DE102017126533B3 - Method and device for embossing components - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Prägen von Bauteilen bei dem zunächst ein Anschlussbereich eines Verbindungselements an ein Kontaktelement angelegt wird und anschließend der Anschlussbereich mit dem Kontaktelement stoffschlüssig verbunden wird. Während des stoffschlüssigen Verbindens wird mittels des Verbindungswerkszeugs die Oberfläche des Anschlussbereichs alphanummerisch geprägt.Method for embossing components in which initially a connection region of a connection element is applied to a contact element and then the connection region is materially connected to the contact element. During the material-locking connection, the surface of the connection region is embossed alphanumerically by means of the connection tool.
Description
Der Gegenstand betrifft ein Verfahren sowie ein Werkzeug zum Prägen von Bauteilen.The subject matter relates to a method and a tool for embossing components.
Das Prägen von Bauteilen, insbesondere von elektrischen Bauteilen, ist bekannt. So ist aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift
Aus der
Es hat sich jedoch gezeigt, dass eine solche Prägung, insbesondere in kleinen Bauräumen, nicht immer sichtbar ist. Insbesondere ist nicht immer der Teil der Isolation zu sehen, in den die Prägung eingebracht wurde. Daher wäre es von Vorteil, wenn eine Prägung in den unmittelbaren Bereich der Verbindungsstelle eingebracht werden könnte.However, it has been shown that such embossing, especially in small spaces, is not always visible. In particular, the part of the insulation into which the embossing was introduced can not always be seen. Therefore, it would be advantageous if an embossing could be introduced in the immediate area of the joint.
Wenn dies jedoch in einem separaten Schritt erfolgt, so ist dies aufwändig und führt zu einer Verringerung der Taktzeiten sowie zu einem höheren Maschineneinsatz.However, if this is done in a separate step, this is costly and leads to a reduction in cycle times and a higher machine use.
Aus diesem Grunde lag dem Gegenstand die Aufgabe zugrunde, Bauteile in einer besonders einfachen Weise derart zu prägen, dass die Prägung stets sichtbar ist. For this reason, it was the object of the invention to emboss components in a particularly simple manner such that the embossing is always visible.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung nach Anspruch 11 gelöst.This object is achieved by a method according to claim 1 and an apparatus according to claim 11.
Die Erfinder haben erkannt, dass trotz des Einbringens einer Prägung während des stoffschlüssigen Verbindens die Verbindung zwischen den Verbindungspartnern nicht geschwächt wird. Vielmehr können alle Prozessparameter, insbesondere Schweißparameter unverändert bleiben. Lediglich die Oberfläche des Verbindungswerkzeugs führt eine zusätzliche, alphanummerische Prägung der Verbindung zu. Dabei wird die Verbindungsenergie, insbesondere die Schweißenergie in die Fügestelle zwischen den beiden Verbindungsteilen, also Verbindungselement und Kontaktelement, eingeprägt. Gleichzeitig wird die der Fügestelle abgewandte Oberfläche des Anschlussbereiches des Verbindungselements alphanummerisch geprägt.The inventors have recognized that despite the introduction of an embossment during the cohesive connection, the connection between the connection partners is not weakened. Rather, all process parameters, in particular welding parameters remain unchanged. Only the surface of the connection tool leads to an additional, alphanumeric stamping of the connection. In this case, the connection energy, in particular the welding energy in the joint between the two connecting parts, ie connecting element and contact element, impressed. At the same time, the surface of the connection region of the connecting element facing away from the joint is embossed alphanumerically.
Dadurch, dass die Prägung unmittelbar im Anschlussbereich ist, ist diese bei der Verwendung der miteinander verbundenen Teile immer sichtbar. Darüber hinaus ist kein zusätzlicher Prozessschritt notwendig, um die alphanummerische Prägung herzustellen. Vielmehr wird diese unmittelbar während des Fügens eingebracht.The fact that the embossing is directly in the connection area, this is always visible when using the interconnected parts. In addition, no additional process step is necessary to produce the alphanumeric character. Rather, this is introduced directly during the joining.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Verbindungswerkzeugs zumindest aus zwei Teilen gebildet ist. Die Teile können dabei insbesondere ein Anpressstempel und ein Gegenlager sein. Während des Fügens wird das Verbindungselement auf das Kontaktelement aufgelegt, die beiden Teile auf das Gegenlager aufgelegt und anschließend wird der Anpressstempel auf der dem Gegenlager gegenüberliegenden Seite auf die zu verbindenden Teile gedrückt. Hierbei erfolgt das Einbringen der Verbindungsenergie, insbesondere der Schweißenergie, zwischen die zu verbindenden Teile und gleichzeitig wird die Prägung auf die Oberfläche des Anschlussbereiches aufgebracht. Mittels des Anpressstempels wird die Schweißenergie in die Verbindung eingetragen. Die den zu verbindenden Teilen zugewandte Oberfläche des Anpressstempels ist so geformt, dass mit dieser die Prägung in der Oberfläche des Anschlussbereichs eingebracht werden kann. Somit bringt der Anpressstempel nicht nur die Verbindungsenergie auf, sondern gleichzeitig die Energie zum Prägen der Oberfläche des Anschlussbereichs.According to one embodiment, it is proposed that the connecting tool is formed at least from two parts. The parts can be in particular a pressure punch and an abutment. During joining, the connecting element is placed on the contact element, the two parts are placed on the abutment and then the pressing on the opposite side of the abutment is pressed onto the parts to be joined. In this case, the introduction of the bonding energy, in particular the welding energy, between the parts to be joined takes place and at the same time the embossing is applied to the surface of the connection region. By means of the Anpressstempels the welding energy is entered into the compound. The surface of the contact pressure stamp facing the parts to be joined is shaped in such a way that the embossing in the surface of the connection region can be introduced with it. Thus, the pressure punch not only brings the connection energy, but at the same time the energy for embossing the surface of the connection area.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Kontaktelement ein elektrischer Leiter. Das Kontaktelement ist dabei insbesondere ein Flachstück. Das Kontaktelement kann bevorzugt ein Flachleiter sein. Das Kontaktelement ist insbesondere ein elektrischer Leiter aus Vollmaterial oder ein elektrischer Leiter aus einer Litze. Das Kontaktelement ist insbesondere aus Aluminium oder einer Legierung hiervon gebildet. Auch kann das Kontaktelement ein bimetallisches Material sein, wobei im Bereich der Verbindung ein erstes Metall oder eine erste Metalllegierung vorgesehen sein kann und in einem von dem Verbindungsbereich entfernten Bereich ein zweites Metall oder Metalllegierung vorgesehen sein kann. Insbesondere eignet sich eine Kombination von Kupfer bzw. einer Kupferlegierung und Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung. Das Kontaktelement weist dabei insbesondere in dem Bereich, in dem das Verbindungselement aufgelegt wird, entweder eine Kupferoberfläche oder eine Aluminiumoberfläche auf und der Rest ist aus dem jeweils anderen Material gebildet.According to one embodiment, the contact element is an electrical conductor. The contact element is in particular a flat piece. The contact element may preferably be a flat conductor. The contact element is in particular an electrical conductor of solid material or an electrical conductor of a stranded wire. The contact element is formed in particular from aluminum or an alloy thereof. The contact element may also be a bimetallic material, wherein a first metal or a first metal alloy may be provided in the region of the connection and a second metal or metal alloy may be provided in a region remote from the connection region. In particular, a combination of copper or a copper alloy and aluminum or an aluminum alloy is suitable. The contact element has, in particular in the region in which the connecting element is placed on either a copper surface or an aluminum surface and the rest is formed from the respective other material.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Verbindungselement ein elektrischer Leiter ist. Insbesondere ist das Verbindungselement ein mit einer Isolation beschichteter Leiter. Das Verbindungselement ist im Anschlussbereich von der Isolation befreit. Somit kann der metallische Bereich des Leiters im Anschlussbereich freigelegt und auf das Kontaktelement aufgelegt werden.According to one embodiment, it is proposed that the connecting element is an electrical conductor. In particular, the connecting element is a conductor coated with an insulation. The connection element is in the connection area freed from isolation. Thus, the metallic region of the conductor can be exposed in the connection region and placed on the contact element.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Verbindungselement ein Flachleiter, insbesondere ein flacher Gewebeleiter ist.According to one embodiment, it is proposed that the connecting element is a flat conductor, in particular a flat fabric conductor.
Das Verbindungselement ist bevorzugt aus Kupfer oder eine Kupferlegierung bzw. Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet. Insbesondere ist das Verbindungselement aus einem gleichen oder ähnlichen Metall gebildet, wie die Oberfläche des Kontaktelements im Bereich der Verbindung. Somit ist im Bereich der Verbindung bevorzugt ein im Wesentlichen sortenreiner Übergang ermöglicht.The connecting element is preferably formed from copper or a copper alloy or aluminum or an aluminum alloy. In particular, the connecting element is formed of a same or similar metal as the surface of the contact element in the region of the connection. Thus, in the region of the connection preferably a substantially sorted transition is possible.
Insbesondere ist das Verbindungselement aus Kupfer bzw. einer Kupferlegierung und das Kontaktelement aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Insbesondere hat das Verbindungselement ein höheres Elastizitätsmodul als das Kontaktelement. In diesem Fall wäre ein nachträgliches Prägen der Verbindung problematisch, da dann insbesondere das Kontaktelement, welches ein geringeres Elastizitätsmodul hat, ggf. auch plastisch verformt würde. Wird das Prägen während der Verbindung, insbesondere unter Verwendung von Teilen der Verbindungsenergie in das Verbindungselement eingebracht, so kann auch das Verbindungsteil plastisch verformt werden, welches das höhere Elastizitätsmodul hat, hier das Kupfer bzw. die Kupferlegierung.In particular, the connecting element is made of copper or a copper alloy and the contact element made of aluminum or an aluminum alloy. In particular, the connecting element has a higher modulus of elasticity than the contact element. In this case, a subsequent embossing of the connection would be problematic because then in particular the contact element, which has a lower modulus of elasticity, if necessary, would also be plastically deformed. If embossing is introduced into the connecting element during the connection, in particular using parts of the connecting energy, the connecting part which has the higher modulus of elasticity, here the copper or the copper alloy, can also be plastically deformed.
Sowohl das Kontaktelement als auch das Verbindungselement haben eine Längserstreckung entlang einer Längsachse. Die Verbindung zwischen dem Kontaktelement und dem Verbindungselement wird insbesondere so hergestellt, dass die Längsachsen zueinander parallel sind. Auch ist es möglich, dass die Längsachse des Verbindungselements winklig, insbesondere senkrecht zur Längsachse des Kontaktelements steht. Dies ist insbesondere von Relevanz hinsichtlich der Prägung als auch der Lesbarkeit der Prägung. Die Prägung wird insbesondere so aufgebracht, dass die Achse der Schrift der Prägung senkrecht zur Längsachse des Verbindungselements verläuft.Both the contact element and the connecting element have a longitudinal extent along a longitudinal axis. The connection between the contact element and the connecting element is in particular produced so that the longitudinal axes are parallel to one another. It is also possible that the longitudinal axis of the connecting element is angled, in particular perpendicular to the longitudinal axis of the contact element. This is of particular relevance with regard to the embossing as well as the legibility of the embossing. The embossing is applied in particular so that the axis of the font of the embossing runs perpendicular to the longitudinal axis of the connecting element.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Anschlussbereich und das Kontaktelement mittels Ultraschallschweißen oder Widerstandsschweißen verschweißt werden. In diesem Fall ist der Anpressstempel insbesondere als Sonotrode gebildet und das Gegenlager als Amboss.According to one embodiment, it is proposed that the connection region and the contact element are welded by means of ultrasonic welding or resistance welding. In this case, the pressure punch is formed in particular as a sonotrode and the anvil as anvil.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Prägung eine Prägetiefe von weniger als 5% der Materialstärke des Verbindungselementes aufweist. Bevorzugt weist die Prägung eine Prägetiefe von weniger als 8%, besonders bevorzugt weniger als 5% der Materialstärke des Verbindungselementes auf. Dies hat den Vorteil, dass die Prägung die Festigkeit der Schweißverbindung nicht beeinträchtigt. Die Schweißparameter können unverändert bleiben. Die Prägung führt nicht dazu, dass die in die Schweißverbindung eingetragene mechanische Belastung durch die Prägung nachteilig ist, wenn diese nur eine geringe Prägetiefe aufweist.According to one embodiment, it is proposed that the embossing has an embossing depth of less than 5% of the material thickness of the connecting element. Preferably, the embossing has an embossing depth of less than 8%, particularly preferably less than 5% of the material thickness of the connecting element. This has the advantage that the embossing does not affect the strength of the welded joint. The welding parameters can remain unchanged. The embossing does not mean that the registered in the weld mechanical load is adversely affected by the embossing, if this has only a small embossing depth.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Anschlussbereich ein Endbereich des Verbindungselements bildet oder dass der Anschlussbereich zwischen zwei Endbereichen des Verbindungselementes mit einem Abstand zu den beiden Endbereichen angeordnet ist. Im letzteren Fall ist insbesondere der Anschlussbereich frei von der Isolation und zwischen dem Anschlussbereich und dem Endbereich ist jeweils ein Isolationsbereich vorhanden, welcher den Leiter isoliert.According to one exemplary embodiment, it is proposed that the connection region forms an end region of the connection element or that the connection region is arranged between two end regions of the connection element at a distance from the two end regions. In the latter case, in particular, the connection region is free of the insulation, and between the connection region and the end region there is in each case an insulation region which isolates the conductor.
Wie bereits erläutert, ist die Ausrichtung der Prägung relevant für deren Lesbarkeit. Aus diesem Grunde wird vorgeschlagen, dass vor der stoffschlüssigen Verbindung das Verbindungswerkzeugs zu dem Verbindungselement abhängig von einer Schriftrichtung der Prägung ausgerichtet wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Prägung richtig lesbar ist.As already explained, the orientation of the embossing is relevant for its readability. For this reason, it is proposed that prior to the cohesive connection, the connecting tool is aligned with the connecting element depending on a direction of writing of the embossing. This will ensure that the embossing is properly legible.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass in eine auf die Verbindung während des Verbindens aufgelegte Oberfläche des Verbindungswerkzeugs eine Reliefstruktur mit der alphanummerischen Prägung eingebracht wird. Hierbei kann die Prägung entweder als Vorsprung oder als Rücksprung in der Oberfläche vorgesehen sein. Ist die Prägung als Rücksprung vorgesehen, so wird die Verbindung zwischen den Verbindungsteilen weniger beansprucht, als für den Fall, dass die Prägung als Vorsprung gebildet ist.According to one embodiment, it is proposed that a relief structure with the alphanumeric embossment is introduced into a surface of the connection tool laid on the connection during the connection. Here, the embossing can be provided either as a projection or as a return in the surface. If the embossing is intended as a return, the connection between the connecting parts is less stressed than in the case where the embossment is formed as a projection.
Ein weiterer Aspekt ist ein Verbindungswerkzeugs mit einem Anpressstempel und einem Gegenlager. Durch den Anpressstempel wird die Verbindungsenergie in die Verbindung eingebracht. Auf der Oberfläche des Anpressstempels, welche gegen die Werkstücke gedrückt wird, ist ein alphanummerisches Relief geprägt. Durch dieses Relief wird bewirkt, dass der Anpressstempel im Moment des Verbindens der Werkstücke eine alphanummerische Prägung auf eine Oberfläche eines Werkstücks aufbringt. Die Werkstücke sind dabei insbesondere Kontaktelemente und Verbindungselemente.Another aspect is a connection tool with a pressure punch and an abutment. By the Anpressstempel the connection energy is introduced into the compound. On the surface of the Anpressstempels, which is pressed against the workpieces, an alphanumeric relief is marked. This relief causes the pressure stamp to apply an alphanumeric embossment to a surface of a workpiece at the moment of joining the workpieces. The workpieces are in particular contact elements and connecting elements.
Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
-
1a-d Ansichten eines Verbindungswerkzeugs; -
2 zwei Werkstücke die miteinander verbunden werden sollen; -
3a, b miteinander verbundene Werkstücke.
-
1a-d Views of a connection tool; -
2 two workpieces to be joined together; -
3a, b interconnected workpieces.
Während des Verbindens zweier Werkstücke wird der Anpressstempel
Die Prägung
Im Gegensatz dazu ist die Prägung
Zum Verbinden zweier Werkstücke werden diese, wie in der
Das Kontaktelement
Das Kontaktelement
Das Verbindungselement
Der Leiter
Das Verbindungselement
Im anschließenden Verbindungsprozess wird mittels des Anpressstempels
Anpressstempel
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 22
- Verbindungswerkzeugconnection tool
- 44
- Anpressstempelpressing plunger
- 4a4a
- Oberflächesurface
- 66
- Gegenlagerthrust bearing
- 88th
- Prägungembossing
- 1010
- Bewegungsrichtungmovement direction
- 1212
- Ausrichtungalignment
- 1414
- Kontaktelementcontact element
- 14a14a
- BereichArea
- 14b14b
- Kontaktbereichcontact area
- 14c14c
- Längsachselongitudinal axis
- 1616
- Verbindungselementconnecting member
- 16a16a
- Leiterladder
- 16b16b
- Isolationisolation
- 16c16c
- Anschlussbereichterminal area
- 16d16d
- Längsachselongitudinal axis
Claims (11)
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