DE102019108950A1

DE102019108950A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten eines geschirmten Kabels

Info

Publication number: DE102019108950A1
Application number: DE102019108950.6A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Fels; Oliver Scharkowski
Original assignee: Auto Kabel Management GmbH
Current assignee: Auto Kabel Management GmbH
Priority date: 2019-04-05
Filing date: 2019-04-05
Publication date: 2020-10-08
Anticipated expiration: 2039-04-06
Also published as: WO2020200559A1; DE102019108950B4

Abstract

Verfahren zum Bearbeiten eines geschirmten Kabels wobei das Kabel eine Kabelseele und einen Außenleiter sowie eine zwischen der Kabelseele und dem Außenleiter angeordnete innere Isolation aufweist, bei dem der Außenleiter von einem Anschlag zumindest teilweise umgriffen wird, in Längsrichtung des Kabels der Außenleiter von einem Stempel in Richtung des Anschlags in einem Längsabschnitt des Kabels gestaucht wird und der gestauchte Außenleiter zwischen dem Anschlag und dem Stempel kompaktiert wird.

Description

Der Gegenstand betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines geschirmten Kabels, eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens als auch ein elektrisches Kabel hergestellt nach einem solchen Verfahren.
Insbesondere in automotiven Anwendungen, beispielsweise in Hochvoltanwendungen, insbesondere in Antriebssträngen von Fahrzeugen, werden Energiekabel eingesetzt. Aufgrund der hohen Ströme als auch hohen Spannungen auf diesen Kabeln, müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, um deren elektromagnetische Verträglichkeit zu gewährleisten. Solche Maßnahmen sind insbesondere das Einbringen von leitenden Schirmungen um die elektrische Leistung führenden Kabelseelen. Die Schirmung wird als Außenleiter um einen Innenleiter gelegt. Um eine verlässige Schirmung gewährleisten zu können, ist es notwendig, dass der Außenleiter durchgehend kontaktiert ist, insbesondere auch mit Steckergehäusen und dergleichen.
Bisher ist es problematisch, den Außenleiter, insbesondere das Schirmgeflecht und/oder die Schirmungsfolie so herzurichten, dass diese mit geringem Aufwand an Steckkontakten kontaktiert werden können. Bisher sind manuelle Verarbeitungsschritte notwendig, um den Außenleiter für die Verbindung mit einem Steckergehäuse herzurichten.
Auch bekannt ist es, den Außenleiter maschinell zu kürzen, um ihn so für den Kontakt mit einem Steckergehäuse herzurichten. Für das Kürzen des Außenleiters ist häufig eine rotative Bewegung des Trennelements um das Kabel notwendig, sodass ein solches automatisches Kürzen nur mit rotationssymmetrischen Kabeln möglich ist. Bei Flachleitern ist dies jedoch nicht möglich, da diese keine rotationssymmetrische Querschnitte haben und somit mit bekannten Trennelementen an Flachleitern der Außenleiter nicht gekürzt werden kann. Daher ist bei solchen Leitern weiterhin ein manuelles Kürzen notwendig.
Aus den genannten Gründen lag dem Gegenstand die Aufgabe zugrunde, die Verarbeitung eines als Schirmung gebildeten Außenleiters an einem Kabel zu optimieren. Diese Aufgabe wird gegenständlich durch ein Verfahren nach Anspruch 1, eine Vorrichtung nach Anspruch 19 sowie einem Kabel nach Anspruch 20 gelöst.
Ein gegenständliches Kabel ist insbesondere ein Kabel in einer automotiven Anwendung, insbesondere ein Energiekabel, wobei insbesondere Kabel im Bereich des Antriebsstrangs von Elektrofahrzeugen gemeint sind. Die Kabel sind insbesondere Flachkabel, mit einem rechteckigen Querschnitt, können jedoch auch Rundkabel sein. Die Kabel sind gebildet durch eine elektrisch leitende Kabelseele. Die Kabelseele kann aus einem Vollmaterial und somit nur einer Litze oder aus einer Litzenleitung mit mehreren, vorzugsweise verdrillten Litzen gebildet sein. Die Litzen können auch gegeneinander isoliert sein und durch die innere Isolation gemeinsam isoliert und durch den Außenleiter gemeinsam geschirmt sein.
Der Werkstoff der Kabelseele kann ein Aluminiumwerkstoff oder ein Kupferwerkstoff sein. Mit Werkstoff ist das reine Metall oder eine Metalllegierung mit dem genannten Metall gemeint.
Um die Kabelseele herum ist eine innere Isolation aus einem elektrischen Isolator gebildet. Die Isolation wird insbesondere in einem Extrusionsprozesses auf die Kabelseele aufgebracht.
Um die innere Isolation herum ist ein Außenleiter in der Form einer Schirmung gelegt. Der Werkstoff des Außenleiters kann dabei insbesondere ein Aluminiumwerkstoff oder ein Kupferwerkstoff sein. Mit Werkstoff ist das reine Metall oder eine Metalllegierung mit dem genannten Metall gemeint.
Zur Vorbereitung des geschirmten Kabels wird nun vorgeschlagen, dass der Außenleiter, mittelbar oder unmittelbar, von einem Anschlag zumindest teilweise umgriffen wird. Der Außenleiter wird entlang der Längsrichtung des Kabels von einem Stempel in Richtung des Längsabschnitts geschoben und somit in einem Längsabschnitt des Kabels gestaucht. Der zusammen geschobene, gestauchte Außenleiter wird anschließend zwischen dem Anschlag und dem Stempel kompaktiert.
Dadurch, dass der Stempel den Außenleiter in Längsrichtung gegen den Anschlag schiebt, wird der Außenleiter zusammen geschoben und liegt zwischen dem Anschlag und dem Stempel. Anschlag und Stempel können dann zur Kompaktierung des Außenleiters genutzt werden.
Vorbereitend kann der Außenleiter freigelegt werden. Der Außenleiter liegt in der Regel zwischen der inneren Isolation und einer äußeren Isolation. Der Werkstoff der äußeren Isolation kann gleich dem Werkstoff der inneren Isolation sein. Im Bereich des Längsabschnitts, in dem der Außenleiter gestaucht werden soll, kann die äußere Isolation des Kabels entfernt werden. Im Bereich des so freigelegten Außenleiters kann die beschriebene Kompaktierung erfolgen.
Mit Hilfe des gegenständlichen Verfahrens ist es möglich, ein geschirmtes Kabel für eine weitere Verarbeitung automatisch vorzubereiten. Es ist nicht mehr notwendig, den Außenleiter zu kürzen. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass kein Materialabfall entsteht. Gerade wenn der Außenleiter ein Litzenleiter oder ein Geflecht ist, entstehen beim Kürzen eine Vielzahl von kurzen Litzenstücken, die bei der Verarbeitung zu Problemen an der Anlage führen können. Der Außenleiter muss nicht mehr um die äußere Isolation gelegt werden, um in eine Hülse eingefügt zu werden. Außerdem ist es nicht mehr notwendig, dass eine zusätzliche Hülse um die äußere Isolation gelegt werden muss. Mit Hilfe des gegenständlichen Verfahrens ist es möglich, geschirmte Flachleitungen mit einem hohen Automatisierungsgrad für eine Weiterverarbeitung, insbesondere für die Steckermontage, vorzubereiten.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Außenleiter aus einem Schirmgeflecht und einem Folienschirm gebildet ist und dass der Folienschirm entlang des Längsabschnitts entfernt wird. Dabei ist es möglich, beim Abisolieren, also beim Entfernen der äußeren Isolation, unmittelbar auch den Folienschirm mit zu entfernen. In diesem Bereich verbleibt am Kabel der Außenleiter, die innere Isolation sowie die Kabelseele.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Stempel und der Anschlag derart zusammenwirken, dass der kompaktierte Außenleiter einen Schweißknoten bildet. Der Anschlag kann dabei beispielsweise durch zwei Klemmbacken gebildet werden, die von zwei Seiten an das Kabel herangeführt werden. Die Klemmbacken können das Kabel klemmend aufnehmen. Die Klemmbacken können Elektroden aufweisen oder als Elektroden gebildet sein. Der Stempel kann ebenfalls durch zwei Klemmbacken gebildet werden, die von zwei Seiten an das Kabel herangeführt werden. Die Klemmbacken können das die innere Isolation aufnehmen. Die Klemmbacken können Elektroden aufweisen oder als Elektroden gebildet sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Außenleiter zwischen dem Stempel und dem Anschlag widerstandsgeschweißt wird oder dass der Außenleiter zwischen dem Stempel und dem Anschlag reibgeschweißt, insbesondere ultraschallgeschweißt wird. Auch wird vorgeschlagen, dass der Außenleiter zwischen dem Stempel und dem Anschlag hartgelötet wird.
Auch wird vorgeschlagen, dass zumindest eine Hülse um den Außenleiter gelegt wird und dass durch das Zusammenschieben von Anschlag und Stempel die Hülse zusammen mit dem Außenleiter gestaucht wird. Dabei wird der Außenleiter in der Hülse vercrimpt. Stempel und Anschlag bilden somit Crimpwerkzeuge. Bei Kompaktieren wird der Außenleiter zwischen die Innenwände der Hülse geschoben. Diese werden durch Stempel und Anschlag gegeneinander gedrückt, so dass zwischen den Innenwänden der Hülse der Außenleiter verpresst ist. Damit ist der Außenleiter kompatktiert. Hierbei kann die Hülse zunächst auf den Anschlag aufgesetzt werden. Dabei kann die Hülse umlaufend den Außenleiter umgreifen. Die Hülse kann in einem Querschnitt L-förmig sein. Die Hülse kann zwei Schenkel aufweisen, wobei ein Schenkel an dem Außenleiter anliegt und auf den Anschlag aufgelegt werden kann. Ein zweiter Schenkel kann dazu im wesentlichen senkrecht verlaufen. Im ungefügten Zustand kann der zweite Schenkel in Richtung des Stempels weisen. Der erste Schenkel kann umlaufend an dem Außenleiter anliegen. Der zweite Schenkel kann in wechselnden Winkelabschnitten weiter und weniger weit auskragende Bereiche aufweisen. Der zweite Schenkel kann in der Art von Zinnen gebildet sein. Dadurch kann verhindert werden, dass beim es beim Kompaktieren zu Wellenbildungen am zweiten Schenkel kommt. Nachdem die Hülse auf den Anschlag gelegt wurde, wird mit dem Stempel der Außenleiter kompaktiert. Im Bereich des zweiten Schenkels wird der Stempel auf den zweiten Schenkel kompaktieren. Dabei wird der zweite Schenkel in Richtung des ersten Schenkels umgebogen. Der Außenleiter wird von den beiden Schenkeln eingefasst.
Nach dem Zusammenschieben des Außenleiters kann zwischen den beiden Elektroden ein Strom fließen, der zu einem Widerstandsschweißen des Außenleiters führt.
Es ist auch möglich, dass Stempel und Anschlag gegeneinander bewegt werden, sodass ein Reibschweißvorgang aktiviert wird und der Außenleiter reibverschweißt wird. Dabei ist es möglich, dass der Stempel und der Anschlag als Ultraschallschweißvorrichtung zusammenwirken, wobei Stempel oder Anschlag als Sonotrode und das jeweils andere Teil als Amboss gebildet sein kann. Beim Ultraschallschweißen können die Litzen des Außenleiters untereinander ultraschallverschweißt werden.
Auch ist es möglich, Ultraschallenergie in den zusammen geschobenen Außenleiter einzubringen, wobei die eingebrachte Energie geringer ist, als notwendig ist, um den Außenleiter aufzuschmelzen. Der Außenleiter erhitzt sich und ein Lot, insbesondere ein Hartlot, kann eingebracht werden und die Litzen miteinander verbinden. Auch ist es möglich, dass ein anderes Hartlöten zum Einsatz kommt, um den Außenleiter zu verschweißen.
Wie zuvor bereits aufgeführt, können Stempel und Anschlag als Schweißwerkzeuge ausgestaltet werden, um die Litzen des Außenleiters miteinander zu verschweißen. Hierbei wird durch ein Zusammenwirken von Stempel und Anschlag eine ausreichen hohe Schweißenergie in den zusammen geschobenen Außenleiter eingebracht, sodass die Litzen des Außenleiters untereinander verschweißt werden. Die Schweißenergie kann insbesondere elektrisch oder durch Reibung, insbesondere per Ultraschall, eingebracht werden.
Es ist möglich, dass der zusammen geschobene Außenleiter mit einem Anpressdruck von mehreren kPa zwischen Stempel und Anschlag zusammen gepresst wird und anschließend die Schweißenergie eingebracht wird. Ein Schweißknoten bildet sich, wenn die Litzen des Außenleiters zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, untereinander verschweißt sind. Der Schweißknoten des zusammen geschobenen Außenleiters steht dabei bevorzugt radial nach außen von der inneren Isolation ab und hat beispielsweise die Form eines Flansches. Der zusammen geschobene Außenleiter bildet als Schweißknoten insbesondere eine umlaufende Auskragung, die mit einem Steckergehäuse zusammenwirken kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Anschlag die Isolation an einem Übergang zwischen der Isolation und der Schirmung zumindest teilweise umgreift, insbesondere vollständig umgreift, insbesondere klemmend umgreift. Auch kann der Anschlag den Außenleiter zumindest teilweise umgreifen, insbesondere klemmend umgreifen. Der Anschlag wird derart an das Kabel angelegt, dass dieser, wie bereits erwähnt, den Außenleiter unmittelbar oder mittelbar umschließt. Bei einer unmittelbaren Umschließung kann der Anschlag an dem Außenleiter unmittelbar anliegen. Bei einer mittelbaren Umschließung kann der Anschlag die äußere Isolation umschließen und somit ohne den Außenleiter zu berühren, ebenfalls diesen umschließen. Der Anschlag ist vorzugsweise mehrteilig, zumindest zweiteilig, und wird radial von außen an das Kabel herangeführt. Die mehreren Teile des Anschlags können als Klemmbacken gebildet sein und im zusammen geschobenen Zustand eine Ausnehmung formen, die geometrisch ähnlich zu dem Querschnitt des Kabels ist. Insbesondere ist im zusammen geschobenen Zustand der Klemmbacken des Anschlags eine Presspassung zwischen dem Anschlag und dem Kabel, insbesondere der äußeren Isolation oder dem Außenleiter gebildet. Hierdurch wird das Kabel kraftschlüssig und/oder formschlüssig fixiert, so dass es in Längsrichtung gehalten ist und der Stempel eine Kraft auf den Außenleiter ausüben kann, welche gegen den Anschlag wirkt, so dass der Außenleiter zusammen geschoben wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Anschlag das Kabel gegenüber dem Stempel fixiert. Eine solche Fixierung ist insbesondere eine kraft- und/oder formschlüssige Fixierung in Längsrichtung des Kabels.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Stempel die innere Isolation vollständig umgreift und die innere Isolation in einer Durchgangsöffnung des Stempels geführt ist, so dass bei einer Relativbewegung zwischen Stempel und Anschlag der Außenleiter in Richtung des Anschlags gestaucht wird. Der Stempel kann einstückig oder mehrstückig sein. Bei einer mehrstückigen Gestaltung kann der Stempel, wie oben beschrieben auch der Anschlag, radial gegenüber dem Kabel bewegt werden. Der Stempel kann die innere Isolation vollständig umgreifen, indem dieser entweder radial auf die innere Isolation bewegt wird und/oder in axialer Richtung von einem stirnseitigen Ende des Kabels auf die innere Isolation aufgeschoben wird. Im letzteren Fall kann der Stempel mit seiner Durchgangsöffnung auf die Stirnseite des Kabels aufgelegt werden und so auf das Kabel aufgeschoben werden, dass die innere Isolation in die Durchgangsöffnung gleitet, wobei gleichzeitig jedoch der Außenleiter an dem Stempel anliegt und nicht in die Durchgangsöffnung gelangt. In beiden Fällen kann anschließend der Stempel in axialer Richtung des Kabels bewegt werden, insbesondere entlang des Längsabschnitts des Kabels, an dem die äußere Isolation entfernt ist. Dabei wird der Stempel in Richtung des Anschlags bewegt. Das Kabel ist fixiert, insbesondere durch den Anschlag fixiert, so dass durch die Bewegung des Stempels der Außenleiter in Richtung des Anschlags gestaucht wird. Am Ende der Bewegung liegt der Außenleiter zwischen dem Stempel und dem Anschlag und kann kompaktiert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Stempel auf einer dem Anschlag zugewandten Seite einen bevorzugt umlaufenden Rücksprung aufweist, wobei bei dem Stauchen der Außenleiter in den Rücksprung gedrückt wird. Wird der Stempel in Richtung des Anschlags bewegt und so der Außenleiter zusammen geschoben, entsteht ein Wulst von Material des Außenleiters. Dieser kann in den umlaufenden Rücksprung des Stempels gedrückt werden. Der Rücksprung ist insbesondere umlaufend an der Durchgangsöffnung vorgesehen, so dass das Material des Außenleiters, wenn dieses radial nach außen gedrückt wird, in den Rücksprung geführt wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Außenleiter nach dem Stauchen einen Kompaktierungsgrad von zwischen 85% und 100% aufweist. Auch kann ein Kompaktierungsgrad von über 100% erreicht werden, in dem das Material des Außenleiters gestaucht wird. Der Kompaktierungsgrad kann der Quotient aus dem Nettoquerschnitt des Materials des Außenleiters und dem Bruttoquerschnitt, also dem Querschnitt durch den kompaktierten Außenleiter, insbesondere im Bereich des Schweißknotens sein. Das heißt, bei 100% Kompaktierungsgrad sind keinerlei Lufteinschlüsse zwischen den Litzen des Außenleiters und mit sinkendem Kompaktierungsgrad steigt der Anteil der Lufteinschlüsse in dem gestauchten Knoten. Bei über 100% Kompaktierungsgrad ist das Material des Außenleiters komprimiert.
Durch das Kompaktieren kann eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Litzen des Außenleiters untereinander gemäß einem Ausführungsbeispiel gebildet sein. Das heißt, dass das Material des Außenleiters nicht nur gestaucht wird, sondern anschließend auch stoffschlüssig miteinander verbunden wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Kabel ein Flachkabel ist, bei dem zumindest die Kabelseele einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist. Flachkabel mit Leitungsquerschnitten zwischen 16mm² und 250mm² eignen sich insbesondere als Energieleitungen, insbesondere als Kraftfahrzeugenergieleitungen. Werden hohe Ströme bei hohen Spannungen transportiert, sind die Flachleiter gegenüber Rundleitern überlegen, da diese eine sehr gute Stromtragfähigkeit aufweisen. Sind die Flachleiter aus Aluminiumwerkstoff gebildet, ergibt sich bei gleicher Stromtragfähigkeit ein Gewichtsvorteil gegenüber Kupferwerkstoff.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Längsabschnitt im Bereich eines stirnseitigen Endes des Kabels gebildet ist. Das Stauchen des Außenleiters kann dabei an dem stirnseitigen Ende des Kabels erfolgen. Auch ist es möglich, dass die Außenisolation mittig des Kabels in dem Längsabschnitt entfernt wird, so dass der Außenleiter freigelegt ist und beidseitig von der äußeren Isolation umgeben ist. In einem solchen Fall kann der Außenleiter insbesondere an einem Übergang zu der Außenisolation aufgetrennt werden und von dort in Längsrichtung wie beschrieben gestaucht und kompaktiert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Anschlag und/oder Stempel zumindest beim Kompaktieren aktiv gekühlt wird, insbesondere von einem Kühlmittel durchströmt und/oder umströmt wird. Der Anschlag und/oder der Stempel kann unmittelbar an der Isolation anliegen. Der Anschlag liegt dabei insbesondere an der äußeren Isolation an, der Stempel liegt dabei insbesondere an der inneren Isolation an. Erfolgt ein Verschweißen des gestauchten Außenleiters, wird Schweißenergie eingebracht. Diese Schweißenergie erzeugt Wärme, die über den Anschlag und den Stempel abgeleitet wird. Um zu verhindern, dass die Isolation aufschmilzt, müssen Anschlag und/oder Stempel unterhalb der Schmelztemperatur des Isolationsmaterials liegen. Dies wird dadurch erreicht, dass Anschlag und/oder Stempel aktiv gekühlt werden. Eine aktive Kühlung ist eine zusätzliche Kühlung, die über die übliche Konvektion hinausgeht. Dies kann insbesondere über eine Kühlflüssigkeit oder über aktive Luftumströmung erfolgen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Stempel aus einer Wolfram-Legierung oder eine Molybdän-Legierung gebildet ist. Eine Wolfram-Legierung ist beispielsweise Wolfram Lanthan-Oxid, eine Molybdän-Legierung ist insbesondere Titan-Zirkon-Molybdän. Auch andere Legierungen können für Stempel und Anschlag verwendet werden. Insbesondere für den Fall der Ultraschallverschweißung oder des Verpressens können Stempel und Anschlag aus anderen Legierungen gebildet sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Anschlag und/oder der Stempel im Bereich ihrer Berührfläche mit dem Kabel aus einem Keramikwerkstoff gebildet sind. Wie zuvor beschrieben, kann die Schweißenergie über Anschlag und/oder Stempel abgeleitet werden. Dabei erhitzen sich Anschlag und Stempel. Um zu vermeiden, dass diese Temperatur zu einem Aufschmelzen der Isolation führt, kann Anschlag und/oder Stempel im Bereich der Berührfläche mit dem Kabel, insbesondere der Isolation (Anschlag/äußere Isolation; Stempel/innere Isolation) mit einem Keramikwerkstoff ausgestattet sein. Die Mantelfläche von Anschlag und/oder Stempel im Bereich der Berührfläche kann mit dem Keramikwerkstoff ausgestattet sein. Der Keramikwerkstoff ist thermisch schlecht leitend, so dass eine Erhitzung des Anschlags und/oder Stempels, insbesondere des metallischen Anteils von Anschlag und/oder Stempel, nicht dazu führt, dass das Isolationsmaterial aufschmilzt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Anschlag eine Hülse eines Anschlusssteckers ist. In einem solchen Fall kann auch ein Verschweißen zwischen Außenleiter und Hülse erfolgen. Das heißt, dass in einem Arbeitsschritt, die Hülse des Anschlusssteckers unmittelbar auf das Kabel aufgeschoben ist und mit dem Außenleiter stoffschlüssig verbunden ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass nach dem Kompaktieren der kompaktierte Außenleiter in eine Hülse eines Anschlusssteckers geschoben wird.
Auch wird vorgeschlagen, dass auf den radial nach außen weisenden, kompaktierten Außenleiter aufgeschoben wird. Auch kann eine Hülse im Bereich des Stempels an dem Außenleiter und der inneren Isolation anliegen. Darüber hinaus kann eine Hülse auch an der äußeren Isolation und an dem Außenleiter anliegen.
Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1a-c den Aufbau eines gegenständlichen Kabels;
2a, b ein Kabel mit einem freigelegten Außenleiter;
3a, b eine Vorrichtung zur Durchführung eines gegenständlichen Verfahrens;
3c-g Kompaktierte Außenleiter mit Hülsen;
4a, b das Verklemmen eines Kabels mit einem Anschlag;
5a-d ein Kompaktieren eines Außenleiters mit Hülse.

1a zeigt ein Kabel 2 mit einer Kabelseele 4 aus einem Vollmaterial. Die Kabelseele 4 kann aus einem Aluminiumwerkstoff oder einem Kupferwerkstoff, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung oder einer Kupferlegierung gebildet sein.
Die Kabelseele 4 umhüllend weist das Kabel 2 eine innere Isolation 6 auf. Die innere Isolation 6 ist aus einem Isolationsmaterial, insbesondere einem Kunststoff gebildet.
Auf der Isolation 6 ist ein Außenleiter 8 aufgebracht, der aus einem Aluminiumwerkstoff oder einem Kupferwerkstoff gebildet sein kann. In der 1a ist der Außenleiter 8 aus einem Leitergeflecht 8a und einem Folienleiter 8b gebildet. In der 1a liegt der Folienleiter 8b auf der inneren Isolation 6 auf und radial daran anschließend ist das Leitergeflecht 8a auf den Folienleiter 8b aufgelegt. Der Außenleiter 8 kann auch als Schirmung bezeichnet werden. Den Außenleiter 8 umhüllend ist eine äußere Isolation 10 vorgesehen. Die äußere Isolation 10 kann ebenfalls aus einem Isolationsmaterial, insbesondere wie die innere Isolation 6, gebildet sein.
In der 1a ist das stirnseitige Ende des Kabels 2 gezeigt. Das Kabel 2 ist stirnseitig abisoliert. Dabei wird die äußere Isolation 10 in einem Längsabschnitt 12 entfernt. Das Kabel 2 erstreckt sich in Längsrichtung entlang einer Längsachse 14. Senkrecht auf der Längsachse 14 erstreckt sich radial das Kabel 2 durch die Kabelseele 4, die innere Isolation 6, den Außenleiter 8 und die äußere Isolation 10.
1b zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kabels 2 entsprechend der 1a mit dem Unterschied, dass auf der inneren Isolation 6 zunächst das Leitergeflecht 8a und anschließend weiter außen der Folienleiter 8b aufgelegt ist. Diese Anordnung ist für ein gegenständliches Kabel bevorzugt.
1c zeigt ein Kabel 2 entsprechend der 1b, wobei die Kabelseele 4 nicht aus einem Vollmaterial, sondern aus einem Litzenleiter, gebildet ist. Diese Anordnung ist für ein gegenständliches Kabel bevorzugt.
2a zeigt ein Kabel 2, welches für das gegenständliche Verfahren vorbereitet ist. Hierbei ist das Kabel 2 im Bereich des stirnseitigen Endes so abisoliert, dass in dem Längsabschnitt 12 sowohl die äußere Isolation 10 als auch der Folienleiter 8b entfernt sind. Auf der inneren Isolation 6 liegt im abisolierten Längsabschnitt 12 lediglich das Leitungsgeflecht 8a.
2b zeigt ebenfalls ein abisoliertes Kabel 2, wobei der Längsabschnitt 12 jedoch nicht am stirnseitigen Ende des Kabels 2 ist, sondern mittig im Kabel 2 liegt, so dass der Längsabschnitt 12 beidseitig von einer äußeren Isolation 10 umgeben ist.
3a zeigt einen Längsschnitt durch ein Kabel 2 gemäß 2a. Zu erkennen ist, dass im Längsabschnitt 12 das Kabel 2 derart abisoliert ist, dass die äußere Isolation 10 sowie der Folienleiter 8b entfernt sind und im Bereich des Längsabschnitts 12 der Außenleiter in Form des Leitergeflechts 8b sowie die innere Isolation 6 als auch die Kabelseele 4 liegen. Das Kabel 2 wird, nachdem es abisoliert wurde, von einem Anschlag 16 umgriffen.
Ein Anschlag 16 ist in einer Draufsicht in der 4a gezeigt. Der Anschlag 16 ist aus Klemmbacken 16a, 16b gebildet. Die Klemmbacken 16a, 16b sind profiliert und weisen jeweils Ausnehmungen 18 auf. An der inneren Mantelfläche der Klemmbacken 16a, 16b im Bereich der Ausnehmungen 18 sind die Klemmbacken 16a, 16b mit einem Keramikwerkstoff 20 ausgestattet. In der 4a sind die Klemmbacken 16a, 16b auseinander gefahren und stehen radial von dem Kabel 2 beabstandet ab. In den 4 ist ein Flachkabel 2 gezeigt, an dass die Klemmbacken 16a, b angepasst sind. Das für das Flachkabel 2 und diese Klemmbacken 16a, b gesagt gilt gleichermaßen für ein Rundkabel.
4b zeigt die Klemmbacken 16a, 16b im zusammengefahrenen Zustand. Die Klemmbacken 16a, 16b werden radial, also senkrecht zur Längsachse 14 auf den Leiter 2 zubewegt und verklemmen somit den Leiter 2 an der äußeren Isolation 10.
Das Kabel 2 wird somit klemmend durch die Klemmbacken 16a, b des Anschlags 16 aufgenommen.
Anschließend wird wie in 3a gezeigt, vom stirnseitigen Ende her, ein Stempel 22 auf das Kabel 2 aufgeschoben. Der Stempel 22 hat eine Durchgangsöffnung 24, welche einen Querschnitt aufweist, der geometrisch äquivalent zum Querschnitt des Kabels 2 mit der Kabelseele 4 und der inneren Isolation 6 ist. Der Stempel 22 kann, wie in den 4, b für den Anschlag gezeigt, auch mehrstückig sein und radial auf den Leiter zubewegt werden, sodass sich aus den Ausnehmungen 18 die Durchgangsöffnung 24 bildet.
In der 3a ist zu erkennen, dass die Innenwand der Durchgangsöffnung 24 auf die innere Isolation 6 aufgeschoben wird. Die Innenwand der Durchgangsöffnung 24 kann ebenfalls mit einem Keramikwerkstoff 26 beschichtet bzw. ausgestattet sein.
Anschließend wird, wie in der 3b gezeigt, der Stempel 22 über den Längsabschnitt 12 parallel zur Längsachse 14 in Richtung des Anschlags 16 bewegt. Dabei wird das Leitergeflecht 8b gestaucht und insbesondere in eine optionale Ausnehmung 28 des Stempels 22 gedrückt.
In einer Endposition, wie in 3b gezeigt. Ist der Stempel 22 soweit zum Anschlag 16 bewegt worden, dass die Litzen des Außenleiters 8b kompaktiert sind und ein Kompaktierungsgrad von zumindest 85% erreicht wurde.
Der Stempel 22 als auch der Anschlag 16 können aus einem metallisch leitenden Material gebildet sein, um zusätzlich oder alternativ zum Crimpen beispielsweise ein Widerstandsschweißen zu ermöglichen. Hierbei wird nachdem der Außenleiter 8b, wie in 3b gezeigt, kompaktiert wurde, eine elektrische Spannung zwischen dem Stempel 22 und dem Anschlag 16 angelegt und durch den fließenden Strom ein Schweißknoten 30 gebildet, in dem die Litzen des Außenleiters 8 untereinander verschweißt werden.
Auch ist es möglich, dass Stempel 22 und Anschlag 16 als Sonotrode und Amboss gebildet sind und mittels Ultraschallschwingung die Litzen des Außenleiters 8b ultraschallverschweißt werden. Auch kann ein Hartlöten sinnvoll sein, wie oben bereits beschrieben.
Nach dem Vercrimpen und/oder Verschweißen wird der Stempel 22 von dem Kabel 2 entfernt. Außerdem wird der Anschlag 16 von dem Kabel 2 entfernt und der Schweißknoten 30 ragt kragenförmig radial nach außen von der inneren Isolation 6. Hieran kann anschließend besonders einfach eine Hülse eines Steckkontakts angeordnet werden.
Auch ist es denkbar, dass, wie in 3c gezeigt, eine Hülse 32 um den radial nach außen ragenden Kragen des Außenleiters gelegt ist und diese Hülse 32 zwischen dem Stempel 22 und dem Anschlag 16 verpresst wird. Dadurch wird der Außenleiter 8b in der Hülse vercrimpt und somit kompaktiert.
Die Hülse 32 kann auch asymmetrisch um den Kragen des Außenleiters 8b gelegt sein, wie 3d zeigt. Auch hier kann die Hülse 32 als Crimp dienen, durch den der Außenleiter 8b im Bereich des radial nach außen ragenden Kragens kompaktiert wird.
Der kompaktierte Außenleiter 8b kann auch mit einer Hülse 32 vercrimpt werden. Dies ist in den 3e bis 3g gezeigt. 3e zeigt eine Hülse 32, die um den Kragen des Außenleiters gelegt ist. 3f zeigt eine Hülse 32, die zwischen dem Kragen des Außenleiters 8b und der inneren Isolation 6 angeordnet ist. Diese Hülse 32 kann in einem Schnitt L-förmig sein. Die Hülse 32 ist an der Seite des Kragens des Außenleiters 8b angeordnet, die dem Bereich zugewandt ist, an dem die äußere Isolation 10 des Kabels 2 entfernt ist. 3f zeigt eine Hülse 32, die zwischen dem Kragen des Außenleiters 8b und der äußeren Isolation 10 angeordnet ist. Diese Hülse 32 kann in einem Schnitt L-förmig sein. Die Hülse 32 ist an der Seite des Kragens des Außenleiters 8b angeordnet, die dem Bereich zugewandt ist, an dem die äußere Isolation 10 des Kabels 2 nicht entfernt ist.
Es ist auch denkbar, dass der Anschlag 16 unmittelbar eine Hülse eines Steckkontakts ist und beim Verschweißen eine intermetallische Verbindung zwischen dem Schweißknoten 30 und dem als Hülse gebildeten Anschlag 16 gebildet ist. Anstelle des Schweißknotens 30 kann auch die Hülse 32 als Kontaktfläche für die Hülse eines Steckkontakts dienen. Es wird lediglich der Stempel 22 entfernt und die Hülse kann unmittelbar verwendet werden, um mit einem Steckkontakt zusammengebaut zu werden.
5a zeigt ein Kabel 2, bei dem die Kabelseele 4, die innere Isolation 6 sowie der Außenleiter 8 in einem Anschlag 16 eingespannt sind. Auf den Anschlag 16 ist eine Hülse 32 aufgelegt, die in ihrem Querschnitt, wie in 5a zu erkennen ist, L-förmig gebildet ist. Dabei hat die Hülse 32 einen ersten Schenkel 32a und einen zweiten Schenkel 32b. Der erste Schenkel 32a liegt auf dem Anschlag 16 auf und umgreift den Außenleiter 8 bevorzugt vollständig. Der zweite Schenkel 32b steht senkrecht zum ersten Schenkel 32a und ist beabstandet von dem Außenleiter 8. Zum Kompaktieren wird der Stempel 22 in Richtung des Anschlags 16 bewegt.
5b zeigt, wie der Stempel 22 mit seinem Rücksprung 28 an dem zweiten Schenkel 32b der Hülse 32 anliegt. Der Außenleiter 8 ist bereits teilweise kompaktiert.
Bei einer weiteren Bewegung des Stempels 22 in Richtung des Anschlags 16 wird, wie in der 5c gezeigt, der Schenkel 32b der Hülse 32 um den bereits vorkompaktierten Außenleiter 8 gecrimmt und kompaktiert diesen somit weiter. Durch das Verschieben des Stempels 22 auf den Anschlag 16 erfolgt ein Vercrimpen des Außenleiters 8 im Bereich des Kragens.
5d zeigt eine Ansicht eines stirnseitigen Endes eines Kabels, bei dem der Schenkel 32b bereits umgelegt ist und auf dem kompaktierten Außenleiter 8 aufliegt. Zu erkennen ist, dass umlaufend der Schenkel 32b aus weiter auskragenden und weniger weit auskragenden Bereichen in Winkelabschnitten gebildet ist. Der Schenkel 32b ist somit zinnenförmig gebildet. Dadurch kann der Schenkel 32b radial nach innen in Richtung der inneren Isolation 6 sowie der Kabelseele 4 gebogen werden, ohne dass er dabei Wellen bilden.
Bezugszeichenliste

2: Kabel
4: Kabelseele
6: innere Isolation
8: Außenleiter
8a: Leitungsgeflecht
8b: Folienleiter
10: äußere Isolation
12: Längsabschnitt
14: Längsachse
16: Anschlag
16a,b: Klemmbacken
18: Ausnehmung
20: Keramikwerkstoff
22: Stempel
24: Durchgangsöffnung
26: Keramikwerkstoff
28: Rücksprung
30: Schweißknoten
32: Hülse
32a,b: Schenkel

Claims

Verfahren zum Bearbeiten eines geschirmten Kabels wobei - das Kabel eine Kabelseele und einen Außenleiter sowie eine zwischen der Kabelseele und dem Außenleiter angeordnete innere Isolation aufweist, bei dem - der Außenleiter von einem Anschlag zumindest teilweise umgriffen wird, - in Längsrichtung des Kabels der Außenleiter von einem Stempel in Richtung des Anschlags in einem Längsabschnitt des Kabels gestaucht wird und - der gestauchte Außenleiter zwischen dem Anschlag und dem Stempel kompaktiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, - dass der Außenleiter von einer äußeren Isolation umgeben ist, wobei - die äußere Isolation entlang des Längsabschnitts des Kabels entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, - dass der Außenleiter aus einem Schirmgeflecht und einem Folienschirm gebildet ist und dass der Folienschirm entlang des Längsabschnitts entfernt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Stempel und der Anschlag derart zusammenwirken, dass der kompaktierte Außenleiter einen Schweißknoten bildet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Außenleiter zwischen dem Stempel und dem Anschlag widerstandsgeschweißt wird oder - dass der Außenleiter zwischen dem Stempel und dem Anschlag reibgeschweißt, insbesondere ultraschallgeschweißt wird oder - dass der Außenleiter zwischen dem Stempel und dem Anschlag hartgelötet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Anschlag die Isolation an einem Übergang zwischen der Isolation und dem Außenleiter zumindest teilweise umgreift, insbesondere vollständig umgreift, insbesondere klemmend umgreift oder - dass der Anschlag den Außenleiter zumindest teilweise umgreift, insbesondere vollständig umgreift, insbesondere klemmend umgreift.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Anschlag das Kabel gegenüber dem Stempel fixiert.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Stempel die innere Isolation vollständig umgreift und die innere Isolation in einer Durchgangsöffnung des Stempels geführt ist, so dass bei einer Relativbewegung zwischen Stempel und Anschlag die Außenleitung in Richtung des Anschlags gestaucht wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Stempel auf einer dem Anschlag zugewandten Seite einen bevorzugt umlaufenden Rücksprung aufweist, wobei bei dem Stauchen der Außenleiter in den Rücksprung gedrückt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Außenleiter nach dem Stauchen einen Kompaktierungsgrad von zwischen 85% und 100% aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass beim Kompaktieren eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Litzen des Außenleiters untereinander gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass das Kabel ein Flachkabel ist, bei dem zumindest die Kabelseele einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Längsabschnitt im Bereich eines stirnseitigen Endes des Kabels gebildet ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Anschlag und/oder der Stempel zumindest beim Kompaktieren aktiv gekühlt werden, insbesondere von einem Kühlmittel durchströmt oder umströmt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass Anschlag und/oder der Stempel aus einer Wolframlegierung oder einer Molybdänlegierung gebildet sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass das Anschlag und/oder der Stempel im Bereich ihrer Berührfläche mit dem Kabel aus einem Keramikwerkstoff gebildet sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Anschlag eine Hülse eines Anschlusssteckers ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass nach dem Kompaktieren der kompaktierte Außenleiter in eine Hülse eines Anschlusssteckers geschoben wird.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche mit - einer Zuführeinrichtung eingerichtet zum Zuführen des Kabels, - einem Anschlag eingerichtet zum bevorzugt klemmenden Umgreifen des Kabels, und - einem Stempel eingerichtet zum Stauchen des Außenleiters des Kabels in Längsrichtung des Kabels und zum Kompaktieren des Außenleiters an dem Anschlag.
Elektrisches Kabel mit - einer Kabelseele und einem Außenleiter sowie einer zwischen der Kabelseele und dem Außenleiter angeordneten inneren Isolation, - wobei der Außenleiter in Längsrichtung des Kabels in einem Längsabschnitt des Kabels gestaucht und kompaktiert ist.