DE102019003141B3 - Device and method for connecting strands to contact plates by ultrasonic welding - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verbinden von Litzen (40, 41) mit Kontaktplatten (20, 21) durch Ultraschall-Schweißen, sowie ein angepasstes Verfahren. Die Vorrichtung und das Verfahren umfassen eine Ultraschall übertragende Sonotrode (3) mit einem mindestens eine Schweißfläche (3100, 3101) aufweisenden Sonotrodenkopf (31) und einen sogenannten Amboss (1), auf dessen der Sonotrode (3) zugewandten Arbeitsfläche (10, 11) eine Kontaktplatte (21 ,21) aufgelegt ist, und in dessen an die Schweißfläche anschließenden Schweißraum, gebildet aus einer U-förmigen Ausnehmung (3102, 3103), zumindest ein elektrischer Leiter (40, 41) in Form einer Kabellitze eingelegt und mit der Kontaktplatte (20, 21) verschweißt wird, wobei eine gratfreie und einfach zu kontrollierende qualitativ hochwertige Verschweißung erzeugt wird.The invention relates to a device and a method for connecting strands (40, 41) to contact plates (20, 21) by ultrasonic welding, and to an adapted method. The device and the method comprise an ultrasound transmitting sonotrode (3) with a sonotrode head (31) having at least one welding surface (3100, 3101) and a so-called anvil (1) on the working surface (10, 11) facing the sonotrode (3). a contact plate (21, 21) is placed, and in the welding space adjoining the welding surface, formed from a U-shaped recess (3102, 3103), at least one electrical conductor (40, 41) in the form of a cable strand is inserted and with the contact plate (20, 21) is welded, producing a burr-free and easy-to-control, high-quality weld.
Description
Gegenstand der Erfindung:Subject of the invention:
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verbinden von Litzen mit Kontaktplatten durch Ultraschall-Schweißen, sowie ein angepasstes Verfahren. Die Vorrichtung umfasst eine Ultraschall übertragende Sonotrode mit einem mindestens eine Schweißfläche aufweisenden Sonotrodenkopf und einen sogenannten Amboss, auf dessen der Sonotrode zugewandten Arbeitsfläche eine Kontaktplatte aufgelegt ist, und in dessen an die Schweißfläche anschließenden Schweißraum, gebildet aus einer U-förmigen Ausnehmung, zumindest ein elektrischer Leiter in Form einer Kabellitze eingelegt und mit der Kontaktplatte verschweißt wird.The invention relates to a device and a method for connecting strands to contact plates by ultrasonic welding, and an adapted method. The device comprises an ultrasound-transmitting sonotrode with a sonotrode head having at least one welding surface and a so-called anvil, on the working surface facing the sonotrode of which a contact plate is placed, and in the welding space adjoining the welding surface, formed from a U-shaped recess, at least one electrical one Conductor inserted in the form of a cable strand and welded to the contact plate.
Stand der Technik:State of the art:
Aus dem Stand der Technik in
Zum anderen muss der Abstand so gering eingestellt werden, dass keine Einzelader aus dem zu verdichtenden Litzenbündel in den Spalt zwischen Sonotrode und den seitlichen Begrenzungen gelangen kann und damit für den effektiven Leiterquerschnitt verloren geht.
Daraus ergibt sich weiterhin, dass auf den Maschinen nach dem Stand der Technik nur Litzen verschweißt werden können, deren minimaler Einzeladerdurchmesser größer ist als der maximale Luftspalt zwischen der Sonotrode und den seitlichen Begrenzungen.From the state of the art in
On the other hand, the distance must be set so small that no single wire can get from the strand bundle to be compressed into the gap between the sonotrode and the side boundaries and is therefore lost for the effective conductor cross section.
This also means that only strands can be welded on the machines according to the prior art, the minimum individual wire diameter of which is greater than the maximum air gap between the sonotrode and the lateral boundaries.
Aus der
Eine ähnliche Vorrichtung ist bereits in dem Gebrauchsmuster
A similar device is already in the
Nachteilig an dem aus
Weiterhin ist aus der
Sowohl die zuvorderst beschriebene
Aufgabe der Erfindung:Object of the invention:
Es besteht daher die Aufgabe, eine verbesserte Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit dem Litzen auf flache Kontaktplatten mittels Ultraschallschweißen aufgeschweißt werden können, wobei die nach dem Stand der Technik stets notwendigen seitlichen Begrenzungselemente und deren Nachteile, insbesondere die notwendige feinfühlige Spaltjustierung zwischen den Werkzeugen und die Gratbildung, entfallen und die seitliche Begrenzung des Verdichtungsraumes von der Kontur der Sonotrode, speziell deren an die Schweißfläche angrenzenden Wände bestimmt wird.It is therefore an object to provide an improved device and a method with which strands can be welded onto flat contact plates by means of ultrasonic welding, the lateral limiting elements which are always necessary according to the prior art and their disadvantages, in particular the necessary sensitive gap adjustment between the tools and the formation of burrs is eliminated and the lateral limitation of the compression space is determined by the contour of the sonotrode, especially its walls adjacent to the welding surface.
Lösung der Aufgabe:Solution of the task:
Diese Aufgabe wurde gelöst durch eine Vorrichtung umfassend einen Amboss (
Die Schweißfläche (
The welding surface (
Der Sonotrodenkopf (
Die Erfindung betrifft daher eine Vorrichtung zum Verbinden von Litzen (
- - der Amboss (
1 ) weist als Arbeitsflächen Träger (10 ,11 ) auf, deren Breite geringer ist als die der Kontaktplatten (20 ,21 ), - - der Sonotrodenkopf weist mindestens eine Schweißfläche auf, die durch die Grundfläche einer Ausnehmung gebildet ist, wobei die Ausnehmung am Grund die geringste Breite aufweist.
- - Der Winkel der Anstellung des gesamten Sonotrode (
3 ) gegenüber der Schweißfläche (3100 ,3101 ), entsprechend dem Winkelα , richtet sich nach der Schwingform der Sonotrode, damit eine zur Amplitudenauslenkung parallele Verdichtung gewährleistet ist.
- - the anvil (
1 ) has beams as work surfaces (10th ,11 ) whose width is less than that of the contact plates (20th ,21st ), - - The sonotrode head has at least one welding surface, which is formed by the base of a recess, the recess having the smallest width at the base.
- - The angle of inclination of the entire sonotrode (
3rd ) opposite the welding surface (3100 ,3101 ), according to the angleα , depends on the vibration form of the sonotrode, so that a compression parallel to the amplitude deflection is guaranteed.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass die in den bekannten Ausführungsformen stets notwendigen seitlichen Begrenzungen des Arbeitsraumes („Schieber“) entfallen und dadurch der Problematik der notwenigen feinfühligen Spaltjustierung zwischen den Werkzeugen, sowie der resultierenden Gefahr der Gratbildung an dem auf die Kontaktplatten verschweißten Litzenpaket entgegengewirkt wird.
Eine wesentliche Maßnahme ist, dass der Amboss (
An essential measure is that the anvil (
Ausführliche Darstellung der Erfindung:Detailed description of the invention:
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich auch aus den Zeichnungen, die die bevorzugten Ausführungsformen zeigen.Further details of the invention also emerge from the drawings which show the preferred embodiments.
Es zeigt
-
1 eine erfindungsgemäße Ausführung, bei der der Sonotrodenkopf (31 ) in der Frontalansicht dargestellt ist. -
2a die Einzelheit A aus1 , wobei der Amboss (1 ) zwei Arbeitsflächen (10 und11 ) aufweist, die mit den Schweißflächen (3100 und3101 ) der Sonotrode zusammenwirken. Auf den Arbeitsflächen (10 und11 ) sind die Kontaktplatten (20 und21 ) durch eine hier nicht dargestellte Einrichtung fixiert, und die Breite (S2 ) der Kontaktplatte (20 ) ist um mindestens 10 µm auf jeder Seite größer als die Breite (S1 ) der Arbeitsfläche des Ambosses. Beim Schließen der Schweißzange justieren sich die Kontaktplatten (20 und21 ) durch das nach unten in der Zeichnung V-förmige Profil, das von den Wänden (320 und321 ) gebildet wird, in der Zeichnung mit einem Winkel von 17 gegenüber der Senkrechten ausgeführt, während der Winkel zwischen den Wänden (310 und311 ) lediglich 1° beträgt. Auf den Kontaktplatten (20 und21 ) liegen die Adern der Litzen (40 und41 ) auf. -
2b den Schweißraum (3102 ,3103 ) gebildet aus einer U-förmigen Ausnehmung im Sonotrodenkopf (31 ), sowie die Breite (S1 ) der Arbeitsflächen (10 und11 ) und Breite (S2 ) der Kontaktplatten (20 ,21 ). -
3 den Winkel (α ) zwischen dem Anstellwinkel der Ultraschall-Sonotrode (3 ) und den Arbeitsflächen (10 ,11 ) des Amboss (1 ).
-
1 an embodiment according to the invention in which the sonotrode head (31 ) is shown in the front view. -
2a the detail A from1 , the anvil (1 ) two work surfaces (10th and11 ) with the welding surfaces (3100 and3101 ) the sonotrode interact. On the work surfaces (10th and11 ) are the contact plates (20th and21st ) fixed by a device not shown here, and the width (S2 ) the contact plate (20th ) is at least 10 µm larger on each side than the width (S1 ) the work surface of the anvil. When closing the welding gun, the contact plates (20th and21st ) due to the downward V-shaped profile in the drawing, which extends from the walls (320 and321 ) is formed in the drawing with an angle of 17 from the vertical, while the angle between the walls (310 and311 ) is only 1 °. On the contact plates (20th and21st ) are the veins of the strands (40 and41 ) on. -
2 B the welding room (3102 ,3103 ) formed from a U-shaped recess in the sonotrode head (31 ), as well as the width (S1 ) of the work surfaces (10th and11 ) and width (S2 ) of the contact plates (20th ,21st ). -
3rd the angle (α ) between the angle of attack of the ultrasonic sonotrode (3rd ) and the work surfaces (10th ,11 ) of the anvil (1 ).
Es hat sich bei den Untersuchungen , die zu der vorliegenden Erfindung geführt haben, ergeben, dass auch die Anwendung von höheren Schwingungsfrequenzen günstig ist. Es wird daher bevorzugt, mit Frequenzen von 20 kHz bis 70 kHz zu arbeiten, bevorzugt von 30 kHz bis 60 kHz, und insbesondere von 35 bis 45 kHz.It has been found in the investigations that have led to the present invention that the use of higher vibration frequencies is also favorable. It is therefore preferred to work with frequencies from 20 kHz to 70 kHz, preferably from 30 kHz to 60 kHz, and in particular from 35 to 45 kHz.
Claims (18)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102019003141.5A DE102019003141B3 (en) | 2019-05-03 | 2019-05-03 | Device and method for connecting strands to contact plates by ultrasonic welding |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102019003141B3 true DE102019003141B3 (en) | 2020-06-10 |
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ID=70776582
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019003141.5A Active DE102019003141B3 (en) | 2019-05-03 | 2019-05-03 | Device and method for connecting strands to contact plates by ultrasonic welding |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE102019003141B3 (en) |
Citations (4)
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-
2019
- 2019-05-03 DE DE102019003141.5A patent/DE102019003141B3/en active Active
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