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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet des Kompaktierens von Mehrdrahtleitern, insbesondere das Gebiet des Kompaktierfügens.
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In der Praxis ist es bekannt, Mehrdrahtleiter mit einem Anschlussabschnitt zu versehen, in welchem die Einzeldrähte zu einer höheren Raumdichte zusammengedrückt sind. Eine Vorrichtung, die dieses Zusammendrücken in zumindest einer Achse bewirkt, ist eine Kompaktiervorrichtung.
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Beim Kompaktierfügen werden die zusammengedrückten Einzeldrähte durch Einbringen eines Fügemittels entweder ausschließlich untereinander verbunden (Endogfügen) oder zusätzlich mit einem externen Bauteil (Exofügen) verbunden. Das Kompaktierfügen umfasst insbesondere die Techniken Kompaktierschweißen und Kompaktierlöten.
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Kompaktiervorrichtungen sind beispielsweise aus der
EP 2 047 936 B1 , der
DE 44 06 37 C2 und der
DE 10 2008 045 751 A1 bekannt. Die dort offenbarten Vorrichtungen sind durch komplexe Mechaniken gekennzeichnet, die sich nicht oder nur unter einem erheblichen Aufwand für unterschiedliche herzustellende Geometrien von Anschlussabschnitten anpassen lassen. Sie weisen weiterhin eine geringe Prozess-Stabilität auf und erfordern häufige manuelle Eingriffe. Daher lassen sie sich nur bedingt in übergeordnete automatisierte Prozesse eingliedern.
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Die in der Praxis bekannten Kompaktiertechniken und Komplaktierfügetechniken sind nicht optimal ausgebildet.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Kompaktiertechnik und eine verbesserte Kompaktierfügetechnik aufzuzeigen. Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale der eigenständigen Ansprüche.
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Die Kompaktiertechnik gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Backenzustelleinheit für eine Kompaktiervorrichtung und die zugehörige Kompaktiervorrichtung sowie eine Fügemaschine mit einer solchen Backenzustelleinheit und/oder Kompaktiervorrichtung. Die Kompaktiertechnik umfasst weiterhin ein Kompaktierverfahren.
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Die offenbarte Kompaktiertechnik kann durch Einbeziehen mind. eines Materialfügeschritts oder eines Fügewerkzeugs zu einer Kompaktierfügetechnik konkretisiert sein.
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Die vorliegende Offenbarung umfasst mehrere Aspekte, die jeweils für sich allein oder in beliebiger Kombination nutzbar sind und einen Beitrag zur Lösung der Aufgabe leisten. Insbesondere führt jeder dieser Aspekte zu einer Kompaktiertechnik, die das teil- oder vollautomatische Herstellen eines Anschlussbereichs an einem Mehrdrahtleiter ermöglicht oder begünstigt.
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Der Begriff „Kompaktieren“ bedeutet im Rahmen der vorliegenden Offenbarung das Zusammendrücken mehrerer Einzeldrähte in einem Teilabschnitt eines Mehrdrahtleiters. Der Mehrdrahtleiter kann beispielsweise eine Litze oder ein Leiterseil sein.
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Das Kompaktieren bzw. Zusammendrücken der Einzeldrähte kann in einer einzigen Achse oder in mind. zwei zueinander nicht parallelen Achsen erfolgen. Entlang der ersten Achse wird für das Kompaktieren eine Schließbewegung zwischen zwei Backen ausgeführt. Die Schließbewegung ist durch eine relative Annäherung der Backen entlang der ersten Achse gekennzeichnet. Dabei kann nur eine der Backen bewegt werden, während die andere Backe stationär angeordnet ist, oder es können beide Backen aufeinander zu bewegt werden.
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In der anderen Achse, die bevorzugt orthogonal zur ersten Achse ausgerichtet ist, kann eine Kompaktierung durch eine Schließbewegung zwischen einem Stützkörper und einem Stempel erfolgen. Die Schließbewegung ist durch eine relative Annäherung zwischen dem Stützkörper und dem Stempel gekennzeichnet. Auch hier können sowohl der Stempel als auch der Stützkörper bewegt werden. Bevorzugt ist bei der Kompaktierung entlang der zweiten Achse der Stützkörper stationär angeordnet, während der Stempel an den Stützkörper angenähert wird.
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Die Kompaktiertechnik gemäß der vorliegenden Offenbarung sieht bevorzugt zwei Backen vor, die einander gegenüber liegend angeordnet sind und zwischen denen einerseits der Stützkörper und andererseits der Stempel aufnehmbar ist.
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Die Backen können beim Kompaktieren zumindest zeitweise sowohl an den (in Richtung der ersten Achse) lateralen Außenseiten des Stützkörpers als auch an den (in Richtung der ersten Achse) lateralen Außenseiten des Stempels angeordnet sein und dort gehalten werden. Mit anderen Worten ist zwischen den Backen ein Freiraum gebildet oder gehalten, in welchem einerseits der Stützkörper und andererseits der Stempel anordenbar sind.
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Die Kompaktierung erfolgt in einer Kompaktierungszone, die bevorzugt entlang der ersten Achse zwischen den Backen und entlang der zweiten Achse zwischen dem Stützkörper und dem Stempel angeordnet ist. An einer Stirnseite der Kompaktierungszone, bevorzugt entlang einer dritten Achse, die orthogonal zur ersten und zweiten Achse orientiert ist, kann eine zusätzliche Wandung vorgesehen sein, die beispielsweise als Anlagefläche für den einzulegenden Mehrdrahtleiter dienen kann. Die Wandung kann beispielsweise in Richtung der dritten Achse an den Backen und etwaig weiterhin am Stützkörper und/oder am Stempel anliegen oder mit einem geringen Toleranzabstand dazu angeordnet sein. Alternativ kann die Wandung an einem der vorgenannten Körper integriert sein, bspw. als ein Überstand, der in die Kompaktierungszone ragt. In den weiteren Ausführungsbeispielen wird zur Vereinfachung davon ausgegangen, dass keine Wandung vorliegt.
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Der Stempel kann zwischen den Backen entlang der zweiten Achse auf den Stützkörper zubewegt werden, um den Mehrdrahtleiter in der Kompaktierungszone zusammenzudrücken. Zuvor kann der Mehrdrahtleiter zwischen den Backen bereits in der ersten Achse zusammengedrückt worden sein.
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Eine Backenzustelleinheit gemäß der vorliegenden Offenbarung ist dazu ausgebildet, an einer offenbarungsgemäßen Kompaktiervorrichtung angeordnet oder in die Kompaktiervorrichtung integriert zu werden. Die Backenzustelleinheit umfasst einen Grundkörper, einen relativ zum Grundkörper in einer Zustellrichtung (parallel zu ersten Achse) beweglichen Backenträger und einen Backenaktuator zur gesteuerten Bewegung des Backenträgers.
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Gemäß einem eigenständigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist die Backenzustelleinheit eine positionierende Verriegelung für den Backenträger auf. Die positionierende Verriegelung ist dazu ausgebildet, den Backenträger in einer Referenzlage mit maximaler Kompaktierung zu positionieren und den Backenträger in dieser Referenzlage formschlüssig zu fixieren. Die positionierende Verriegelung entlastet somit den Backenaktuator, sodass dieser lediglich eine Grobzustellung des Backenträgers zu leisten braucht und einfach aufgebaut sein kann. Weiterhin kann durch die formschlüssige Fixierung eine stabile, verbindungssteife und hoch belastbare Kraftabstützung für den Backenträger bereitgestellt werden, sodass der Backenaktuator lediglich für das Aufbringen von Kräften ausgelegt zu werden braucht, die für eine anfängliche Schließbewegung des Backenträgers notwendig sind. Reaktionskräfte, die für das Halten des Backenträgers in der Referenzposition erforderlich sind, können über die formschlüssige Abstützung an der Verriegelung unabhängig vom Backenaktuator abgestützt sein. Der Backenaktuator kann somit mit einer geringen Leistungsklasse und/oder einer geringen Baugröße dimensioniert sein, wodurch eine kostengünstige und schlanke Konstruktion erreichbar ist.
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Gemäß einem weiteren eigenständigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann die Backenzustelleinheit mind. einen Justierschlitten umfassen und der Backenträger kann über eine Bewegungsführung bahnparallel zur Zustellrichtung und relativ zu dem Justierschlitten beweglich gelagert sein. Weiterhin kann der Justierschlitten über eine weitere Bewegungsführung ebenfalls bahnparallel zur Zustellrichtung und relativ zu einem Grundkörper der Backenzustelleinrichtung beweglich gelagert sein. Der Backenaktuator ist dabei bevorzugt am Justierschlitten angeordnet und insbesondere mit dem Justierschlitten bewegbar.
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Der Backenaktuator braucht daher nur einen Bewegungsumfang zu leisten, der notwendig ist, um den Backenträger zwischen einer Öffnungslage und einer Eingrifflage an der Kompaktierungszone zu bewegen. Davon unabhängig kann eine Grundeinstellung der Backenzustelleinheit auf unterschiedlich breite Kompaktierungszonen oder auch einen Versatz der Kompaktierungszone durch eine Bewegung des Justierschlittens erfolgen.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung kann die Referenzlage des Backenträgers für eine maximale Kompaktierung durch eine Relativlage zwischen dem Backenträger und dem Justierschlitten sowie zusätzlich durch eine Positionierung und Fixierung des Justierschlittens erfolgen. Die Positionierung und Fixierung des Justierschlittens erfolgt dabei bevorzugt relativ zum Grundkörper der Backenzustelleinheit und/oder relativ zu einem Hauptträger der Kompaktiervorrichtung.
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Eine Fügemaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung ist zur Herstellung eines Anschlussbereichs an einem Mehrdrahtleiter vorgesehen und ausgebildet. Sie umfasst ein Maschinengestell und eine am Maschinengestell angeordnete Kompaktiervorrichtung, an der eine Kompaktierungszone gebildet ist. Sie umfasst weiterhin einen am Maschinengestell angeordneten Stempelaktuator, der dazu ausgebildet ist, einen Stempel an die Kompaktierungszone zuzustellen.
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Die Fügemaschine ist bevorzugt als Schweißmaschine oder als Lötmaschine ausgebildet. Die Schweißmaschine ist bevorzugt zum elektrischen Widerstandsschweißen ausgebildet, wobei der Stützkörper eine Elektrode und der Stempel eine weitere Elektrode sein kann. Alternativ kann die Schweißmaschine zum Ultraschallschweißen ausgebildet sein, wobei der Stempel und/oder der Stützkörper und/oder mind. eine der Backen als eine Schweiß-Sonode ausgebildet sein kann.
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Mit anderen Worten können der Stützkörper und/oder der Stempel durch ein Fügewerkzeug gebildet sein. Das Fügewerkzeug kann eine beliebige geeignete Ausbildung haben. Es kann insbesondere eine Schweiß-Elektrode, eine Schweiß-Sonode oder ein Lötkörper sein.
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Ein Kompaktierverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung ist zur Herstellung eines Anschlussbereichs an einem Mehrdrahtleiter vorgesehen. Gemäß einem ersten eigenständigen Aspekt umfasst das Kompaktierverfahren zumindest die folgenden Schritte:
- - Bereitstellen einer Kompaktiervorrichtung mit zwei Backen, zwischen denen eine Kompaktierungszone gebildet ist, wobei mind. eine der Backen in einer Zustellrichtung aktuiert bewegbar ist;
- - Einbringen eines Mehrdrahtleiters in die Kompaktierungszone, während die mind. eine bewegbare Backe in einer Öffnungslage ist;
- - Zustellen der mind. einen bewegbaren Backe durch eine Schließbewegung in Richtung der Kompaktierungszone, d.h. in der Zustellrichtung;
- - Positionieren der mind. einen beweglichen Backe in einer Referenzlage mit maximaler Kompaktierung in der Zustellrichtung;
- - Verriegeln der mind. einen beweglichen Backe in der Referenzlage durch formschlüssige Abstützung gegenüber der Kompaktiervorrichtung, sodass Reaktionskräfte, die aus der Kompaktierungszone auf die bewegliche Backe wirken, über die Verriegelung abgestützt werden.
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Die vorgenannten Schritte werden bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt. Allerdings können weitere Schritte vorgesehen sein, insbesondere zum Einrichten der Kompaktiervorrichtung für einen Arbeitsvorgang. Die weiteren Schritte können an beliebiger Stelle zwischen den vorgenannten Schritten ausgeführt werden, insbesondere können Einstellungsschritte vor dem Einbringen eines Mehrdrahtleiters und/oder vor dem Zustellen der mind. einen bewegbaren Backe erfolgen.
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Die Bewegung der Backe kann bevorzugt durch gesteuerte Aktuierung erfolgen, insbesondere durch Aufnahme der Backe in einen Backenträger, welcher durch einen Backenaktuator gesteuert bewegbar ist. Alternativ kann ein Backenaktuator direkt auf eine Backe wirken.
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Gemäß einem weiteren eigenständigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann das Kompaktierverfahren die folgenden Schritte umfassen.
- - Bereitstellen einer Kompaktiervorrichtung mit zwei Backen, zwischen denen eine Kompaktierungszone gebildet ist, wobei mind. eine der Backen in einer Zustellrichtung aktuiert bewegbar ist;
- - Einbringen eines Mehrdrahtleiters in die Kompaktierungszone, während die mind. eine bewegbare Backe in einer Öffnungslage ist;
- - Zustellen der mind. einen bewegbaren Backe durch eine Schließbewegung in Richtung der Kompaktierungszone, d.h. in der Zustellrichtung;
- - Vorsehen eines Backenträgers zur haltenden Aufnahme der bewegbaren Backe und eines Justierschlittens, wobei einerseits der Backenträger über eine Bewegungsführung bahnparallel zur Zustellrichtung und relativ zum Justierschlitten beweglich ist und andererseits der Justierschlitten über eine weitere Bewegungsführung bahnparallel zur Zustellrichtung bewegbar ist;
- - Zumindest einmalige Einstellung einer Referenzlage mit maximaler Kompaktierung für die bewegbare Backe und/oder den Backenträger durch einerseits Festlegen einer Relativlage zwischen der mind. einen bewegbaren Backe und dem Justierschlitten und andererseits positionieren und fixieren des Justierschlittens relativ zu einem Hauptträger der Kompaktiervorrichtung.
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In den Unteransprüchen, den beigefügten Zeichnungen und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung sind weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung angegeben.
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Die Erfindung ist in den Figuren beispielhaft und schematisch dargestellt. Diese zeigen:
- 1: eine Darstellung eines Mehrdrahtleiters mit einem kompaktierten Anschlussbereich sowie eine Illustration der Lage von Einzeldrähten des Mehrdrahtleiters in unterschiedlichen Zuständen;
- 2: eine Ausgangslage von zwei Backen, einem Stützkörper und einem Stempel für die Durchführung eines Kompaktiervorgangs;
- 3A bis 3C: schematische Vorgangsdarstellungen für eine Kompaktierung entlang einer ersten Achse;
- 4A bis 4D: schematische Vorgangsdarstellungen für das Kompaktieren entlang einer zweiten Achse und das Endofügen der Einzeldrähte eines Mehrdrahtleiters in der Kompaktierungszone;
- 5 bis 7: schematische Darstellungen einer Fügemaschine und einer Kompaktiervorrichtung in unterschiedlichen Ausbildungsformen;
- 8 bis 14: verschiedene Darstellungen einer Kompaktiervorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante, die Schnittansichten 12 bis 14 korrespondieren dabei mit Schnittlinien XII, XIII und XIV in 10 und 11;
- 15: eine Abwandlung der offenbarungsgemäßen Kompaktiervorrichtung zum parallelen Kompaktieren in zwei benachbarten Kompaktierungszonen an derselben Kompaktiervorrichtung bzw. Fügemaschine.
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1 zeigt auf der linken Seite ein Schrägbild eines Mehrdrahtleiters (M), der im vorderen Abschnitt einen Anschlussbereich (Ma) und im hinteren Bereich einen Bewegungsabschnitt (Mb) aufweist. In dem Anschlussbereich (Ma) sind die Einzeldrähte (E) des Mehrdrahtleiters (M) kompaktiert und im vorliegenden Beispiel zusätzlich durch Schweißen untereinander verbunden. Im Bewegungsabschnitt (Mb) sind die Einzeldrähte (E) nicht kompaktiert und zumindest teilweise mit einem Zwischenabstand zu einander angeordnet. Die Einzeldrähte (E) sind im Bewegungsabschnitt (Mb) insbesondere relativ zueinander beweglich, so dass der Bewegungsabschnitt (Mb) insgesamt flexibel ist.
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Auf der rechten Seite von 1 sind verschiedene Illustrationen dargestellt, die Relativlagen der Einzeldrähte (E) im Querschnitt des Mehrdrahtleiters (M) in unterschiedlichen Zuständen zeigen.
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In der obersten Querschnittsdarstellung sind die Einzeldrähte (E) jeweils zueinander beabstandet und untereinander nicht verbunden. Dieser Zustand liegt im Bewegungsabschnitt (Mb) vor.
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In der darunterliegenden Querschnittsdarstellung sind die Einzeldrähte (E) zu einer deutlich höheren Packungsdichte zusammengedrückt, in welcher sie untereinander in Anlage sind. Dieser Zustand kann durch ein Zusammendrücken des Mehrdrahtleiters herbeigeführt werden und beispielsweise am Ende einer Kompaktierung entlang der ersten Achse vorliegen. Die dritte Querschnittsansicht von oben in 1 zeigt die Einzeldrähte (E) in einer noch engeren Anordnung, bzw. mit einer noch höheren Packungsdichte. Ein solcher Zustand kann beispielsweise durch ein zusätzliches Kompaktieren entlang der zweiten Achse erreicht werden.
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Die unterste Querschnittsdarstellung in 1 erläutert schließlich einen Zustand der Einzeldrähte (E) bei dem eine maximale Packungsdichte erreicht ist. Dieser Zustand kann beispielsweise am Ende eines Kompaktierfügevorgangs erreicht sein.
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2 zeigt eine Ausgangslage der Backen (5, 6) sowie des Stützkörpers (4) und des Stempels (3) vor der Durchführung eines Kompaktiervorgangs. Die Backen (5, 6) können jeweils von der Kompaktierungszone entfernt in einer Öffnungslage (PO) angeordnet sein und während des Kompaktierens gleichzeitig, zeitlich überlappend oder zeitversetzt in einer jeweiligen Zustellrichtung (X, X') in eine geschlossene Position bewegt werden. Es kann allerdings ausreichend sein, nur eine Backe (5) in einer Zustellrichtung (X) zu bewegen und die andere Backe (6) von Beginn bis zum Ende des Kompaktiervorgangs in einer Referenzlage (PR) zu halten, insbesondere in seitlicher Anlage am Stützkörper (4).
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Der Stützkörper (4) und der Stempel (3) können fast dasselbe Breitenmaß haben. Besonders bevorzugt kann der Stempel (3) um ein geringes Toleranzmaß, insbesondere weniger 10 Mikrometer, weiter bevorzugt weniger als 2 Mikrometer schmaler sein als der Stützkörper (4). Auf diese Weise kann die Kompaktierungszone (2) zwischen den jeweiligen Stirnseiten der Backen (5, 6) sowie des Stützkörpers (4) und des Stempels (3) in Umfangsrichtung eine umlaufend dichte Kontur bilden. Ein Bewegungsspalt, der zwischen dem Stempel (3) und einer der Backen (5, 6) vorgesehen ist, kann entsprechend eine Spaltweite von weniger als 10 Mikrometern, bevorzugt weniger als 1 Mikrometer aufweisen.
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Die vorgenannte Tolerierung für die relativen Breiten von Stützkörper (4) und Stempel (3) beziehungsweise einen Bewegungsspalt ist besonders vorteilhaft, um einen Anschlussbereich (Ma) mit einer hohen Formungsgüte und insbesondere ohne störende Grate an den seitlichen Kanten zu erzeugen. Ein gratfrei hergestellter Anschlussbereich kann in einem nachgelagerten Prozess problemfrei weiterverarbeitet und bspw. an ein externes Objekt angeschweißt oder aufgelötet werden. Weiter unten werden vorteilhafte Eigenschaften der offenbarten Backenzustelleinheiten und der Kompaktiervorrichtung erläutert, die eine hohe Haltegenauigkeit der Backen (5, 6) in der Referenzlage (PR) ermöglichen, sodass die Beweglichkeit des Stempels (3) trotz der strengen Tolerierung und auch bei hohen Kompaktierungskräften aufrecht erhalten wird.
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Das Kompaktieren und Kompaktierfügen gemäß der vorliegenden Offenbarung kann in einer, zwei oder mehr Phasen erfolgen. Nachfolgend wird zur vereinfachten Darstellung eine erste Phase, bei der ein Kompaktieren entlang einer ersten Achse zwischen zwei Backen (5,6) erfolgt, als Vor-Kompaktieren bezeichnet. Eine zweite Phase bei der ein (reines) Kompaktieren entlang einer zweiten Achse zwischen einem Stützkörper (4) und einem Stempel (3) erfolgt, wird als End-Kompaktieren bezeichnet. Eine dritte Phase, in der die kompaktierten Einzeldrähte zusätzlich untereinander verbunden werden, wird als Fügephase bezeichnet.
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3A bis 3C illustrieren beispielhaft das Vor-Kompaktieren entlang der ersten Achse. 4A bis 4B erläutern das End-Kompaktieren entlang der zweiten Achse. 4C und 4D illustrieren die Fügephase.
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Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorgenannte Phaseneinteilung und die damit verbundene Reihenfolge der Ausführungsschritte beschränkt. Vielmehr können einzelne Schritte der Phase untereinander ausgetauscht oder weggelassen werden. Ferner können einzelne der getrennt dargestellten Schritte gleichzeitig oder mit zeitlicher Überlappung ausgeführt werden.
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3A bis 3C illustrieren das Kompaktieren entlang einer ersten Achse durch eine Zustellbewegung (X, X') einer bewegbaren Backe (5) gegenüber einer stationär angeordneten Backe (6). Die für die bewegbare Backe (5) gezeigten und beschriebenen Abläufe können alternativ in derselben Weise und/oder zeitlich versetzt durch die zweite Backe (6) ausgeführt werden, welche somit ebenfalls als bewegbare Backe ausgebildet sein kann.
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Nachfolgend wird davon ausgegangen, dass eine Zustellrichtung (X, X') für eine Backe (5, 6) kollinear zur ersten Achse (ohne Bezugszeichen) ausgerichtet ist. Wenn zwei bewegliche Backen (5, 6) vorgesehen sind, wird davon ausgegangen, dass auch die Zustellrichtungen (X, X') dieser Backen (5, 6) kollinear zueinander ausgerichtet sind. Ferner wird davon ausgegangen, dass die Zustellung jeweils linear erfolgt.
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Alternativ können eine bogenförmige Zustellung entlang gekrümmter Zustellbahnen vorgesehen sein (nicht dargestellt). Die erste Achse kann in diesem Fall durch eine gekrümmte Bewegungsbahn für die Backen (5, 6) gekennzeichnet sein. Bevorzugt treffen die Zustellbahnen von zwei bewegbaren Backen dann in einem gemeinsamen (gedachten) Punkt in er Kompressionszone aufeinander. Alle nachfolgenden Beispiele beziehen sich rein auf eine lineare Zustellung der Backen (5, 6) sowie des Stempels (3) und können entsprechend auf bogenförmige Zustellungen übertragen werden.
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3A zeigt die bewegbare Backe (5) in einer Öffnungslage (PO). Die Öffnungslage (PO) kann auf beliebige Weise vorgegeben sein. Sie kann insbesondere durch eine Öffnungslage eines Backenträgers (13) vorgegeben sein, an dem die Backe (5) aufgenommen und fixiert ist. Nachfolgend wird zur vereinfachten Darstellung davon ausgegangen, dass eine bewegbare Backe (5) fest an einem bewegbaren Backenträger (13) angeordnet ist, so dass zwischen der Backe (5) und dem Backenträger (13) ein fester geometrischer Bezug herrscht. Dementsprechend ist eine Lage der bewegbaren Backe (5) eindeutig in eine korrespondierende Lage des Backenträgers (13) überführbar und umgekehrt. Dementsprechend gilt jede Merkmalsbeschreibung hinsichtlich einer Lage der Backe (5) in gleicher Weise für eine Lage des zugehörigen Backenträgers (13) und umgekehrt.
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Gemäß dem Bewegungspfeil in 3A wird die bewegbare Backe (5) durch eine Schließbewegung (Sa) aus der Öffnungslage (PO) in Richtung der Kompressionszone (2) verlagert, d.h. entlang der Zustellrichtung (X) an einen Mehrdrahtleiter (M) angenähert, der in Kompressionszone (2) bzw. zwischen den Backen (5,6) eingebracht ist. Die Schließbewegung (Sa) wird bevorzugt in gesteuerter Weise durch einen Backenaktuator (14) bewirkt, der direkt oder indirekt mit der bewegbaren Backe (5) verbunden ist.
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Auf die bewegbare Backe (5) wirkt für bzw. während der Schließbewegung (Sa) also eine von außen aufgeprägte Kraft (Fa), insbesondere eine Aktuatorkraft, die vom Backenaktuator (14) erzeugt ist. Für die anfängliche Schließbewegung (Sa) gemäß 3A ist lediglich eine geringe Krafthöhe notwendig, um die Beschleunigung herbeizuführen und etwaige Reibkräfte oder Führungskräfte zu überwinden. Das Ausmaß der notwendigen Kraft ist in 3A durch einen Pfeil und insbesondere dessen Größe illustriert.
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In der Darstellung gemäß 3B befindet sich die bewegbare Backe (5) in einer Eingrifflage (PE). Die Eingrifflage (PE) ist eine Zwischenposition zwischen der Öffnungslage (PO) und der Referenzlage (PR) mit maximaler Kompaktierung. In der Eingrifflage (PE) kann sich die Backe (5) bereits in körperlichen Kontakt mit dem Mehrdrahtleiter (M) befinden und dieses Komprimieren. Der Mehrdrahtleiter (M) bzw. dessen Einzeldrähte (E) haben allerdings noch nicht die maximale Komprimierung entlang der ersten Achse erreicht. Die Schließbewegung (Sa) der bewegbaren Backe (5) kann in der Eingrifflage (PE) ausschließlich durch den Backenaktuator (14) und die von ihm aufgeprägte Kraft (Fa) bewirkt sein. Alternativ kann sie zusätzlich durch eine positionierende Verriegelung (16) zumindest teilweise bewirkt sein. Die positionierende Verriegelung (16) wird weiter unten im Detail erläutert.
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3C verdeutlicht einen Zustand, bei dem die bewegliche Backe (5) in der Referenzlage (PR) mit maximaler Kompaktierung angeordnet ist. In dieser Referenzlage (PR) ist die bewegbare Backe (5) bevorzugt entlang der ersten Achse bzw. entlang der Zustellrichtung (X) im körperlichen Kontakt zum Stützkörper (4). Es wird allerdings bevorzugt die Backe (5) ausschließlich in der Referenzposition (PR) gehalten und gegen ein Ausweichen nach außen hin, d.h. entgegen der Zustellrichtung (X) gehalten. Auch die bewegbare Backe (5) und ebenso die weitere Backe (6) können allerdings von der Kompaktierungszone (2) her Kräfte wirken, die durch entsprechende in der Zustellrichtung (X) wirkende Gegenkräfte oder Reaktionskräfte (Fr) abgestützt werden.
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Die von der Kompaktierungszone (2) her wirkenden Kräfte können beispielsweise durch das elastische Expansionsbestreben des Mehrdrahtleiters (M) resultieren.
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Bevorzugt wird die bewegliche Backe (5) und etwaig auch die stationär angeordnete Backe (6) in der Referenzlage (PR) durch formschlüssige Abstützung gegenüber der Kompaktiervorrichtung verriegelt, so dass Reaktionskräfte (Fr) die zum Halten der Backe (5,6) in der Referenzlage (Pr) bzw. zum Ausgleich der aus der Kompaktierungszone (2) auf die Backe (5,6) wirkenden Kräfte notwendig sind, über die Verriegelung abgestützt werden. Für das Verriegeln und Abstützen ist bevorzugt eine positionierende Verriegelung (16,26) vorgesehen, die weiter unten in verschiedenen Ausführungsvarianten erläutert wird.
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In der Darstellung gemäß 4A befindet sich ein Stempel (3) (etwaig als Fügewerkzeug ausgebildet) in einer Öffnungslage (QO). Der Stempel (3) wird aus dieser Öffnungslage (QO) durch eine Schließbewegung (Sb) in der zweiten Achse in Richtung der Kompaktierungszone (2) bewegt bzw. an den Mehrdrahtleiter (M) zugestellt. Die Bewegung des Stempels (3) kann auf beliebige Weise erfolgen. Bevorzugt ist der Stempel (3) an einer Fügemaschine (1) angeordnet und mit einem Stempelaktuator (7) verbunden, welcher direkt oder indirekt eine Kraft (Ga) auf den Stempel (3) aufprägt. In der Darstellung gemäß 4A ist die aufgeprägte Kraft (Ga) verhältnismäßig klein, da sie nur zur Beschleunigung und etwaigen Überwindung von Reibungskräften erforderlich ist, um die anfängliche Schließbewegung (Sb) auszuführen.
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In der Darstellung gemäß 4B befindet sich der Stempel (3) in einer Eingrifflage (QE). Die Eingrifflage (QE) ist eine Zwischenposition zwischen der Öffnungslage (PO) und einer Kompressionslage (QK).
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In der Eingrifflage (QE) ist der Stempel (3) weiterhin bevorzugt in Kontakt mit dem Mehrdrahtleiter (M).
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Der Stempel (3) wird ausgehend von der Eingrifflage (QE) durch eine weitere Zustellbewegung entlang der zweiten Achse in Richtung der Kompaktierungszone (2) bewegt, wobei ein weiteres Zusammendrücken bzw. Komprimieren des Mehrdrahtleiters (M) erfolgt. Für dieses weitere Komprimieren ist eine entsprechend höhere aufgeprägte Kraft (Ga) notwendig, die bevorzugt durch den Stempelaktuator (7) aufgebracht wird.
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In der Darstellung gemäß 4C befindet sich der Stempel (3) in einer Kompressionslage (QK). Die Kompressionslage (QK) kann eine vorgegebene Lage sein, insbesondere eine Lage bei einem vorgegebenen Abstand zwischen dem Stützkörper (4) und dem Stempel (3). Alternativ und bevorzugt kann die Kompressionslage (QK) diejenige Lage sein, die sich durch das Zusammendrücken des Mehrdrahtleiters (M) mit einer bestimmten vorgegebenen aufgeprägten Kraft (Ga) ergibt.
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Die Kompressionslage (QK) kann mithin diejenige Lage sein, bei der die (gemäß der aufgeprägten Kraft (Ga)) maximale Packungsdichte der Einzeldrähte durch reines Kompaktieren ergibt.
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Gemäß einer bevorzugten Variante wird zusätzlich zum Kompaktieren zumindest ein Endofügen durchgeführt, insbesondere durch Schweißen oder Löten. Unter Endofügen wird ein rein innerhalb des Mehrdrahtleiters erfolgendes Verbinden von Einzeldrähten (E), insbesondere von benachbarten Einzeldrähten (E) definiert. Demgegenüber zu unterscheiden ist ein Exofügen, bei dem zumindest randseitige Einzeldrähte (E) des Mehrdrahtleiters (M) mit einem externen Körper, insbesondere einem externen und leitfähigen Makrokörper verbunden werden. Ein solcher externer Körper kann beispielsweise zusammen mit dem Mehrdrahtleiter (M) in der Kompaktierungszone (2) angeordnet sein. Der externe Körper kann beispielsweise ein elektrischer Anschluss eines externen Bauteils sein.
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Für das Fügen wird ein Fügemittel (H) in den Mehrdrahtleiter (M) eingebracht. Das Einbringen kann insbesondere durch den als Fügewerkzeug ausgebildeten Stempel (3) und/oder den als Fügewerkzeug ausgebildeten Stützkörper (4) erfolgen. Das Fügemittel (H) kann ausschließlich eine eingebrachte Energie sein. Alternativ kann das Fügemittel (H) ein Zusatz-Bindemittel umfassen, das ergänzend zu dem Mehrdrahtleiter (L) und etwaig ergänzend zu dem externen Makrokörper eingebracht wird. Dies kann insbesondere ein Schweiß-Zusatzwerkstoff oder ein Lötwerkstoff und/oder ein Flussmittel sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung erfolgt das Fügen durch elektrisches Widerstandsschweißen. In diesem Fall sind bevorzugt der Stützkörper (4) und der Stempel (3) als Schweiß-Elektroden ausgebildet, insbesondere aus einem Wolfram-Werkstoff. Das Fügemittel (H) kann in diesem Fall ein Schweiß-Strom sein, der während des Fügens zwischen dem Stützkörper (4) und dem Stempel (4) durch den Mehrdrahtleiter (M) fließt.
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Durch das Einbringen des Schweiß-Stroms kann es zu einer Erwärmung kommen, so dass das Material der Einzeldrähte (E) zumindest bereichsweise pastös wird oder aufschmilzt.
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Während des Fügens kann bevorzugt ein Nachsetzen, d.h. eine zusätzliche relative Schließbewegung zwischen dem Stützkörper (4) und dem Stempel (3) erfolgen. Besonders bevorzugt wird das Nachsetzen durch eine aktuierte Bewegung des Stempels (3) hervorgerufen. Die dafür erforderliche Kraft wird bevorzugt als aufgeprägte Kraft (Ga) von dem Stempelaktuator (7) erzeugt. Sie kann insbesondere kraftgeregelt erzeugt werden.
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4D zeigt das Ergebnis eines Fügevorgangs mit Nachsetzen. Hier befindet sich der Stempel (3) in einer Endlage (QZ).
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Wie sich aus dem Vergleich der Kraftpfeile in 3A bis 4D für die auf die Backen (5, 6) wirkenden Kräfte (Fr, Fa) und die auf den Stempel wirkende Kraft (Ga) ergibt, kann die für die End-Komprimierung und das Fügen erforderliche Kraft noch deutlich höher sein, als die für das Vor-Komprimieren erforderlichen Kräfte. Es ist entsprechend vorteilhaft, die Backen (5, 6) durch formschlüssige Fixierung in der Referenzlage (PR) zu halten, sodass die notwendigen Kräfte (Fr) zum Aufrechterhalten dieser Referenzposition ausschließlich als Reaktionskräfte (Fr) aufgebracht bzw. abgestützt werden. Somit braucht lediglich der Stempelaktuator (7) dafür ausgebildet und entsprechend steuerbar oder regelbar sein, um die maximale Kompaktierungskraft aufzubringen. Alle anderen Aktuatoren können deutlich einfacher ausgeführt sein und eine einfachere Steuerbarkeit vorsehen. Insbesondere kann für die Backenträgeraktuatoren (14) und den Verriegelungsaktuator (22) eine reine Schalt-Steuerung ausreichend sein.
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5 bis 7 zeigen Fügemaschinen (1) mit Kompaktiervorrichtungen (9) und Backenzustelleinheiten (11) in verschiedenen Ausführungsvarianten.
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Die Komtaktiervorrichtung (9) gemäß 5 verfügt über zwei bewegliche Backen (5,6), die jeweils an einem Backenträger (13,25) angeordnet sind. Der rechts in 5 gezeigte Backenträger (13) ist ein aktuierbarer Backenträger, der mit einem Backenaktuator (14) und insbesondere dessen Abtriebsflansch (38) kraftleitend verbunden ist. Der in 5 links dargestellte Backenträger (25) ist ein (bewegbarer) passiver Backenträger, der über keine Aktuierung verfügt.
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Beide Backenträger (13,25) sind über jeweils eine Bewegungsführung (15) bahnparallel zur Zustellrichtung (X,X') gelagert. Die Lagerung ist in dem Beispiel von 5 gegenüber einem Grundkörper (12) der Backenzustelleinheit (11) bzw. gegenüber dem Hauptträger (10) der Kompaktiervorrichtung (9) vorgesehen.
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Sowohl für den aktuierbaren Backenträger (13) als auch für den passiven Backenträger (25) ist in dem Beispiel von 5 eine positionierende Verriegelung (16,26) vorgesehen. Die positionierende Verriegelung (16,26) ist jeweils dazu ausgebildet, den Backenträger (13,26) in einer Referenzlage (PR) mit maximaler Kompaktierung zu positionieren und den Backenträger (13,26) in dieser Referenzlage formschlüssig zu fixieren.
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Die Funktionsweise der positionierenden Verriegelung (16,26) ist rechts oben in 5 in einer vergrößerten Darstellung illustriert. Diese vergrößerte Darstellung zeigt drei Zustände der positionierenden Verriegelung (16,26). Durch das aktivieren der Verriegelung wird eine Lageabweichung (DL) des Backenträgers (13) und damit der Backe (5) gegenüber der (einstellbaren) Referenzlage (PR) minimiert.
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Die positionierende Verriegelung (16,26) umfasst einen Riegelkörper (17) und eine Riegelaufnahme (18). In dem gezeigten Beispiel ist die Riegelaufnahme (18) am Backenträger (13,25) angeordnet und insbesondere in den Backenträger (13,25) integriert. Der Riegelkörper (17) ist mit einem Verriegelungsaktuator (22) verbunden, der dazu ausgebildet ist, den Riegelkörper (17) in die Riegelaufnahme (18) einzuschieben und bevorzugt mit einer aufrechterhaltbaren Presskraft oder Vorspannkraft in der Riegelaufnahme (18) zu halten. Gemäß einem nicht dargestellten alternativen Beispiel kann die Anordnung von Riegelkörper (17) und Riegelaufnahme (18) umgekehrt sein, so dass ein Riegelkörper (17) am Backenträger (13,25) angeordnet oder integriert ist. In diesem Fall kann eine beispielsweise topfförmige Riegelaufnahme (18) mit dem Verriegelungsaktuator (22) verbunden sein und auf bzw. über den Riegelkörper (17)) geschoben werden. Auch in diesem Fall kann die Riegelaufnahme (18) bevorzugt mit einer aufrechterhaltbaren Presskraft oder Vorspannkraft in der aufgeschobenen Position gehalten werden.
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Der Riegelkörper (17) und die Riegelaufnahme (18) haben bevorzugt zu einander korrespondierende Oberflächen, wobei zumindest ein Paar von korrespondierenden Oberflächen gegenüber der Zustellrichtung (X, X') geneigt ist. Die Neigung ist bevorzugt derart gewählt, dass beim Aufeinandergleiten der zugehörigen Oberflächen eine Ausrichtung des Backenträgers (13,25) erfolgt. Diese Ausrichtung ist in der zweiten Ansicht der vergrößerten Darstellung in 5 gezeigt.
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Wenn die positionierende Verriegelung (16) vollständig geschlossen ist, ist die Riegelaufnahme (18) formschlüssig mit dem Riegelkörper (17) gekoppelt und zwar bevorzugt derart, dass zwischen dem Riegelkörper und der Riegelaufnahme entlang der Zustellrichtung (X, X') eine Schweife und entlang der ersten Achse kraftleitende Lagefestlegung gebildet ist.
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Der mit dem Verriegelungsaktuator (22) verbundene Teil der positionierenden Verriegelung (16), in dem Beispiel von 5 also der jeweilige Riegelkörper (17), hat bevorzugt eine parallel zur Zustellrichtung (X, X') bzw. parallel zur ersten Achse einstellbare Position, die durch eine Lagefixierung (20) festlegbar ist. Die Lagefixierung (20) ist bevorzugt derart ausgebildet, dass bei deren Aktivierung keine Schließkraftanteile parallel zu oder in der Zustellrichtung (X, X') wirken. Die Aktivierung der Lagefixierung (20) kann somit erfolgen, ohne eine eingestellte Position der Verriegelung (16,26) relativ zum Grundkörper (12) bzw. zum Hauptträger (10) zu beeinträchtigen. Weiter unten wird eine Ausführungsvariante einer Lagesicherung (20) beschrieben, die eine solche Eignung aufweist. Alternativ kann eine beliebig anders gebildete Lagefixierung (20) vorgesehen sein.
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Durch die Positionierung und Lagefixierung des mit dem Verriegelungsaktuator (22) verbundenen Teils der Verriegelung (16,26) kann exakt eine Lage des Backenträgers (13,25) und entsprechend eine Lage der jeweiligen Backe (5,6) entlang der ersten Achse bzw. entlang der Zustellrichtung (X, X') eingestellt werden.
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Bevorzugt ist die positionierende Verriegelung (16,26) für eine Positionseinstellung der Backen (5,6) bzw. der Backenträger (13,26) aktiviert, d.h. der Riegelkörper (17) vollständig mit der Riegelaufnahme (18) kontaktiert, so dass die Lage des jeweiligen Backenträgers (13,25) entlang oder parallel zur ersten Achse bzw. entlang oder parallel zur Zustellrichtung (X, X') in einer festen geometrischen Beziehung zur entsprechenden Position des jeweils anderen Teils der positionierenden Verriegelung (16,26) steht. Folglich kann der Verbund aus Backe (5,6), Backenträger (13,25) und beiden Teilen der positionierenden Verriegelung (16,26) insgesamt entlang oder parallel der ersten Achse bzw. der Zustellrichtung (X, X') ausgerichtet und durch die Lagefixierung (20) festgelegt werden. Wenn die positionierende Verriegelung (16,26) deaktiviert wird, d.h. Riegelkörper und Riegelaufnahme voneinander getrennt werden, ist die Bewegung des jeweiligen Backenträgers (13,26) wieder frei. Wird die positionierende Verriegelung (16,26) wieder aktiviert, wird der Backenträger (13,26) wieder in die exakt gleiche zuvor eingestellte Position gebracht und formschlüssig fixiert.
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Entsprechend kann durch die vorgenannte Einstellung die Referenzlage (PR) für jede Backe (5,6) bzw. jeden Backenträger (13,25) eingestellt und über die Lagefixierung (20) in der Art fixiert werden, dass sie auch nach einer zwischenzeitlichen Bewegung des Backenträgers (13,26) wieder identisch hergestellt werden kann.
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Der Verriegelungsaktuator (22) ist wie in dem Beispiel von 5 an einem separaten Justierschlitten (19'') angeordnet. Dieser ausschließlich für die positionierende Verriegelung (16,26) bzw. ausschließlich für den Verriegelungsaktuator (22) vorgesehene Justierschlitten (19") kann entsprechend als Verriegelungs-Justierschlitten bezeichnet sein.
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6 zeigt eine weitere Ausführungsvariante der Kompaktiervorrichtung (9) und einer Backenzustelleinheit (11). In diesem Beispiel ist ein beweglicher und aktuierbarer Backenträger (13) über eine Bewegungsführung (15) erneut entlang der oder bahnparallel zur Zustellrichtung (X) bewegbar. Hier erfolgt die Lagerung des Backenträgers (13) allerdings gegenüber einem Justierschlitten (19'), der ebenfalls den Backenaktuator (14) trägt. Der hier dargestellte Justierschlitten (19') kann somit als Aktuator-Justierschlitten bezeichnet werden.
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In dem Beispiel von 6 ist die Bewegung des Backenträgers (13) und damit die Bewegung der Backe (5) in der Zustellrichtung (X) durch einen Anschlag (45) begrenzt, der ebenfalls am Justierschlitten (19') angeordnet ist.
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Der Justierschlitten (19') ist wiederum über eine Bewegungsführung (21) entlang der oder bahnparallel zur Zustellrichtung (X) bewegbar. Er ist über eine Lagefixierung (20') gegenüber dem Grundkörper (2) bzw. gegenüber dem Hauptträger (10) in einer eingestellten Position festlegbar. Die Lagefixierung (20') ist über die Positionierung des Justierschlittens (19') dazu geeignet, auch die Position des Anschlags (45) entlang der oder bahnparallel zur Zustellrichtung (X) festzulegen.
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In dem Beispiel gemäß 6 kann über eine Bewegung und Justierung des Justierschlittens (19') und die damit einhergehende Positionierung des Anschlags (45) ebenfalls eine Referenzlage (PR) der Backe (5) und des Backenträgers (13) eingestellt werden. Der Backenträger (13) und die Backe (5) sind allerdings nicht in der Referenzlage körperlich fixierbar, sondern können nur durch die vom Backenaktuator (14) aufgebrachte Kraft in der Schließrichtung (X) in Anlage mit dem Anschlag (45) gehalten werden, um die Referenzlage (PR) zu halten.
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Der Justierschlitten (19') gemäß 6 ist für eine Justage des Anschlags (45) vorgesehen und kann daher auch als Anschlag-Justierschlitten (19') bezeichnet werden.
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Die in 6 auf der linken Seite der Kompaktierungszone (2) dargestellte Backe (6) ist an einem stationären Backenträger (25) angeordnet, der in diesem Beispiel fest mit dem Hauptträger (10) verbunden ist. Eine Positionierung der Backe (6) gegenüber der Kompaktierungszone (2) kann hierbei beispielsweise manuell vorgenommen werden, insbesondere durch eine entsprechende Einspannung am Backenträger (25).
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7 zeigt eine wiederum weitere Ausführungsvariante der Kompaktiervorrichtung (9). Die auf der rechten Seite dargestellte Backenzustelleinheit (11) weist einen bewegbaren und aktuierbaren Backenträger (13) sowie einen Justierschlitten (19') auf, an welchem der Backenaktuator (14) angeordnet ist. Der Backenträger (13) ist über eine Bewegungsvorrichtung (15) entlang der oder bahnparallel zur Zustellrichtung (X) bewegbar. Der Justierschlitten (19') ist über eine Bewegungsführung (21) entlang der oder bahnparallel zur Zustellrichtung (X) bewegbar. In dem vorliegenden Beispiel sind die Bewegungsführung (15) für den Backenträger (13) und die Bewegungsführung (21) für den Justierschlitten (19,19') an einer gemeinsamen Führungsbahn (23) gelagert. Die Führungsbahn (23) kann eine beliebige Ausbildung haben. Sie kann insbesondere eine sich entlang der und bevorzugt bahnparallel zur Zustellrichtung (X) erstreckende Lagerfläche sein, die beispielsweise eine ebene oder eine zylindrische Kontur haben kann. Die Bewegungsführung (15) für den Backenträger (13) und die Bewegungsführung (21) für den Justierschlitten (19') können alternativ oder zusätzlich an mind. einem gemeinsamen Führungskörper (24) gelagert sein. Insbesondere kann eine gemeinsame Führungsbahn (23) eine Außenoberfläche des gemeinsamen Führungskörpers (24) sein.
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Durch die gemeinsame Lagerung der Bewegungsführungen (15,21) für den Backenträger und den Justierschlitten wird eine besonders hohe Führungspräzision erreicht. Ferner kann ein besonders kompakter Aufbau erreicht werden, was eine schlanke Bauart der Kompaktiervorrichtung (9) ermöglicht oder begünstigt.
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Die Ausbildung und Anordnung der in 7 links dargestellten Backe (6) ist analog zu der in 6 gezeigten Ausführung.
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Alle in den 5, 6, 7 dargestellten Merkmale und Ausbildungsformen können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden. Einerseits können statische, aktuiert bewegbare sowie passiv bewegbare Backenträger (13,26) in beliebiger Kombination zu beiden Seiten der Kompaktierungszone (2) entlang der ersten Achse angeordnet werden. Andererseits kann jede der offenbarten Backenzustelleinheiten (11) einfach oder doppelt an der Kompaktiervorrichtung (9) vorgesehen sein. Auch die Ausbildung der Justierschlitten (19,19',19'') und die damit einhergehende Anordnung von Backenaktuator und/oder positionierender Verriegelung (16,26) und/oder Anschlag (45) sind in beliebiger Weise miteinander kombinierbar.
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Die Backen (5,6) der Kompaktiervorrichtung (9) sind bevorzugt einander gegenüberliegend und auf gleicher Höhe gegenüber der Kompaktierungszone (2) angeordnet. Alternativ können unterschiedliche Höhenlagen vorgesehen sein.
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Die Backen (5,6) weisen an den zur Kompaktierungszone (2) weisenden Seiten bevorzugt gleichförmige bzw. zueinander spiegelbildlich geformte Grenzflächen auf. Dies können insbesondere flache, ballige oder konturierte Grenzflächen sein. Alternativ können an den Backen (5,6) unterschiedlich geformte Grenzflächen vorgesehen sein.
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Die Kompaktiervorrichtung (9) weist bevorzugt einen Stützkörperhalter (8) auf, der bevorzugt quer zur Bewegungsbahn des mind. einen Backenträgers (13,25) versetzt und bevorzugt neben der Kompaktierungszone (2) angeordnet ist. Wie oben erwähnt, kann der Stützkörper (4) insbesondere als ein Fügewerkzeug wirken.
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Wie aus den oben erläuterten 2 bis 4D hervorgeht, wird der Mehrdrahtleiter (M) bei der Kompaktierung und bevorzugt ebenfalls beim Fügen durch die jeweiligen zur Kompaktierungszone (2) weisenden Stirnflächen der Backen (5,6) sowie des Stützkörpers (4) und des Stempels (3) zusammengedrückt. Dabei sind weiterhin bevorzugt der Stützkörper (4) und der Stempel (3) zwischen den Stirnflächen der Backen (5,6) aufnehmbar.
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Um eine hohe Formgüte im Anschlussbereich (Ma) zu erreichen, insbesondere wenn auch eine Fügeverbindung erzeugt wird, sollte zwischen einerseits den Backen (5,6) und andererseits den benachbarten Außenflächen am Stützkörper (4) und am Stempel (3) möglichst kein Spalt oder ein minimal tolerierter Spalt vorliegen. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Spaltweite bei deutlich unter einem Zehntel Millimeter, insbesondere im einstelligen Mikrometerbereich zu tolerieren.
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Dementsprechend ist es vorteilhaft, einerseits die zu Kompaktierungszone weisenden Grenzflächen der Backen (5,6) zumindest im Bereich der vorgesehenen Überlappungszone mit dem Stützkörper (4) und dem Stempel (3) vollständig eben und zueinander parallel vorzusehen. Andererseits ist es vorteilhaft, die Breite des Stützkörpers (4) entlang der ersten Achse bzw. entlang der Zustellrichtung (X, X') um ein geringes Toleranzmaß größer zu bemessen als die entsprechende Breite des Stempels (2). Auf diese Weise ist zu erreichen, dass die Backen (5,6) in der Referenzlage (PR) mit maximaler Kompaktierung im direkten Kontakt (aber möglichst lastfrei) neben dem Stützkörper (4) anordenbar ist, wobei weiterhin der Stempel (3) aufgrund des gering tolerierten Mindermaßes gegenüber dem Stützkörper (4) pressungsfrei zwischen den Backen (5,6) eingeführt werden und gleiten kann.
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Wenn auf zumindest eine der Backen (5,6) in der Referenzlage (PR) mit maximaler Kompaktierung bei den vorgenannten Toleranzmaßen eine von außen aufgeprägte Kraft (Fa) in Richtung der Kompaktierungszone (2) wirken würde, welche die in der Kompaktierungszone (2) wirkenden Rückstellkräfte übersteigt, könnte zumindest eine der Backen (5,6) zur Kompaktierungszone (2) hin verkippen, was zu einer Pressbelastung oder zu einem Einklemmen des Stempels (3) führen könnte. Die positionierende Verriegelung (16,26) bietet den Vorteil, dass die Backen (5,6) in der exakt eingestellten Referenzlage (PR), insbesondere in lastfreier Anlage am Stützkörper (4) gehalten werden können, ohne dass das Toleranzmaß von weniger als einem Zehntel Millimeter und insbesondere wenigen Mikrometern gefährdet würde.
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8 bis 14 zeigen verschiedene Außenansichten und Schnittdarstellungen einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Kompaktiervorrichtung (9). Sie weist einen modularen Aufbau und eine sehr kompakte Bauform auf. In den Figuren ist eine vollständige Bestückung beider Backenzustelleinheiten (11) gezeigt, die entlang der ersten Achse zur ein und zur anderen Seite der Kompaktierungszone (2) angeordnet sind. Der funktionale Aufbau erschließt sich am besten aus den Schnittdarstellungen in den 12 und 13. Beide Backenzustelleinheiten (11) weisen hier jeweils einen beweglichen und ebenfalls aktuierbaren Backenträger (13) auf, der über eine Bewegungsführung (15) bahnparallel zur Zustellrichtung (X, X') bewegbar ist. Die Bewegungsführungen (15) für den jeweiligen Backenträger (13) sind hier in einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante vorgesehen. Jede der Bewegungsführungen (15) ist dabei an zwei separaten Führungskörpern (24a, 24b) gelagert. Diese separaten Führungskörper sind dabei weiterhin bevorzugt mit unterschiedlichen lateralen Abständen zur Bewegungsbahn des Backenträgers (13) vorgesehen. Auf diese Weise wird eine besonders verwindungssteife und dennoch leichtgängige Führung für den Backenträger (13) ermöglicht, die selbst unter sehr hohen Druckbelastungen in der Kompaktierungszone (2) und damit einhergehenden Reaktionskräften (Fr) eine im Rahmen der genannten Tolerierung verkippungsfreie Lagerung der Backenträger (13) und damit der Backen (5,6) ermöglicht.
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Die Backenzustelleinheiten (11) weisen weiterhin jeweils einen Justierschlitten (19) auf, an dem einerseits ein Backenaktuator (14) und andererseits eine positionierbare Verriegelung (16) anordenbar oder angeordnet ist. Die hier gezeigten Justierschlitten (19) können somit als gemeinsame Aktuator- und Verriegelungs-Justierschlitten (19) bezeichnet werden. Jeder der Justierschlitten (19) weist eine Bewegungsführung (21) auf, durch die er entlang oder bahnparallel zur Zustellrichtung (X, X') bewegbar ist. Die Bewegungsführungen (21) sind hier ebenfalls in einer besonders bevorzugten Ausführung dargestellt. Jede der Bewegungsführungen (21) für einen Justierschlitten (19) kann an zwei separaten Führungskörpern (24a, 24b) gelagert sein. Die Führungskörper (24a, 24b) können insbesondere jeweils unterschiedliche laterale Abstände zur Bewegungsbahn des Justierschlittens (19) aufweisen. Analog zu den obigen Ausführungen wird somit auch eine besonders exakte und verwindungssteife Führung für den Justierschlitten (19) und damit auch die positionierende Verriegelung (16,26) erreicht.
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Die Bewegungsführung (15) für den Backenträger (13) und die Bewegungsführung (21) für den Justierschlitten (19) sind dabei (bevorzugt bei jeder der beiden Backenzustelleinheiten (11)) an mind. einer gemeinsamen Führungsbahn (23) und/oder an mind. einem gemeinsamen Führungskörper (24) gelagert. Im vorliegenden Beispiel sind für je eine Bewegungsführung (15) für den Backenträger und je eine Bewegungsführung (21) für den Justierschlitten (19) an einer Backenzustelleinheit (11) zwei gemeinsame Führungsbahnen (23a, 23b) vorgesehen, die in dem gezeigten Beispiel auch an zwei gemeinsamen Führungskörpern (24a, 24b) angeordnet sind.
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Mit anderen Worten ist eine erste gemeinsame Führungsbahn (23a) an einem ersten Führungskörper (24a) und eine zweite gemeinsame Führungsbahn (23b) an einem zweiten gemeinsamen Führungskörper (24b) angeordnet. Die Führungskörper (24a, 24b) haben dabei unterschiedliche laterale Abstände zur Bewegungsbahn des Backenträgers (13) .
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Die Kompaktiervorrichtung (9) ist analog zu den Beispielen der 5 bis 7 zum Kompaktieren eines Mehrdrahtleiters (M) in einer Kompaktierungszone (2) zwischen den Backen (5,6) ausgebildet. Sie weist einen Hauptträger (10) und mindestens eine, hier zwei, Backenzustelleinheiten (11) auf. Der jeweilige Rundkörper (12) der mindestens einen Backenzustelleinheit (11) ist in dem Beispiel der 8 bis 14 einstückig mit dem Hauptträger (10) der Kompaktiervorrichtung verbunden. Der Hauptträger (10) und die Grundkörper (12) bilden dabei im Querschnitt ein E-Profil. In den Innenräumen des profilartigen Aufbaus sind die jeweils zwei Führungskörper (24a, 24b) im Wesentlichen in einer Ebene mit den Bewegungsbahnen der Backenträger (13) angeordnet, wobei der jeweils erste Führungskörper (24a) einen ersten Abstand gegenüber der Bewegungsbahn und der jeweils zweite Führungskörper (24b) einen jeweils zweiten und größeren Abstand gegenüber der Bewegungsbahn der Backenträger (13) aufweist.
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Für jede der Backenzustelleinheiten (11) kann eine Justiervorrichtung (20) vorgesehen sein, die zur Festlegung einer einstellbaren Position des jeweiligen Justierschlittens (19) entlang der oder bahnparallel zur Zustellrichtung (X, X') vorgesehen und ausgebildet ist.
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Eine besonders bevorzugte Ausbildungsvariante einer solchen Lagefixierung (20) ist in 12 in einer vergrößerten Schnittansicht gezeigt. Die Lagenfixierung (20) hat besonders bevorzugt die Funktion, mittelbar eine Lagefixierung für die positionierbare Verriegelung (16,26) zu bilden. Sie kann somit als eine Verriegelungs-Lagefixierung oder auch als eine Lagefixierung für einen Verriegelungs-Justierschlitten bezeichnet werden.
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Die Lagefixierung (20) weist einen Positionierstift (39) auf, der mit einem ersten dorsalen Ende am Justierschlitten (19) festlegbar ist. Das gegenüberliegende distale Ende des Positionierstifts (39) ist bevorzugt in einer Hülse (41) aufnehmbar und führbar, welche am Grundkörper (12) oder am Hauptträger (10) festlegbar ist. Der Positionierstift (39) und die Hülse (41) sind in der vorgesehenen Montageposition koaxial zueinander ausgerichtet. Sie sind weiterhin bevorzugt bahnparallel zur Zustellrichtung (X, X') bzw. parallel zur ersten Achse ausgerichtet. Bei einer Bewegung des Justierschlittens (19) gleitet der Positionierstift (39) innerhalb der Hülse (41). Die Hülse weist bevorzugt einen Kragenabschnitt (42) auf, dessen Durchmesser veränderbar und insbesondere zur klemmenden Anlage an der distalen Seite des Positionierstifts (39) verkleinerbar ist. Die Durchmesserverkleinerung kann auf beliebige Weise erfolgen. Besonders bevorzugt umfasst die Lagesicherung (20) ein Klemmmittel (43), durch das eine Durchmesseränderung des Kragenabschnitts (42) der Hülse (41) einstellbar ist. Das Klemmmittel (43) kann insbesondere eine Handmutter sein, die auf der Hülse (21) in Überlappung mit dem Kragenabschnitt (42) aufschraubbar ist. An der Handmutter und/oder am Kragenabschnitt (42) kann ein konischer Abschnitt (44) gebildet sein in dem eine körperliche Kontaktierung zwischen der Handmutter und dem Kragenabschnitt herstellbar ist. Durch das Aufschrauben der Handmutter kann über eine Kontaktierung am konischen Abschnitt der Kragenabschnitt der Hülse (41) nach Innen gedrückt werden, was die Durchmesserverkleinerung bewirkt.
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Die Lagefixierung (20) kann weiterhin ein elastisches Rückstellmittel, insbesondere eine Feder (40) umfassen, durch die der Positionierstift (39) und damit der Justierschlitten (19) in der Zustellrichtung (X, X') drängbar ist.
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13 zeigt die positionierenden Verriegelungen (16) der Backenzustelleinheiten (11) einerseits in einer aktivierten Stellung (rechte Seite von 13) und andererseits in einer deaktivierten Stellung (linke Seite).
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Die Backenführung (13) weist jeweils ein Triebmittel (36) auf, an dem eine Riegelaufnahme (18) der jeweiligen positionierenden Verriegelung (16) angeordnet ist. Das Triebmittel (36) ist in den gezeigten Beispielen als Schubstange ausgebildet. Alternativ kann eine beliebige andere Ausbildungsart vorliegen. Das Triebmittel (36) kann insbesondere einstückig mit einem Hauptabschnitt des Backenträgers (13) verbunden sein, an welchem die jeweilige Backe (5,6) anordenbar ist.
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In der aktivierten Stellung der positionierenden Verriegelung (16) ist der Backenträger (13) in einer festen geometrischen Beziehung zum Justierschlitten (19) gehalten. Die Gruppe von Backenträger (13) und Justierschlitten (19) lässt sich somit nur insgesamt entlang oder bahnparallel zur Zustellrichtung (X, X') bewegen. Dabei wird auch der Positionierstift (39) der Lagefixierung (20) relativ zur Hülse (41) mitbewegt. Durch das Rückstellmittel (40) der Lagefixierung (20) und/oder durch ein etwaig separat vorgesehenes Rückstellmittel kann die in der geometrischen Binnenbeziehung fixierte Gruppe von Backenträger (13) und Lagerschlitten (19) in der Zustellrichtung (X) zur Kompaktierungszone (2) hingedrängt werden. Die Bewegung kann insbesondere soweit erfolgen, bis die am Backenträger (13) angeordnete Backe (5,6) in Anlage mit dem Stützkörper (4) gelangt. In dieser Lage kann die Lagefixierung (20) geschlossen werden, so dass der Justierschlitten (19) in der eingestellten Position festgelegt wird. Die so eingestellte Position kann insbesondere die Referenzlage (PR) sein.
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Sobald die positionierende Verriegelung (16) deaktiviert ist, kann der Backenträger (13) und damit daran angeordnete Backe (5,6) wieder nach Außen in eine Öffnungslage (PO) bewegt werden. Dies kann insbesondere durch eine Rückzugs- oder Öffnungsbewegung erfolgen, die durch den Backenaktuator (14) herstellbar ist.
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Anschließend kann ein Kompaktiervorgang durchgeführt werden, bei dem gemäß den in 3A bis 3C dargestellten Abläufen mindestens eine der Backen (5,6) zunächst in die Eingrifflage (PE) bewegt wird. Diese Schließbewegung (Sa) erfolgt bevorzugt durch den Backenaktuator (14). Die weitere Schließbewegung (Sa) der Backe (5,6) erfolgt dann bevorzugt zumindest anteilig durch die Aktivierung der positionierbaren Verriegelung (16), so dass die Backe (5,6) in die exakt zuvor eingestellte kontaktierende Anlageposition bzw. die Referenzlage (PR) bewegt wird. Nach dem Abschluss eines Kompaktiervorgangs kann die jeweilige positionierende Verriegelung (16) wieder deaktiviert und der Backenträger (13) insbesondere durch Betätigung des Backenaktuators (14), wieder in eine Öffnungslage (PO) gebracht werden.
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Nachdem die Referenzlage (PO) gemäß den obigen Ausführungen einmal eingestellt worden ist, können die gemäß den 3A bis 4D erläuterten Kompaktierschritte und Fügeschritte mit äußerster Präzision und einer sehr hohen Taktzeit beliebig oft wiederholt werden, wobei jeweils nur entsprechend einfach steuerbare Öffnungs- und Schließbewegungen durch den mindestens einen Backenaktuator (14) und dem mindestens einen Verriegelungsaktuator (22) auszuführen sind sowie weiterhin eine dem Fachmann grundsätzlich bekannte Öffnungs- und Schließbewegung des Stempels (3), die insbesondere durch geeignete Steuerung des Stempelaktuators (7) der Fügemaschine (1) erreicht wird.
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Beim etwaigen Wechsel des Stützkörpers (4) und/oder des Stempels (3) können die Referenzlagen (PR) für die ein oder mehreren Backen (5,6) sehr schnell und mit hoher Präzision neu eingestellt werden. Es müssen lediglich die oben beschriebenen Einstellbewegungen bei aktivierter positionierender Verriegelung (16) erneut ausgeführt und die Lagefixierungen (20) wieder geschlossen werden. Somit sind nur minimale Rüstzeiten für die Einrichtung eines neuen Kompaktierungsprozesses erforderlich.
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Der Hauptträger (10) kann bevorzugt insgesamt gegenüber der Fügemaschine (1) bzw. dem Stempel (3) entlang der ersten Achse bzw. bahnparallel zur Zustellrichtung (X, X') der Backen (5,6) einstellbar sein. Die Kompaktiervorrichtung (9) weist hierzu bevorzugt einen Flanschkörper (27) zur Befestigung an der Fügemaschine (1) auf. Der Flanschkörper (27) kann eine beliebige Ausbildung haben und ist in den Beispielen der 7 bis 15 in verschiedenen Ausführungen gezeigt.
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Die Kompaktiervorrichtung (9) weist bevorzugt eine weitere Bewegungsführung (26) für den Hauptträger (10) auf, die dazu ausgebildet ist, eine Relativbewegung des Hauptträgers (10) gegenüber dem Flanschkörper (27) oder der Fügemaschine (1) zu ermöglichen. Die Relativbewegung ist dabei bevorzugt bahnparallel zur Zustellrichtung (X, X') orientiert.
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Die Kompaktiervorrichtung (9) kann bevorzugt weiterhin eine Lagefixierung (29) aufweisen, die dazu ausgebildet ist, den Hauptträger (10) in einer einstellbaren Relativlage zum Flanschkörper (27) oder einer einstellbaren Relativlage zur Fügemaschine (1) festzulegen. Die Lagefixierung (29) kann einen beliebigen Aufbau haben. Sie kann insbesondere denselben Aufbau haben, der gemäß 12 und der obigen Erläuterung für eine Lagefixierung (20) für einen Justierschlitten erläutert wurde. Gegebenenfalls kann hier auf ein elastisches Rückstellelement verzichtet werden.
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Die Kompaktiervorrichtung (9) kann weiterhin eine Positioniereinrichtung (30) aufweisen, um eine Relativlage des Hauptträgers (10) gegenüber dem Flanschkörper (27) einzustellen. Die Einstellung der Relativlage kann dabei insbesondere unter Ausrichtung der Stützkörperhalterung (8) oder eines daran aufgenommenen Stützkörpers (4) bzw. unter Ausrichtung der Kompaktierungszone (2) gegenüber der Fügemaschine und insbesondere einem dort angeordneten Stempel (3) erfolgen.
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Der Stützkörperhalter (8) der Kompaktiervorrichtung (9) kann bevorzugt einen Medienanschluss (31), insbesondere einen Kühlmittelanschluss aufweisen. In dem Stützkörperhalter (8) können Kanäle vorgesehen sein, um das zugeführte Medium um einen aufgenommenen Stützkörper (4) herumzuführen oder dem Stützkörper (4) zuzuführen.
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Die Kompaktiervorrichtung (9) kann weiterhin einen Energieversorgungsanschluss (32) aufweisen, der energieleitend mit einem im Stützkörperhalter (8) aufnehmbaren Fügewerkzeug (4) verbindbar oder verbunden ist. Der Energieversorgungsanschluss (32) kann insbesondere ein Stromanschluss sein.
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Die ein oder mehreren Backenaktuatoren (14) sowie die ein oder mehreren Verriegelungsaktuatoren (22) können jeweils über zugehörige Aktuatorenanschlüsse (34, 35) verfügen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante sind zumindest zwei, drei und bevorzugt alle der nachfolgend genannten Anschlüsse auf einer gemeinsamen Seite der Kompaktiervorrichtung (9) angeordnet:
- • Energieversorgungsanschluss (32) für Stützkörper für bzw. Fügewerkzeug;
- • Medienanschluss (33) für Stützkörperhalter (8);
- • Ein oder mehrere Aktuatorenanschlüsse (34) für ein oder mehrere Backenaktuatoren (14);
- • Ein oder mehrere Aktuatorenanschlüsse (35) für ein oder mehrere Verriegelungsaktuatoren (22).
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Durch die vorgenannte mehrheitlich oder vollständig gleich orientierte Anordnung der jeweiligen Anschlüsse können die anderen Seiten der Kompaktiervorrichtung und insbesondere eine aus Sicht der Fügemaschine (1) nach Außen weisende Seite der Kompaktiervorrichtung (9) frei von Kollisionskonturen ausgebildet sein. Diese Bauart ist besonders vorteilhaft für den Einsatz der offenbarungsgemäßen Kompaktiervorrichtung (9) bzw. der offenbarungsgemäßen Fügemaschine (1) in einer teil- oder vollautomatisierten Prozessumgebung. Durch die störungskonturfreie und kompakte Ausbildung der Kompaktiervorrichtung (9) ist eine besonders schnelle und einfache Anordnung und etwaige Programmierung von zu- und abführenden Fördermitteln und etwaigen weiteren externen Prozessorganen möglich.
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Die Kompaktiervorrichtung (9) gemäß Darstellung in den 8 bis 14 weist bevorzugt einen modularen Aufbau auf, so dass an jeder Backenzustelleinheit (11) gegenüber den gezeigten Ausführungsvarianten eine Minderbestückung erfolgen kann. Beispielsweise kann an zumindest einer Backenzustelleinheit (11) auf einem Backenaktuator (14) verzichtet werden. In diesem Fall wird die zur in 5 auf der linken Seite beschriebene Funktionalität einer passiv bewegbaren Führungsbacke (25) erreicht.
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Andererseits kann an zumindest einer Backenzustelleinheit (11) auf eine positionierende Verriegelung (16) verzichtet werden und gegebenenfalls stattdessen im entsprechenden Bereich ein einschraubbarer Anschlag vorgesehen werden, der eine Bewegung des Backenträgers (13) in der Zustellrichtung (X) zur Kompaktierungszone (2) hin einseitig begrenzt. Auf diese Weise wird die Funktionalität erreicht, die in dem Beispiel von 6 für die rechts dargestellte Backenzustelleinheit (11) erläutert wurde.
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Wiederum alternativ oder zusätzlich kann auf den Justierschlitten (19) an einer Backenzustelleinheit (11) verzichtet werden. In diesem Fall kann eine direkte Lagefixierung (20) für den Backenträger (13) vorgesehen sein, wodurch eine einstellbare und stationär festlegbare Backenhalterung erreicht wird, die der Funktionsweise entspricht, die gemäß den Beispielen von 6 und 7 für die linke Backe (6) erläutert worden ist.
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Die Kompaktiervorrichtung (9) kann dazu ausgebildet sein, mindestens zwei benachbarte und etwaige durch ein Zwischenstück voneinander getrennte Stützkörper (4) aufzunehmen. Dies ist beispielhaft in 15 dargestellt. Die beiden Stützkörper (8) können bevorzugt zwischen zwei jeweils mit einer bewegbaren und aktuierbaren Backe (5,6) angeordnet sein. Die Fügemaschine (1) kann entsprechend zwei benachbarte und etwaig durch ein korrespondierendes Mittelstück voneinander getrennte Stempel (3) aufweisen, die fluchtend zu den Stützkörpern (4) anordenbar sind.
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Auf diese Weise sind an einer Kompaktiervorrichtung (9) bzw. an einer Fügemaschine (1) zwei benachbarte Kompaktierungszonen (2) vorsehbar, in denen parallele Kompaktier- und Fügeprozesse durchführbar sind. Das Mittelstück kann dabei für jede der benachbarten Kompaktierungszonen (2) die Funktion haben, die in den 3A bis 4D für die linke stationäre Backe (6) erläutert worden ist.
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Es stellt einen eigenständigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung dar, eine Kompaktiervorrichtung (9) mit zwei bewegbaren Backen und einem Mittelstück vorzusehen, wobei zwischen dem Mittelstück und je einer der bewegbaren Backen jeweils eine separate Kompaktierungszone (2) gebildet ist.
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Alle in Bezug auf die Backenzustelleinheit (11), die Kompaktiervorrichtung (9) und die Fügemaschine (1) beschriebenen Vorgänge sowie die zu den 2 bis 4D erläuterten Abläufe können in einer beliebigen Kombination Ausführungsschritte in einem Kompaktierverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung sein.
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Das Kompaktierverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung kann somit einzeln oder in beliebiger Kombination die folgenden Schritte umfassen, die in der angegebenen oder in einer beliebigen anderen Reihenfolge ausführbar sind:
- • Vorsehen eines Stützkörpers (4) an einer ersten Querseite der Kompaktierungszone (2), so dass der Stützkörper in einem Bereich zwischen den Backen (5,6) liegt;
- • Vorsehen eines beweglichen Stempels (3) an einer Querseite der Kompaktierungszone (2), die dem Stützkörper (4) gegenüberliegt, so dass der Stempel (3) in einem Bereich zwischen den Backen (5,6) auf den Stützkörper (4) zugerichtet bewegbar ist.
- • Bevorzugt nach dem Einbringen eines Mehrdrahtleiters (M) in eine Kompaktierungszone (2): Zustellen des beweglichen Stempels (3) durch eine Schließbewegung in Richtung der Kompaktierungszone (2). Die Schließbewegung kann bevorzugt durch einen Stempelaktuator (8) in gesteuerter Weise und insbesondere in kraftgeregelter Weise vorgegeben sein.
- • Halten der Backen (5,6) der Kompaktiervorrichtung (9) in einer Referenzposition (PR) mit maximaler Kompaktierung entlang der Zustellrichtung (X, X'), insbesondere während der bewegbare Stempel (3) bewegt wird. Das Halten der Backen (5,6) kann insbesondere erfolgen, während der Stempel (3) aus einer Öffnungslage (QO) in einer Eingrifflage (QE) und/oder in eine Kompressionslage (QK) und/oder in eine Endlage (QZ) bewegt wird. Mit anderen Worten werden die Backen (5,6) bevorzugt in der Referenzposition (PR) gehalten, während der Stempel (3) in die Kompaktierungszone (2) eingebracht wird.
- • Halten der Backen (5,6) in der Referenzposition (PR), während ein Fügemittel (H) eingebracht wird, und insbesondere während der bewegbare Stempel (3) unter Einbringung des Fügemittels (H) in eine Endlage (QZ) zugestellt wird. Die Zustellung in die Endlage (QZ) kann insbesondere ausgehend von einer Kompressionslage (QK) erfolgen, in der die Einzeldrähte (E) des Mehrdrahtleiters (M) bereits zusammengedrückt sind. Weiterhin erfolgt das Einbringen des Fügemittels (H) bevorzugt wenn oder nachdem der Stempel (3) in einer Kompressionslage (QK) ist, in der die Einzeldrähte (E) des Mehrdrahtleiters (M) bereits zusammengedrückt sind.
- • Halten einer bewegbaren Backe (5,6) durch eine positionierende Verriegelung (16,26), die die Backe (5,6) in der Referenzlage (PR) mit maximaler Kompaktierung positioniert und die Backe (5,6) in dieser Referenzlage (PR) formschlüssig fixiert.
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Abwandlungen der Erfindung sind verschiedener Weise möglich.
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Insbesondere sind alle zu den Ausführungsbeispielen beschriebenen, gezeigten oder in sonstiger Weise offenbarten Merkmale in beliebiger Weise miteinander kombinierbar und untereinander vertauschbar.
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Alle zu den Vorrichtungsbestandteilen offenbarten Merkmale können in entsprechender Umformulierung Verfahrensmerkmale oder Schritte eines Kompaktierverfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung sein und umgekehrt.
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Alle für eine Backenzustelleinheit (11) offenbarten Merkmale können Merkmale einer Kompaktiervorrichtung (9) sein. Alle für eine Backenzustelleinheit (11) und/oder eine Kompaktiervorrichtung (9) offenbarten Merkmale können Merkmale einer Fügemaschine (1) sein.
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Die Kompaktiervorrichtung (9) und die Fügemaschine (1) können ausschließlich zum Endofügen vorgesehen und ausgebildet sein, insbesondere zum Binnen-Kompaktierschweißen.
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Die vorliegende Offenbarung weist mehrere eigenständige Ausgestaltungen auf, die mit jedem Verfahrens- und Vorrichtungs-Aspekt der Offenbarung einzeln kombinierbar sind und einen Beitrag zur Lösung der Aufgabe leisten.
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Eine eigenständige Ausgestaltung sieht vor, dass eine positionierende Verriegelung (16) einen Verriegelungsaktuator (22) aufweist, der insbesondere an einem Justierschlitten (19, 19'') angeordnet ist.
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Eine eigenständige Ausgestaltung sieht vor, dass eine Bewegungsführung (15) für den Backenträger (13) an zwei separaten Führungskörpern (24a, 24b) gelagert ist, die insbesondere unterschiedliche laterale Abstände zur Bewegungsbahn des Backenträgers (13) aufweisen.
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Eine eigenständige Ausgestaltung sieht vor, dass eine Bewegungsführung (21) für den Justierschlitten (19) an zwei separaten Führungskörpern (24a, 24b) gelagert ist, die insbesondere unterschiedliche laterale Abstände zur Bewegungsbahn des Justierschlittens (19) aufweisen.
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Eine eigenständige Ausgestaltung sieht vor, dass eine erste gemeinsame Führungsbahn (23a) an einem ersten Führungskörper (24a) und die zweite gemeinsame Führungsbahn (23b) an einem zweiten gemeinsamen Führungskörper (24b) angeordnet ist, und wobei insbesondere die Führungskörper (24a, 24b) unterschiedliche laterale Abstände zur Bewegungsbahn des Backenträgers (13) aufweisen.
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Eine eigenständige Ausgestaltung sieht vor, dass die Backen (5, 6) an den zur Kompaktierungszone weisenden Stirnseiten gleichförmige, insbesondere ebene Grenzflächen aufweisen.
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Eine eigenständige Ausgestaltung sieht vor, dass eine Kompaktiervorrichtung eine positionierende Verriegelung (26) für einen passiven Backenträger (13) aufweist, wobei die positionierende Verriegelung (26) dazu ausgebildet ist, den passiven Backenträger (13) in einer Referenzlage (PR) mit maximaler Kompaktierung zu positionieren, und den Backenträger (13) in dieser Referenzlage (PR) formschlüssig zu fixieren.
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Eine eigenständige Ausgestaltung sieht vor, dass eine Kompaktiervorrichtung (9) einen Stützkörperhalter (8) aufweist, der bevorzugt quer zur Bewegungsbahn des mindestens eines Backenträgers (13) versetzt und bevorzugt neben der Kompaktierungszone (2) angeordnet ist.
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Eine eigenständige Ausgestaltung sieht vor, dass eine Kompaktiervorrichtung einen Stützkörper (4) aufweist, insbesondere ein als Stützkörper wirkendes Fügewerkzeug.
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Eine eigenständige Ausgestaltung sieht vor, dass ein Stützkörperhalter (8) einen Medienanschluss (31), insbesondere einen Kühlmittelanschluss, aufweist.
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Eine eigenständige Ausgestaltung sieht vor, dass eine Kompaktiervorrichtung einen Energieversorgungsanschluss (32) aufweist, der energieleitend mit einem im Stützkörperhalter (8) aufnehmbaren Fügewerkzeug (4) verbindbar oder verbunden ist.
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Eine eigenständige Ausgestaltung sieht vor, dass eine Kompaktiervorrichtung (9) einen Flanschkörper (27) zur Befestigung an einer Fügemaschine (1) aufweist.
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Eine eigenständige Ausgestaltung sieht vor, dass eine Kompaktiervorrichtung (9) eine Bewegungsführung (26) für den Hauptträger (10) aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine Relativbewegung des Hauptträgers (10) gegenüber dem Flanschkörper (27) oder einer Fügemaschine, an der die Kompaktiervorrichtung anordenbar ist, zu ermöglichen, und wobei die Relativbewegung insbesondere bahnparallel zur Zustellrichtung (X, X') orientiert ist.
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Eine eigenständige Ausgestaltung sieht vor, dass eine Kompaktiervorrichtung (9) eine Lagefixierung (29) aufweist, die dazu ausgebildet ist, den Hauptträger (10) in einer einstellbaren Relativlage zum Flanschkörper (27) oder zu einer Fügemaschine, an der die Kompaktiervorrichtung (9) anordenbar ist, festzulegen.
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Eine eigenständige Ausgestaltung sieht vor, dass eine Kompaktiervorrichtung (9) eine Positioniereinrichtung (30) aufweist, um eine Relativlage des Hauptträger (10) gegenüber dem Flanschkörper (27) einzustellen, insbesondere unter Ausrichtung der Stützkörperhalterung (8) und/oder der Kompaktierungszone (2) gegenüber dem Flanschkörper.
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Eine eigenständige Ausgestaltung sieht vor, dass ein Stützkörper (4) durch ein Fügewerkzeug gebildet ist, insbesondere durch eine Schweiß-Elektrode, eine Schweiß-Sonode, oder durch einen Lötkörper.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fügemaschine / Schweißmaschine
- 2
- Kompaktierungszone
- 3
- Stempel / Fügewerkzeug
- 4
- Stützkörper / Fügewerkzeug
- 5
- Backe / Presskörper
- 6
- Backe / Presskörper
- 7
- Stempelaktuator / Elektrodenzustellvorrichtung
- 8
- Stützkörperhalter / Elektrodenhalter
- 9
- Kompaktiervorrichtung
- 10
- Hauptträger
- 11
- Backenzustelleinheit
- 12
- Grundkörper
- 13
- Backenträger (aktiv / aktuiert bewegbar)
- 14
- Backenaktuator
- 15
- Bewegungsführung für Backenträger
- 16
- positionierende Verriegelung
- 17
- Riegelkörper
- 18
- Riegelaufnahme
- 19
- Justierschlitten / gemeinsamer Aktuator- und Verriegelungs-Justierschlitten
- 19'
- Justierschlitten / Aktuator- und/oder Anschlag-Justierschlitten
- 19''
- Justierschlitten / Verriegelungs-Justierschlitten
- 20
- Lagefixierung für Verriegelungs-Justierschlitten
- 20'
- Lagefixierung für Aktuator-Justierschlitten
- 21
- Bewegungsführung für Justierschlitten
- 22
- Verriegelungsaktuator
- 23
- Gemeinsame Führungsbahn
- 23a
- Erste gemeinsame Führungsbahn
- 23b
- Zweite gemeinsame Führungsbahn
- 24
- Gemeinsamer Führungskörper
- 24a
- Erster gemeinsamer Führungskörper / Führungsbolzen
- 24b
- Zweiter gemeinsamer Führungskörper / Führungsbolzen
- 25
- Passiver Backenträger (nicht aktuiert)
- 26
- Positionierende Verriegelung
- 27
- Flanschkörper
- 28
- Bewegungsführung für Hauptträger
- 28a
- Erste Linearführung
- 28b
- Zweite Linearführung
- 29
- Lagefixierung für Hauptträger
- 30
- Positioniereinrichtung für Hauptträger
- 31
- Maschinengestell
- 32
- Energieversorgungsanschluss Fügewerkzeug
- 33
- Medienanschluss / Kühlmittelanschluss
- 34
- Aktuatoranschluss Backenaktuator
- 35
- Aktuatoranschluss Verriegelungsaktuator
- 36
- Triebmittel / Schubstange
- 37
- Kupplung
- 38
- Abtriebsflansch
- 39
- Positionierstift
- 40
- Rückstellmittel / Feder
- 41
- Hülse
- 42
- Kragenabschnitt
- 43
- Klemmmittel / Handmutter
- 44
- Konischer Abschnitt
- 45
- Anschlag
- DL
- Lageabweichung Backe / Backenträger zu Referenzposition
- E
- Einzeldraht
- Fa
- Aufgeprägte Kraft / Aktuatorkraft von Backenaktuator
- Fr
- Reaktionskraft / Abstützkraft aus Verriegelung
- Ga
- Aufgeprägte Kraft / Aktuatorkraft von Stempelaktuator
- H
- Fügemittel / Energieeintrag / Fügezusatzstoff
- L
- Löt- oder Schweißzone
- M
- Mehrdrahtleiter / Litze / Leiterseil
- Ma
- Anschlussbereich, kompaktiert u. geschweißt
- Mb
- Bewegungsabschnitt, un-kompaktiert u. flexibel
- PO
- Öffnungslage Backe / Backenträger
- PE
- Eingrifflage Backe / Backenträger
- PR
- Referenzlage Backe / Backenträger mit maximaler Kompaktierung
- Sa
- Schließbewegung Backe durch Aktuator
- Sa'
- Schließbewegung Backe durch positionierende Verriegelung
- Sb
- Schließbewegung Stempel
- QO
- Öffnungslage Stempel / Fügewerkzeug
- QE
- Eingrifflage Stempel / Fügewerkzeug
- QK
- Kompressionslage Stempel / Fügewerkzeug
- QZ
- Endlage Stempel / Fügewerkzeug
- X
- Zustellrichtung, bevorzugt linear
- X'
- Zustellrichtung, bevorzugt linear
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2047936 B1 [0004]
- DE 440637 C2 [0004]
- DE 102008045751 A1 [0004]
