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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verdichten und/oder
Verschweißen
von elektrischen Leitern, insbesondere zur Herstellung von Durchgangs-
oder Endknoten von Litzen, umfassend eine erste Elektrode, von der
ein Abschnitt eine erste Begrenzungsfläche eines die Leiter aufnehmenden
Verdichtungsraums ist, der des Weiteren von einem eine zweite Begrenzungsfläche bildenden Abschnitt
einer Gegenelektrode sowie zumindest einer weiteren von einem Abschnitt
eines Begrenzungselementes gebildeten dritten Begrenzungsfläche begrenzt
ist, wobei der Verdichtungsraum einen dreieckförmigen offenen Querschnitt
aufweist, der von den relativ zueinander verstellbaren Abschnitten der
ersten Elektrode, des Begrenzungselements und der Gegenelektrode
umgeben ist, und die Gegenelektrode derart beim Verstellen des Begrenzungselementes
zwangsgeführt
ist, dass der ersten Elektrode nahe liegender Rand der Gegenelektrode
entlang der ersten Begrenzungsfläche
unter Einhaltung eines konstanten oder nahezu konstanten Spaltes
während
des Verdichtens bzw. Verschweißens
der Leiter verstellbar ist. Auch nimmt die Erfindung Bezug auf ein
Verfahren zum Kompaktieren und anschließenden Verschweißen von
elektrischen Leitern wie Litzen, wobei die Leiter in einen in zwei
sich schneidenden Richtungen zur Veränderung des Querschnitts verstellbaren
von zumindest einer Fläche
einer ersten Elektrode, einer Fläche
einer Gegenelektrode und einer Fläche eines Begrenzungselements
begrenzten Verdichtungsraum eingebracht und die Leiter zum Verkleinern
des Quer-18. Dezember 2006-43586ERK schnitts
zunächst
kompaktiert werden, wobei nach dem Kompaktieren eine charakteristische
Größe des Verdichtungsraums
ermittelt und unter Zugrundelegung der charakteristischen Größe in einem
Speicher abgelegte Schweißparameter
abgerufen und sodann die Leiter verschweißt werden.
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Aus
der
DE 31 51 151 A1 ist
eine Ultraschallschweißvorrichtung
bekannt, mit der erstmalig Leiter verschweißt werden können, ohne dass übliche die Knotenstellen
umgebende Hülsen
erforderlich sind. Hierzu werden die Leiter in einen Verdichtungsraum eingelegt,
der von einem Abschnitt einer Sonotrode und einem Abschnitt einer
Gegenelektrode wie Amboss begrenzt ist.
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Aus
der
EP 0 143 936 B2 ist
eine Ultraschallschweißvorrichtung
bekannt, bei der ein Verdichtungsraum von vier Elementen begrenzt
wird, um den Verdichtungsraum insbesondere in Höhe und Breite verstellen zu
können.
Hierzu sind neben der Sonotrode und der Gegenelektrode bzw. Amboss
zwei seitliche Begrenzungselemente vorgesehen, von denen zumindest
eines verstell- wie verschiebbar ist.
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Der
EP 0 723 713 A1 ist
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kompaktieren und anschließenden Schweißen von
elektrischen Leitern bekannt, wobei nach dem Kompaktieren der Leiter
eine charakteristische Größe des Verdichtungsraums
gemessen wird, um sodann unter Zugrundelegung dieser Größe abgelegte
Schweißparameter
abzurufen.
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Eine
gattungsbildende Vorrichtung in Form einer Ultraschallschweißvorrichtung
ist der WO 03/066270A1 zu entnehmen. Dabei weist der Verdichtungsraum
eine horizontal verlaufende Begrenzungsfläche auf.
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Die
WO 95/108666 A1 (=
EP
0 723 713 A1 ) bezieht sich auf ein gattungsgemäßes Verfahren,
bei dem Leiter in einem Verdichtungsraum rechteckigen Querschnitts
verdichtet und verschweißt
werden.
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Ferner
ist es bekannt, Leiter mittels Widerstands- bzw. Pressschweißung zu
verbinden.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs genannten An derart auszubilden, mit konstruktiv einfachen Maßnahmen
elektrische Leiter in einem dreieckförmigen Verdichtungsraum zu
verschweißen,
wobei die Leiter zum Verschweißen
eine günstige
Position zueinander einnehmen sollen.
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Zur
Lösung
der Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass die durch den Abschnitt
der ersten Elektrode gebildete erste Begrenzungsfläche zur
Horizontalen geneigt verläuft,
dass die von dem Begrenzungselement gebildete dritte Begrenzungsfläche vertikal verläuft und
dass von dem Begrenzungselement verschiebbar die Gegenelektrode
ausgeht.
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Abweichend
vom gattungsbildenden Stand der Technik erfolgt beim Einlegen der
Leiter in den Verdichtungsraum ein automatisches Hinrutschen zu der
Spitze hin und damit ein Stapeln, wodurch beim Schweißvorgang
ein hinreichendes Kompaktieren und ein sicheres Verbinden erfolgt.
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Zur
Erzielung eines dreieckförmigen
Querschnitts ist insbesondere vorgesehen, dass der die erste Begrenzungsfläche bildende
Abschnitt der ersten Elektrode zur von der Gegenelektrode gebildeten zweiten
Begrenzungsfläche
einen Winkel α mit α ≠ 90°, 0°, insbesondere
30° < α < 60° beschreibt
und dass die zweite Begrenzungsfläche unter Einhaltung eines
Spaltes in die erste Begrenzungsfläche übergeht.
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Die
Begrenzungsflächen
von der ersten Elektrode und der Gegenelektrode verlaufen in einem
spitzen Winkel zueinander, wobei die Gegenelektrode entlang der
ersten Elektrode unter Einhaltung eines konstanten oder nahezu konstanten
Spaltes verstellt wird.
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Um
ein diesbezügliches
Verstellen mit konstruktiven einfachen Maßnahmen zu realisieren, kann
die Gegenelektrode von dem seitlichen und in der Praxis vertikal
verschiebbaren Begrenzungselement ausgehen, wie dies zum Beispiel
beim Ultraschallschweißen
aus der
DE 37 19 083
C1 bekannt ist. Auf die diesbezügliche Offenbarung wird ausdrücklich verwiesen.
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Beim
Verringern des Querschnitts des Verdichtungsraums, also beim Verstellen
des Begrenzungselementes entlang der ersten Elektrode wird gleichzeitig
die Gegenelektrode zurückgefahren,
wobei eine Zwangsführung
derart erfolgt, dass die Gegenelektrode in Bezug auf ihren zur von
der ersten Elektrode gebildeten ersten Begrenzungsfläche angrenzenden
Randbereich einen konstanten oder nahezu konstanten Abstand einhält, dessen
Abmessungen denen von veränderbaren
Verdichtungsräumen
her bekannten entsprechen. Die Zwangsführung kann dabei mechanisch
oder motorisch gesteuert erfolgen.
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Insbesondere
ist vorgesehen, dass von der Gegenelektrode zumindest ein Vorsprung
abragt, der mit zumindest einer zumindest abschnittsweise einer Kurve
oder Geraden folgenden Führung,
die ggf. auch als Nut- oder Kulissenschlitz ausgebildet sein kann,
zusammenwirkt. Dabei weist die Zwangsführung zumindest abschnittsweise
einen Verlauf auf, der dem der ersten Begrenzungsfläche entspricht, wodurch
der konstante oder nahezu konstante Spalt zwischen der Gegenelektrode
und der ersten Begrenzungsfläche
sichergestellt ist.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die von der Gegenelektrode
gebildete zweite Begrenzungsfläche
zu der von dem Begrenzungselement gebildeten dritten Begrenzungsfläche einen
Winkel γ mit γ = 90° oder γ > 90° einschließt.
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Insbesondere
ist die Bewegungsrichtung der Gegenelektrode zu der des Begrenzungselementes derart
gewählt,
dass diese in Bezug auf den Verdichtungsraum einen stumpfen Winkel
einschließen,
wodurch eine leichte Bewegbarkeit der Gegenelektrode sichergestellt
ist. Der stumpfe Winkel kann zum Beispiel im Bereich zwischen 91° und 93° liegen.
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Die
erste Elektrode kann eine Sonotrode einer Ultraschallschweißvorrichtung
sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit,
die erfindungsgemäße Lehre
im Zusammenhang mit dem Widerstands- bzw. Pressschweißen zu nutzen.
Somit können
die erste Elektrode und die Gegenelektrode Elektroden einer Widerstandsschweißvorrichtung
sein. In diesem Fall kann das Begrenzungselement aus elektrisch
isolierendem Material bestehen. Alternativ besteht die Möglichkeit,
dass zwischen dem Begrenzungselement und der ersten Elektrode ein
elektrisch isolierender Spalt verläuft: Sofern sich die Erfindung auf
eine Ultraschallschweißvorrichtung
bezieht, ist nach einem besonders hervorzuhebenden Vorschlag vorgesehen,
dass sämtliche
Begrenzungsflächen strukturiert
sind, so dass bei der Ausbildung eines Knotens dieser ebenfalls
voll umfangsseitig strukturiert ist.
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Des
Weiteren kann zur Erzielung einer gewünschten Geometrie des auszubildenden
Knotens die erste Begrenzungsfläche
in Bezug auf den Verdichtungsraum einen zumindest abschnittsweise konkaven
Verlauf aufweisen. Eine entsprechende Geometrie muss sodann die
Zwangsführung
für die Gegenelektrode
zeigen.
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Um
eine erste Elektrode bzw. Sonotrode mit hohen Standzeiten zu erzielen,
ist vorgesehen, dass die erste Elektrode oder Sonotrode mehrere
erste Begrenzungsflächen
umfasst, wobei die erste Elektrode oder Sonotrode in ihrem die Begrenzungsflächen aufweisenden
Bereich einen Querschnitt eines Vielecks wie Achtecks aufweist.
Hierdurch ist eine optimale Nutzung der erstem Elektrode bzw. Sonotrode
gegeben.
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Des
Weiteren ist vorgesehen, dass die Gegenelektrode derart zwangsgeführt ist,
dass beim Einlegen der Leiter in den Verdichtungsraum die Gegenelektrode
außerhalb
des Verdichtungsraums verläuft.
Hierdurch ist eine Vereinfachung des Einbringens der Leiter gegeben, da
die Gegenelektrode zu einer Behinderung nicht führt. Dieses vollständige Zurückziehen
der Gegenelektrode aus dem Verdichtungsraum kann ebenfalls durch
die Zwangsführung erfolgen.
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Um
auszuschließen,
dass ein herzustellender Knoten scharfe Kanten aufweist, sieht eine
ebenfalls hervorzuhebende Ausgestaltung der Erfindung vor, dass
an das Begrenzungselement angrenzender Rand der ersten Elektrode
und/oder an die Gegenelektrode angrenzender Rand des Begrenzungselementes
und/oder an die erste Elektrode angrenzender Rand der Gegenelektrode
derart geformt ist, dass der Querschnitt des Verdichtungsraums entsprechend
abgerundete Ecke bzw. Ecken aufweist.
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Insbesondere
zeichnet sich die Erfindung durch ein Verfahren der eingangs genannten
Art dadurch aus, dass als Verdichtungsraum ein solcher mit einem
eine Durchgangsöffnung
für die
Leiter bildenden im Wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt mit drei
von den Flächen
der ersten Elektrode, der Gegenelektrode und dem Begrenzungselement
gebildeten Begrenzungsflächen
verwendet wird, wobei die Fläche
der ersten Elektrode zur Horizontalen geneigt und die Fläche des
Begrenzungselementes vertikal verläuft, dass die Leiter bei außerhalb
des Verdichtungsraumes verlaufender Fläche der Gegenelektrode in den
Verdichtungsraum eingebracht werden und dass während des Verschweißens jede auf
die Leiter wirksame Fläche
der ersten Elektrode, der Gegenelektrode und des Begrenzungselementes verkleinert
wird.
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Durch
die diesbezüglichen
Maßnahmen kann
leiterquerschnittsunabhängig
ein definiertes Schweißen
durchgeführt
werden, wobei insbesondere die Möglichkeit
besteht, in willkürlicher
Reihenfolge Leiter mit voneinander abweichenden Querschnitten nacheinander
verschweißen
zu können.
Es wird durch die erfindungsgemäße Lehre
ein selbstregulierender Schweißablauf
ermöglicht,
der durch eine definierte Kompaktierung der zu verschweißenden Leiter
initiiert wird, wobei der Verdichtungsraum am Ende des Verdichtens
unabhängig
von den zu verschweißenden
Leiterquerschnitten ein vorgegebenes Höhen-Breiten-Verhältnis
aufweist. Anstellen des Höhen-
und Breitenverhältnisses
kann selbstverständ lich
auch ein anderes Maß des
Verdichtungsraums wie Länge
einer Begrenzungsfläche
quer zur Leiterlängsachse
gewählt
werden. Nach Abschluss der Vorverdichtung ist es sodann nur noch
erforderlich, nach Erfassen der charakteristischen Größe die vorher
abgespeicherten der charakteristische Größe zugeordneten Schweißparameter
wie Schweißenergie,
Schweißamplitude,
Schweißzeit
und/oder Schweißdruck
abzurufen und zu applizieren.
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Weitere
Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht
nur aus den Ansprüchen,
den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination –, sondern
auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden
bevorzugten Ausführungsbeispielen.
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Es
zeigen:
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1 eine
Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsform eines Verdichtungsraums
einer Ultraschallschweißvorrichtung,
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2 eine
zweite Ausführungsform
eines Verdichtungsraums,
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3 eine
dritte Ausführungsform
eines Verdichtungsraums,
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4 einen
Querschnitt durch einen Knoten,
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5 eine
vierte Ausführungsform
eines Verdichtungsraums,
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6 eine
fünfte
Ausführungsform
eines Verdichtungsraums,
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7 eine
sechste Ausführungsform
eines Verdichtungsraums,
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8 eine Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsform
einer Elektrodenanordnung einer Widerstandsschweißvorrichtung
und
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9 eine
zweite Ausführungsform
einer Elektrodenanordnung einer Widerstandsschweißvorrichtung.
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In
den Figuren werden prinzipiell Elektrodenanordnungen von Ultraschallschweißvorrichtungen (
1 bis
7)
und Widerstands- bzw. Pressschweißvorrichtungen (
8 und
9) dargestellt, mit
denen elektrische Leiter wie Litzen verdichtet und verschweißt werden
sollen, um z.B. Durchgangs- oder Endknoten herzustellen. Die Verdichtungsräume nach
den
1 bis
7 werden dabei von Elementen
einer Ultraschallschweißvorrichtung
begrenzt, wie diese z.B. aus der
EP 0 723 713 B1 oder der
DE 37 19 083 A1 bekannt
ist. Auf die entsprechenden Ausführungen
insbesondere in Bezug auf die Funktion einer Ultraschallschweißvorrichtung wird
nachdrücklich
verwiesen.
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Um
eine optimale Verdichtung bzw. Verschweißung von Leitern 10 unabhängig von
deren Querschnitt sicherzustellen, muss der jeweilige Verdichtungsraum
auf den Querschnitt der Leiter 10 bzw. der Anzahl der Leiter 10 einstellbar
sein.
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Sind
nach dem Stand der Technik vier Elemente erforderlich, um einen
Verdichtungsraum entsprechend verändern zu können, so sind nach der erfindungsgemäßen Lehre
nur noch drei Elemente notwendig, die von Abschnitten einer Ultraschallschwingungen
erzeugenden Sonotrode 12, einer Gegenelektrode – nachstehend
Amboss 14 genannt – und
einem seitlichen Begrenzungselement 16 gebildet werden.
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Die
Sonotrode 12 bildet dabei eine erste Begrenzungsfläche 18 eines
Verdichtungsraums 20. Eine zweite Begrenzungsfläche 22 wird
von dem Amboss 14 zur Verfügung gestellt, der verschiebbar
von dem Begrenzungselement 16 ausgeht, das seinerseits
eine dritte Begrenzungsfläche 24 zur
Verfügung stellt.
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Amboss
14 und
Begrenzungselement
16 sind dabei in gewohnter Weise miteinander
verbunden, wobei der Amboss
14 senkrecht zur Verschieberichtung
(Pfeil
26) des Begrenzungselements
16 nach den
Ausführungsbeispielen
der
1,
2,
3,
5 und
7 verstellbar
ist, also in einer Art, wie diese z.B. der
DE 37 19 083 A1 zu entnehmen
ist. Die Bewegungsrichtung des Amboss
14 ist in
1 mit
dem Bezugszeichen
28 gekennzeichnet.
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Wie
die Darstellung in 1 verdeutlicht, verläuft die
Begrenzungsfläche 18 der
Sonotrode 12 geneigt zu den Begrenzungsflächen 22, 24 des
Ambosses 14 und des Begrenzungselementes 16. Somit
weist der Verdichtungsraum 20 einen dreieckförmigen offenen
Querschnitt auf. Dreieckförmig schließt dabei
auch eine hiervon abweichende Geometrie wie in etwa Trapezform ein.
Eine Spitze des Dreiecks bildet dabei Boden bzw. Bodenbereich des Verdichtungsraums 20.
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Die
Begrenzungsfläche 18 der
Sonotrode 12 schließt
zu der Begrenzungsfläche 22 des
Amboss 14 einen Winkel α ein,
der vorzugsweise zwischen 30° und
60° liegt.
Zwischen der Sonotrodenbegrenzungsfläche 18 und der Begrenzungsfläche 24 des Begrenzungselementes 16 verläuft ein
Winkel β,
der zwischen 60° und
30° liegen
sollte. Im Ausführungsbeispiel
der 1 beschreibt die Begrenzungsfläche 22 des Ambosses 14 zu
der Begrenzungsfläche 24 des
Begrenzungselements 16 einen rechten Winkel.
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Damit
beim Verstellen der Verdichtungsraum 22, also beim Verdichten
und Verschweißen
der Leiter 10 ein gleichbleibender Abstand zwischen dem Amboss 14,
d. h. dessen sonotrodennah verlaufenden Querrand 30 und
der Begrenzungsfläche 18 der Sonotrode 12 eingehalten
wird, wird beim Verstellen des Begrenzungselements 16 der
Amboss 14 derart zwangsgeführt, dass Bewegungsrichtung
(Pfeil 32) des Querrands 30 parallel zu der Begrenzungsfläche 18 verläuft. Dabei
kann eine mechanische oder elektromotorische Zwangsführung erfolgen.
Andere technisch gleichwirkende Lösungen sind gleichfalls möglich.
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Rein
prinzipiell ist hierzu nach 1 vorgesehen,
dass von dem Amboss 14 ein Vorsprung 34 abragt,
der mit einer Zwangsführung 36 zusammenwirkt,
die ggf. als linienförmiger
Vorsprung, als Kulissenschlitz o. ä. ausgebildet sein kann.
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Die
Zwangsführung 36 verläuft dabei
parallel zu der Begrenzungsfläche 18 der
Sonotrode 12 in dem Bereich, in dem der Amboss 14 mit
seinem Rand 30 entlang der Begrenzungsfläche 18 während der
Querschnittsveränderung
des Verdichtungsraums 20 verstellt wird.
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Um
Leiter 10 in den Verdichtungsraum 20 problemlos
einzulegen, wird das Begrenzungselement 16 angehoben. Durch
den Verlauf der Zwangsführung 36 bedingt
wird sodann der Amboss 14 vollständig aus dem Verdichtungsraum 20 zurückgezogen,
wie durch den Verlauf der Zwangsführung 36 in 1 verdeutlicht
wird.
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Weitere
Ausgestaltungen und Ausbildungen des erfindungsgemäß ausgebildeten
Verdichtungsraums 20 sind den 2 bis 7 zu
entnehmen, wobei für
gleiche Elemente grundsätzlich
gleiche Bezugszeichen benutzt werden.
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Um
einen Knoten umfangsseitig zu strukturieren, ist nach dem Ausführungsbeispiel
der 2 der Verdichtungsraum 28 selbst umfangsseitig
strukturiert, d. h. die Begrenzungsflächen 18, 22, 24 weisen
eine Struktur in Form von Wellen, Waffeln, Rippen oder ähnliches
auf. Die entsprechende Strukturierung ist mit dem Bezugszeichen 38 gekennzeichnet.
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Des
Weiteren besteht die Möglichkeit,
dass die Begrenzungsfläche 18 der
Sonotrode 12 in Bezug auf den Verdichtungsraum 20 einen
konkaven Verlauf aufweist. Dies soll durch die strichpunktierte
Kurve 40 angedeutet werden. In diesem Fall muss entsprechend
die Zwangsführung 36 einen
angepassten Verlauf aufweisen (Kurve 42), damit sichergestellt ist, dass
zwischen dem Amboss 14, d. h. seinem sonotrodennahen Querrand 30 und
den durch die Kurve 40 symbolisierte Verlauf der Begrenzungsfläche weiterhin
ein gleichbleibender Abstand gegeben ist.
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Um
zu ermöglichen,
dass ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ausgebildeter Knoten 44 abgerundete Längskanten 44, 46, 48, 50 aufweist,
ist nach dem Ausführungsbeispiel
der 3 vorgesehen, dass die Ränder von der Sonotrode 12,
dem Amboss 14 und dem Begrenzungselement 16 einen in
Richtung der jeweiligen angrenzenden Begrenzungsfläche 18, 22, 24 einen
gebogenen Verlauf aufweist. Die entsprechenden vorspringenden Randabschnitte
sind in der 3 mit den Bezugszeichen 52, 54, 56 gekennzeichnet.
Durch die Randabschnitte 52, 54, 56 bedingt
weisen die Begrenzungsflächen 18, 22, 24 in
Bezug auf den Verdichtungsraum 20 im Eckbereich einen konkaven Verlauf
auf.
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Mit
anderen Worten sind die die Ecken des Verdichtungsraums 22 begrenzenden
Querränder 52, 54, 56 der
Begrenzungsflächen 18, 22, 24 als
in Richtung der angrenzenden Begrenzungsfläche 18, 22, 24 sich
erstreckende Vorsprünge
ausgebildet.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
der 5 erstreckt sich zwischen der Sonotrode 12 und
dem Begrenzungselement 16 ein Zwischenelement wie eine Zwischenplatte 58,
die von der Vorrichtung ausgeht, also in Bezug auf den Verdichtungsraum 20 stationär ist. Durch
diese Maßnahmen
ergibt sich der Vorteil, dass der entsprechende Kantenbereich des
dem Verdichtungsraum 20 zu entnehmenden verschweißten Knotens 44 abgeflacht
ist.
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Um
eine reibungsarme Zwangsführung
des Ambosses 14 zu ermöglichen,
ist nach dem Ausführungsbeispiel
der 6 – in übertriebener
Darstellung – vorgesehen,
dass der Amboss 14 nicht senkrecht zum Verstellweg 26 des
Begrenzungselementes 16 verschiebbar ist, sondern unter
einem Winkel 6, der zwischen 87° und 89° liegen kann, ohne dass hierdurch
die erfindungsgemäße Lehre
verlassen wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Verstellen
des Ambosses 14 beim Verkleinern des Querschnitts des Verdichtungsraums 20 mit
weniger Kraftaufwand ermöglicht
wird. Unabhängig
hiervon wird jedoch sonotrodennaheliegender Querrand 30 des Ambosses 14 parallel
zur Begrenzungsfläche 18 der Sonotrode 12 beim
Verändern
des Querschnitts des Verdichtungsraums 20 verstellt. Dies
wird durch den Doppelpfeil 32 symbolisiert.
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Wie
bereits prinzipiell in der 6 angedeutet
worden ist, kann die Sonotrode mehrere Begrenzungsflächen 18 aufweisen.
Um eine optimale Nutzung zu ermöglichen,
kann die Sonotrode 12 in ihrem die Begrenzungsflächen 18 aufweisenden
Bereich als Vieleck, insbesondere Achteck ausgebildet sein, wie
sich dies aus der 7 ergibt.
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Erfindungsgemäß und in
Abweichung vom vorbekannten Stand der Technik wird der Verdichtungsraum 20 einzig
und allein von drei zueinander verstellbaren bzw. in Schwingung
versetzten Elementen begrenzt, und zwar in den Ausführungsbeispielen
von der Sonotrode 12, der Gegenelektrode oder dem Amboss 14 sowie
dem seitlichen Begrenzungselement 16. Sollte zusätzlich entsprechend dem
Ausführungsbeispiel
der 5 ein Zwischenelement 58 vorgesehen sein,
so fällt
eine solche Ausführungsform
gleichfalls unter den Gedanken, dass der Verdichtungsraum 20 allein
von drei Elementen derart begrenzt wird, dass im gewünschten
Umfang der Verdichtungsraum in zwei senkrecht zueinander verlaufenden
Richtungen verstellbar ist.
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Dadurch,
dass der Verdichtungsraum 20 eine Dreieckgeometrie aufweist,
wobei eine Ecke des Dreiecks tiefster Punkt des Verdichtungsraums 20 ist,
ergibt sich des Weiteren der Vorteil, dass problemlos auch eine
geringe Anzahl von Leitern 10 verdichtet und verschweißt werden
können,
da diese auf Grund der Geometrie des Verdichtungsraums 20 quasi übereinander
und nicht nebeneinander angeordnet werden. Es erfolgt demzufolge
ein Stapeln der Leiter 10.
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Des
Weiteren können
sämtliche
Begrenzungsflächen 18, 22, 24 strukturiert
sein, ein Vorteil, der bei den bekannten Ultraschallschweißvorrichtungen
mit im Querschnitt verstellbarem Verdichtungsraum grundsätzlich nicht
gegeben ist.
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Durch
die dreieckförmige
Geometrie des Verdichtungsraums ist auch der Vorteil gegeben, dass
die von der Sonotrode 12 gebildet Begrenzungsfläche 18 in
Bezug auf den Verdichtungsraum nicht eben, sondern gekrümmt, vorzugsweise
konkav, gegebenenfalls aber auch konvex ausgebildet sein könnte, da
durch die Zwangsführung
des Ambosses 14 sichergestellt ist, dass dieser zu der
Begrenzungsfläche 18 einen
konstanten oder nahezu konstanten Spalt beim Verstellen aufweist.
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Den 8 und 9 sind prinzipiell
Elektrodenanordnungen einer Widerstands- bzw. Pressschweißvorrichtung
zu entnehmen, um entsprechend der Erläuterungen zu den 1 bis 7 Leiter
zu verschweißen.
Dabei weisen die entsprechenden Elektroden eine entsprechende Zuordnung
zur Bildung eines Verdichtungsraums im Wesentlichen dreieckförmigen Querschnitts
aus, der veränderbar
ist.
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So
in der 8 eine der Sonotrode 12 entsprechende
erste Elektrode 112 mit schräg zu deren Längsachse
verlaufender ersten Begrenzungsfläche 118 dargestellt.
Der ersten Elektrode 112 ist eine Gegenelektrode 114 zugeordnet,
die verschiebbar von einem als Begrenzungselement dienenden Isolator 116 ausgeht,
wie die Pfeildarstellungen verdeutlichen. Die zweite Elektrode 114 bildet
eine zweite Begrenzungsfläche 122 und
das Begrenzungselement bzw. der Isolator 116 eine dritte
Begrenzungsfläche 124 für einen
von diesen zu begrenzenden Verdichtungsraum 120. Der Isolator 116 geht
von einem Träger 130 aus,
der unter Einhaltung eines Spaltes 132 zur ersten Elektrode 112 verstellbar
ist (siehe Doppelpfeil 126).
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Entsprechend
der 9 kann der mit dem gleichen Bezugszeichen gekennzeichnete
Verdichtungsraum 120 auch von insgesamt 3 Elektroden begrenzt
sein, und zwar von der ersten Elektrode 112, der zweiten
Elektrode 114 sowie einer den Isolator 116 nach 8 ersetzenden dritten Elektrode 134, die
jedoch auf dem gleichen Potenzial wie die zweite Elektrode 114 liegt.
Die dritte Elektrode 134 ist sodann über eine Isolator 136 mit
dem Träger 130 entsprechend
der 8 verbunden. Auch verläuft zwischen
der ersten Elektrode 112 und der dritten Elektrode 134 ein
elektrisch isolierender Spalt 138.
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Mit
entsprechenden Elektrodenanordnungen können Leiter mittels Widerstands-
bzw. Pressschweißen
verschweißt
werden, um einen im Schnitt dreieckförmigen Durchgangs- oder Endknoten herzustellen.
Dabei können
die Elektroden 112, 114, 116, 134 bzw.
deren Begrenzungsflächen 118, 122, 124 in
ihren den Verdichtungsraum 120 begrenzenden Endbereichen
in Richtung des Verdichtungsraums 120 sich erstreckende
Begrenzungsränder aufweisen,
um eine Scharfkantigkeit des Knotens auszuschließen.
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Die
erfindungsgemäßen Lehren
bieten des Weiteren die Möglichkeit,
einen selbstregulierenden Schweißablauf durchzuführen, da
der Vorteil gegeben, dass dann, wenn nach dem Verdichten bzw. Kompaktieren
der Leiter eine charakteristische Größe des Verdichtungsraums wie
Höhe bestimmt
wird, unmittelbar der Querschnitt des Verdichtungsraums mit der
Folge bekannt ist, dass in einem Speicher abgelegte Schweißparameter
unter Zugrun delegung der charakteristischen Größe abgerufen werden können, um
eine optimalen Schweißprozess
durchzuführen.
Mit anderen Worten wird der Grundgedanke der Lehre der WO 95/10866A
(=
EP 0 723 713 A1 )
genutzt, jedoch einfacher durchgeführt.