verdichtungsraums gemessen.
  • Aus der DE 10 2004 012 098 B3 ist ein Verfahren zur Qualitätskontrolle beim Ultraschallschweißen von Folienleitern bekannt, bei dem beim Ultraschallschweißen im Sinne einer Frequenz- und Signalanalyse die Ultraschallschwingungen überwacht werden.
  • Die DE 10 2010 050 387 A1 beschreibt ein Verfahren zum Überwachen und Steuern eines Vibrationsschweißsystems während eines Vibrationsschweißprozesses, bei dem als Prüfkriterium für die Güte der geschweißten Fügestelle die sensorischen Daten während der Bildung der Fügestelle mittels Sensoren erfasst werden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren vorzuschlagen, das die Durchführung mechanischer Tests an Terminalverbindungen vereinfacht.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe weist die erfindungsgemäße Vorrichtung die Merkmale des Anspruchs 1 auf.
  • Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung benachbart dem Verdichtungsraum einen Prüfkopf auf, der mit einer Zustelleinrichtung zur Zustellung des Prüfkopfs in Richtung einer zur Schweißebene S im Wesentlichen orthogonalen Zustellachse versehen ist, und die Gegenfläche dient zur Anlage des unteren Kontaktpartners in Richtung der Zustellachse. Der Prüfkopf ist aus einer Position unterhalb des Verdichtungsraums in eine Position innerhalb des Verdichtungsraums überführbar, derart, dass der Prüfkopf in einem Prüfmodus der Vorrichtung zur Beaufschlagung des oberen Kontaktpartners der zuvor hergestellten Schweißverbindung mit einer im Wesentlichen orthogonal zur Schweißebene S gerichteten Druckkraft innerhalb des geöffneten Verdichtungsraums angeordnet ist, und der Prüfkopf in einem Schweißmodus der Vorrichtung zur Herstellung der Schweißverbindung außerhalb des Verdichtungsraums angeordnet ist.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht demnach die Durchführung der mechanischen Prüfung der Terminalverbindung noch während sich die Terminalverbindung im Verdichtungsraum befindet. Eine gesonderte Handhabung der Terminalverbindung zur Durchführung des mechanischen Tests ist demnach nicht notwendig. Vielmehr verbleibt die Terminalverbindung nach Durchführung des Schweißvorgangs an Ort und Stelle im Verbindungsraum und wird erst nach Durchführung des mechanischen Tests dem Verbindungsraum entnommen. Somit kann die Anzahl der tatsächlich überprüften Terminalverbindungen einer Losgröße wesentlich erhöht werden, ohne dass hiermit eine wesentliche Erhöhung der Fertigungszeit einer Losgröße verbunden wäre.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Gegenelektrode mit einem Zustellkanal zur Zustellung des Prüfkopfs mittels einer unterhalb der Gegenelektrode angeordneten Zustelleinrichtung versehen, so dass eine kompakte Anordnung des Prüfkopfs in unmittelbarer Nähe des Verdichtungsraums ermöglicht wird.
  • Besonders kompakt wird die Vorrichtung, wenn der Zustellkanal zur Aufnahme des Prüfkopfs dient und die Zustelleinrichtung an der Gegenelektrode angeordnet ist.
  • Vorzugsweise ist der Prüfkopf als Druckstange ausgebildet.
  • Um eine Anpassung des Prüfkopfs an unterschiedlich ausgebildete Kontaktpartner zu ermöglichen, kann der Prüfkopf mit einer austauschbaren Krafteinleitungseinrichtung versehen sein.
  • Zur Definition einer Prüfkraft ist es vorteilhaft, wenn der Prüfkopf mit einer Kraftmesseinrichtung versehen ist.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn benachbart dem Verdichtungsraum eine Bearbeitungseinrichtung angeordnet ist, die eine dem Prüfvorgang nachfolgende Bearbeitung eines mit einem Kontaktpartner verbundenen Drahtleiters oder eines mit dem Kontaktpartner verbundenen Terminals ermöglicht.
  • Vorzugsweise ist die Bearbeitungseinrichtung als Trenneinrichtung zum Durchtrennen des Drahtleiters ausgebildet, sodass für den Fall eines Versagens der Verbindungsanordnung im Schertest unmittelbar nachfolgend eine Durchtrennung des Drahtleiters zur Unbrauchbarmachung der Verbindungsanordnung erfolgen kann.
  • Ebenso vorteilhaft kann es sein, wenn die Bearbeitungseinrichtung als Umformeinrichtung zur Umformung des Terminals ausgebildet ist, sodass im Falle eines Versagens der Verbindungsanordnung im Drucktest eine Umformung des Terminals erfolgen oder unterbleiben kann, um die Verbindungsanordnung als unbrauchbar zu kennzeichnen.
  • Zur Lösung der der Erfindung zu Grunde liegenden Aufgabe weist das erfindungsgemäße Verfahren die Merkmale des Anspruchs 10 auf.
  • Erfindungsgemäß wird zur Durchführung eines dem Schweißvorgang nachfolgenden Prüfvorgangs ein Prüfkopf, der während des im Schweißmodus der Vorrichtung durchgeführten Schweißvorgangs, in dem der Verdichtungsraum durch die Sonotrode geschlossen ist, unterhalb des Verdichtungsraums angeordnet ist, in einem Prüfmodus der Vorrichtung, in dem der Verdichtungsraum geöffnet ist, in eine Position innerhalb des geöffneten Verdichtungsraums gebracht, wobei zur Durchführung des Prüfvorgangs der Prüfkopf durch eine im unteren Kontaktpartner angeordnete Prüföffnung hindurch gegen den oberen Kontaktpartner der in Schweißposition verbliebenen Schweißverbindung geführt und in Richtung einer im Wesentlichen orthogonalen Zustellachse des Prüfkopfs mit einer Druckkraft beaufschlagt wird, wobei der untere Kontaktpartner auf der Gegenfläche entgegen der Zustellrichtung des Prüfkopfs fixiert gehalten wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird der untere Kontaktpartner während der Beaufschlagung des oberen Kontaktpartners mit Druckkraft durch Kraftschluss mit dem Seitenschieberelement und dem gegenüberliegenden Begrenzungselement im Prüfmodus fixiert gehalten, so dass keine besonderen Halteeinrichtungen notwendig sind.
  • Wenn das Seitenschieberelement und das gegenüberliegende Begrenzungselement als Niederhalter wirken, derart, dass sich der untere Kontaktpartner während der Beaufschlagung des oberen Kontaktpartners mit Druckkraft mit gegenüberliegenden Rändern jeweils an dem Seitenschieberelement und dem Begrenzungselement abstützt, können sogar standardmäßig an einem Verdichtungsraum ausgebildete Seitenschieberelemente bzw. Begrenzungselemente als Halteeinrichtung verwendet werden.
  • Wenn zur Überführung des Verdichtungsraums vom Schweißmodus in den Prüfmodus das Seitenschieberelement und das gegenüberliegende Begrenzungselement in ihrer Relativanordnung entsprechend dem Schweißmodus verbleiben und zur Öffnung des Verdichtungsraums lediglich die Sonotrode gegenüber der Gegenelektrode verfahren wird, setzt die Funktion des Seitenschieberelements bzw. des Begrenzungselements als Niederhalter auch keine zusätzlichen Bewegungsabläufe voraus.
  • Wenn die Durchführung des Prüfvorgangs in Abhängigkeit von zumindest einem während des Schweißvorgangs ermittelten Prozessparameter erfolgt, kann die Prüfung unabhängig von einem festen Prüfraster, das beispielsweise eine definierte Prüffrequenz vorsieht, derart, dass jede x-te Terminalverbindung geprüft wird, immer dann erfolgen, wenn signifikante Abweichungen in einem Prozessparameter festgestellt werden. Derartige Prozessparameter können beispielsweise die Leistungsaufnahme der Sonotrode bzw. eines an die Sonotrode angeschlossenen Konverters, die Schweißzeit oder auch ein geometrischer Parameter der Schweißverbindung sein.
  • Vorzugsweise wird zur Durchführung des Prüfvorgangs eine Krafteinleitungseinrichtung des Prüfkopfs auf Anschlag gegen den Kontaktpartner verfahren, und anschließend erfolgt eine vorzugsweise kontinuierliche Erhöhung der auf den oberen Kontaktpartner ausgeübten Druckkraft.
  • Hierdurch wird es möglich, bei Erreichen einer vorgegebenen Prüfkraft die weitere Erhöhung der Druckkraft abzubrechen und nach zerstörungsfreier Prüfung die geprüfte Terminalverbindung dem Verdichtungsraum zu entnehmen und ihrer bestimmungsgemäßen weiteren Verwendung zuzuführen.
  • Wenn die Zustelleinrichtung des Prüfkopfs mit einer Wegmesseinrichtung versehen ist, derart, dass während der Erhöhung der Druckkraft der Zustellweg des Prüfkopfs gemessen wird, kann insbesondere in dem Fall, dass ein Kontaktpartner als Litze ausgebildet ist, eine Schlechtteildefinition der Terminalverbindung bei zu großer Komprimierbarkeit des Kontaktpartners, also etwa bei zu großer Abweichung von einen vorgegebenen Kraft-/Weg-Gradienten, erfolgen.
  • Unabhängig von dem zur Schlechtteildefinition bestimmten Parameter ist es zur Dokumentation des Prüfvorgangs und/oder des Prüfergebnisses von Vorteil, wenn parallel zum Prüfvorgang eine Dokumentation mit Speicherung der relevanten Daten und deren Zuordnung zur geprüften Terminalverbindung, insbesondere die Erstellung einer Logdatei, erfolgt.
  • Wenn bei Durchführung des Prüfvorgangs eine Kennzeichnung eines Kontaktpartners mit einem Prüfkennzeichen erfolgt, kann gleichzeitig mit Durchführung des Prüfvorgangs ein Nachweis für die erfolgte Prüfung ermöglicht werden.
  • Vorzugsweise erfolgt während des Prüfvorgangs eine Kraftmessung der durch den Prüfkopf aufgebrachten Kraft um im Falle eines Unterschreitens einer definierten Prüfkraft eine Durchtrennung eines mit dem Kontaktpartner verbundenen Drahtleiters mittels einer Trenneinrichtung.
  • Alternativ kann während des Prüfvorgangs eine Kraftmessung der durch den Prüfkopf aufgebrachten Scherkraft erfolgen und im Falle einer Unterschreitung einer als Sollwert definierten Prüfkraft die Umformung eines Kontaktpartners zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen dem Kontaktpartner und einem mit dem Kontaktpartner verbundenen Drahtleiter mittels einer auf den Kontaktpartner einwirkenden Umformeinrichtung unterbleiben.
  • Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung mit Erläuterung des mittels der Vorrichtung durchführbaren Verfahrens anhand der Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Vorrichtung zur Durchführung eines Ultraschallschweißvorgangs mit einem geschlossenen Verdichtungsraum;
  • 2 die in 1 dargestellte Vorrichtung mit geöffnetem Verdichtungsraum.
  • 1 zeigt einen Verdichtungsraum 10 einer Vorrichtung zur Durchführung eines Ultraschallschweißvorgangs. Der Verdichtungsraum 10 nimmt während der Durchführung des Schweißvorgangs einen unteren Kontaktpartner 11 sowie einen oberen Kontaktpartner 12 auf und ist in einer hier durch die Z-Achse definierten ersten Achsenrichtung an zwei einander gegenüberliegenden Seiten durch eine Arbeitsfläche 13 einer hier senkrecht zur Zeichenebene in Richtung der Y-Achse mit Ultraschallschwingungen beaufschlagten Sonotrode 14 und einer Gegenfläche 15 einer als Amboss ausgebildeten Gegenelektrode 16 begrenzt.
  • In einer zweiten, hier durch die X-Achse definierten Achsenrichtung ist der Verdichtungsraum 10 von einander gegenüberliegenden Begrenzungsflächen 17, 18 von Begrenzungselementen begrenzt, die im Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels durch jeweils ein Seitenschieberelement 19, 20 gebildet sind, welche, wie insbesondere in 2 dargestellt, gegenüber der Gegenelektrode 16 in Richtung der X-Achse verfahrbar sind.
  • In dem in 1 dargestellten Schweißmodus, in dem sich die Kontaktpartner 11, 12 in definierter Anordnung aufeinanderliegend in Schweißposition befinden, ist der untere Kontaktpartner 11 in einer den Kontaktpartner 11 in Richtung der X-Achse fixierenden Ambossaufnahme 21 aufgenommen. Zwischen dem unteren Kontaktpartner 11 und der Arbeitsfläche 13 der Sonotrode 14 befindet sich der obere Kontaktpartner 12, der von der Sonotrode 14 mit definiertem Druck gegen den unteren Kontaktpartner 11 gedrückt wird. Die Relativposition des oberen Kontaktpartners 12 gegenüber dem unteren Kontaktpartner 11 wird im Schweißmodus durch die in Richtung der X-Achse gegen den oberen Kontaktpartner 12 verfahrenen Begrenzungsflächen 17, 18 der Seitenschieberelemente 19, 20 definiert. In dieser Relativanordnung der Kontaktpartner 11, 12 innerhalb des geschlossenen Verdichtungsraums 10 bewirkt eine Schwingungsbeaufschlagung der Sonotrode 14 ein Verschweißen der Kontaktpartner 11, 12 in einer zwischen den Kontaktpartnern 11, 12 ausgebildeten Schweißebene S.
  • Bei den in den 1 und 2 dargestellten Kontaktpartnern 11, 12 handelt es sich im vorliegenden Fall bei dem unteren Kontaktpartner 11 um ein Anschlussende eines aus Blech hergestellten Terminals, und bei dem oberen Kontaktpartner 12 um ein infolge der Druckbeaufschlagung durch die Sonotrode 14 im Querschnitt annähernd rechteckförmig verdichtetes Litzenende eines mit dem Terminal zur Herstellung einer Terminalverbindung 23 verbundenen hier nicht dargestellten Drahtleiters.
  • Wie 1 zeigt, ist unterhalb des Verdichtungsraums 10 eine Prüfeinrichtung 25 vorgesehen, die im vorliegenden Fall einen als Druckstange ausgebildeten Prüfkopf 26 aufweist, der mit einer hier nicht näher dargestellten Zustelleinrichtung versehen ist, die vorzugsweise an einer Unterseite 27 der als Amboss ausgeführten Gegenelektrode angeordnet ist und eine Zustellung 28 des Prüfkopfs 26 in Richtung einer Zustellachse 33 ermöglicht, die orthogonal zu der Gegenfläche 15 der Gegenelektrode 16 ausgerichtet ist. Der Prüfkopf 26 ist somit längsverschiebbar in einem in der Gegenelektrode 16 ausgebildeten Zustellkanal 34 aufgenommen.
  • 1 zeigt die Vorrichtung in einem Schweißmodus, in dem der Verdichtungsraum 10 geschlossen ist, also insbesondere die Sonotrode 14 gegen den oberen Kontaktpartner 12 verfahren ist, so dass durch eine Ultraschallbeaufschlagung der Sonotrode 14 eine Verschweißung der Kontaktpartner 11 und 12 in einer Schweißebene S erfolgen kann.
  • Wie 1 weiter zeigt, sind die im vorliegenden Fall jeweils als Seitenschieberelement 19, 20 ausgebildeten, verfahrbaren Begrenzungselemente 17, 18 zur Begrenzung des Verdichtungsraums 10 gegen den oberen Kontaktpartner 12 verfahren, derart, dass in Richtung der X-Achse jeweils ein Überstand zwischen den Seitenschieberelementen 19, 20 und einander gegenüberliegenden Rändern 29, 30 (2) des unteren Kontaktpartners 11 ausgebildet ist. Nach Beendigung des Schweißvorgangs erfolgt, wie in 2 dargestellt, eine Öffnung des Verdichtungsraums 10 durch eine Verfahrbewegung der Sonotrode 14 in Richtung der Z-Achse, wobei im vorliegenden Fall die Seitenschieberelemente 19, 20 ihre zur Durchführung des Schweißvorgangs in 1 dargestellte Relativpositionierung beibehalten.
  • Zur Überführung in einen Prüfmodus wird nun mittels der Zustelleinrichtung der Prüfkopf 26 aus der in 1 dargestellten Position unterhalb des Verdichtungsraums 10 in den geöffneten Verdichtungsraum 10 verfahren, derart, dass der Prüfkopf 26 mit einer am oberen Ende des Prüfkopfs 26 ausgebildeten Krafteinleitungseinrichtung 31 durch eine im unteren Kontaktpartner 11 als Durchgangsöffnung ausgebildete Prüföffnung 32 zur Anlage gegen den oberen Kontaktpartner 12 verfahren wird. Dabei wird mittels der Zustelleinrichtung längs der Zustellachse 33 eine Druckkraft auf den oberen Kontaktpartner 12 ausgeübt, die aufgrund der Abstützung des unteren Kontaktpartner 11 mit seinen Rändern 29, 30 an den mit Überstand die Ränder 29, 30 in X-Richtung überragenden Seitenschieberelementen 19, 20 als Trennkraft auf die Terminalverbindung wirkt.
  • In dem Fall, dass eine definierte Prüfkraft erreicht wird, ohne dass eine Trennung der Terminalverbindung 23 erfolgt, wird die Terminalverbindung 23 für gut befunden und die Terminalverbindung 23 kann nach vollständiger Öffnung des Verdichtungsraums 10 durch ein entsprechendes Verfahren der Seitenschieberelemente 19, 20 in Richtung der X-Achse dem Verdichtungsraum 10 entnommen und als Gutteil einer weiteren Verwendung beziehungsweise Verarbeitung zugeführt werden. Für den Fall, dass die definierte Prüfkraft nicht erreicht wird, also etwa eine zumindest bereichsweise Trennung der Schweißverbindung zwischen den Kontaktpartnern 11 und 12 der Terminalverbindung 23 erfolgt, wird die betreffende Terminalverbindung 23 für schlecht befunden und von einer weiteren Verarbeitung beziehungsweise Verwendung ausgeschlossen. Dabei kann noch vor der Entnahme der als Schlechtteil befundenen Terminalverbindung 23 aus dem Verdichtungsraum 10 – beispielsweise mittels einer unmittelbar benachbart dem Verdichtungsraum 10 angeordneten, hier nicht näher dargestellten Trenneinrichtung – eine Durchtrennung eines mit dem oberen Kontaktpartner 12 verbundenen Drahtleiters erfolgen, so dass eine Verwendung einer durch Unterschreiten der Prüfkraft als fehlerhaft erkannten Terminalverbindung 23 in jedem Fall verhindert wird.

Claims (19)

  1. Vorrichtung zur Herstellung einer geprüften Schweißverbindung zwischen zwei Kontaktpartnern (11, 12), die in einer Schweißebene S miteinander verbunden sind, umfassend einen Verdichtungsraum (10) zur Aufnahme der aufeinander angeordneten Kontaktpartner (11, 12), wobei der Verdichtungsraum (10) in einer ersten Achsenrichtung an zwei einander gegenüberliegenden Seiten durch eine Arbeitsfläche (13) einer Ultraschallschwingungen übertragenden Sonotrode (14) und eine Gegenfläche (15) einer Gegenelektrode (16) sowie in einer zweiten Achsenrichtung an zwei einander gegenüberliegenden Seiten durch Begrenzungsflächen (17, 18) von einander gegenüberliegenden Begrenzungselementen begrenzt ist, und zumindest ein Begrenzungselement als Seitenschieberelement (19, 20) ausgebildet ist, das mittels einer Zustelleinrichtung gegenüber der Gegenelektrode (16) verfahrbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung benachbart dem Verdichtungsraum (10) einen Prüfkopf (26) aufweist, der mit einer Zustelleinrichtung zur Zustellung des Prüfkopfs (26) in Richtung einer zur Schweißebene S im Wesentlichen orthogonalen Zustellachse (33) versehen ist, und die Gegenfläche (15) zur Anlage des unteren Kontaktpartners (11) in Richtung der Zustellachse (33) dient, wobei der Prüfkopf (26) aus einer Position unterhalb des Verdichtungsraums (10) in eine Position innerhalb des Verdichtungsraums (10) überführbar ist, derart, dass der Prüfkopf (26) in einem Prüfmodus der Vorrichtung zur Beaufschlagung des oberen Kontaktpartners (12) der zuvor hergestellten Schweißverbindung mit einer im Wesentlichen orthogonal zur Schweißebene S gerichteten Druckkraft innerhalb des geöffneten Verdichtungsraums (25) angeordnet ist, und der Prüfkopf (26) in einem Schweißmodus der Vorrichtung zur Herstellung der Schweißverbindung außerhalb des Verdichtungsraums (25) angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenelektrode (16) mit einem Zustellkanal (34) zur Zustellung des Prüfkopfs (26) mittels einer unterhalb der Gegenelektrode (16) angeordneten Zustelleinrichtung versehen ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustellkanal (34) zur Aufnahme des Prüfkopfs (26) dient und die Zustelleinrichtung an der Gegenelektrode (16) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkopf (26) als Druckstange ausgebildet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkopf (26) mit einer austauschbaren Krafteinleitungseinrichtung (31) versehen ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkopf (26) mit einer Kraftmesseinrichtung versehen ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart dem Verdichtungsraum (25) eine Bearbeitungseinrichtung angeordnet ist, die eine dem Prüfvorgang nachfolgende Bearbeitung eines mit einem Kontaktpartner (11, 12) verbundenen Drahtleiters oder eines mit dem Kontaktpartner verbundenen Terminals ermöglicht.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinrichtung als Trenneinrichtung zum Durchtrennen des Drahtleiters ausgebildet ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinrichtung als Umformeinrichtung zur Umformung des Terminals ausgebildet ist.
  10. Verfahren zur Herstellung einer geprüften, in einer Schweißebene S zwischen aufeinander angeordneten Kontaktpartnern (11, 12) hergestellten Schweißverbindung, wobei nachfolgend einem in einem Verdichtungsraum (10), der in einer ersten Achsenrichtung an zwei einander gegenüberliegenden Seiten durch eine Arbeitsfläche (13) einer Ultraschallschwingungen übertragenden Sonotrode (14) und eine Gegenfläche (15) einer Gegenelektrode (16) sowie in einer zweiten Achsenrichtung an zwei einander gegenüberliegenden Seiten durch Begrenzungsflächen (17, 18) von einander gegenüberliegenden Begrenzungselementen begrenzt ist, in einer Schweißposition der Kontaktpartner (11, 12) durchgeführten Schweißvorgang der Verdichtungsraum (10) geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung eines dem Schweißvorgang nachfolgenden Prüfvorgangs ein Prüfkopf (26), der während des im Schweißmodus der Vorrichtung durchgeführten Schweißvorgangs, in dem der Verdichtungsraum (10) durch die Sonotrode (14) geschlossen ist, unterhalb des Verdichtungsraums (10) angeordnet ist, in einem Prüfmodus der Vorrichtung, in dem der Verdichtungsraum (10) geöffnet ist, in eine Position innerhalb des geöffneten Verdichtungsraums (10) gebracht wird, wobei zur Durchführung des Prüfvorgangs der Prüfkopf (26) durch eine im unteren Kontaktpartner (11) angeordnete Prüföffnung (32) hindurch gegen den oberen Kontaktpartner (12) der in Schweißposition verbliebenen Schweißverbindung geführt und in Richtung einer im Wesentlichen orthogonalen Zustellachse (33) des Prüfkopfs (26) mit einer Druckkraft beaufschlagt wird, wobei der untere Kontaktpartner (11) auf der Gegenfläche (15) entgegen der Zustellrichtung des Prüfkopfs (26) fixiert gehalten wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Kontaktpartner (11) während der Beaufschlagung des oberen Kontaktpartners (12) mit Druckkraft durch Kraftschluss mit dem Seitenschieberelement (19, 20) und dem gegenüberliegenden Begrenzungselement im Prüfmodus fixiert gehalten wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Seitenschieberelement (19, 20) und das gegenüberliegende Begrenzungselement als Niederhalter wirken, derart, dass sich der untere Kontaktpartner (11) während der Beaufschlagung des oberen Kontaktpartners (12) mit Druckkraft mit gegenüberliegenden Rändern (29, 30) jeweils an dem Seitenschieberelement (19, 20) und dem Begrenzungselement abstützt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überführung des Verdichtungsraums (10) vom Schweißmodus in den Prüfmodus das Seitenschieberelement (19, 20) und das gegenüberliegende Begrenzungselement in ihrer Relativanordnung entsprechend dem Schweißmodus verbleiben und zur Öffnung des Verdichtungsraums (10) lediglich die Sonotrode (14) gegenüber der Gegenelektrode (16) verfahren wird.
  14. Verfahren nach Anspruch einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung des Prüfvorgangs in Abhängigkeit von zumindest einem während des Schweißvorgangs ermittelten Prozessparameter erfolgt.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Prüfvorgangs eine Krafteinleitungseinrichtung (31) des Prüfkopfs (26) auf Anschlag gegen den oberen Kontaktpartner (12) verfahren wird, und anschließend eine Erhöhung der auf den oberen Kontaktpartner (12) ausgeübten Druckkraft erfolgt.
  16. Verfahren nach 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustelleinrichtung des Prüfkopfs (26) mit einer Wegmesseinrichtung versehen ist, derart, dass während der Erhöhung der Druckkraft der Zustellweg des Prüfkopfs (26) gemessen wird.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei Durchführung des Prüfvorgangs eine Kennzeichnung des oberen Kontaktpartners (12) mit einem Prüfkennzeichen erfolgt.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass während des Prüfvorgangs eine Kraftmessung der durch den Prüfkopf (26) aufgebrachten Druckkraft und/oder eine Wegmessung des Zustellwegs des Prüfkopfs (26) erfolgt, und im Falle einer Unterschreitung einer als Sollwert definierten Prüfkraft oder Überschreitung eines als Maximalweg definierten Zustellwegs eine Durchtrennung eines mit einem Kontaktpartner (11, 12) verbundenen Drahtleiters mittels einer Trenneinrichtung erfolgt.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass während des Prüfvorgangs eine Kraftmessung der durch den Prüfkopf (26) aufgebrachten Druckkraft und/oder eine Wegmessung des Zustellwegs des Prüfkopfs (26) erfolgt, und im Falle einer Unterschreitung einer als Sollwert definierten Prüfkraft oder Überschreitung eines als Maximalweg definierten Zustellwegs eine Umformung eines Kontaktpartners (11, 12) zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen dem Kontaktpartner und einem mit dem Kontaktpartner verbundenen Drahtleiter (22) mittels einer auf den Kontaktpartner (11, 12) einwirkenden Umformeinrichtung unterbleibt.
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