DE1062782B - Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem Kabelschuh aus schmiedbarem Blech mit einem elektrischen Leiter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem Kabelschuh aus schmiedbarem Blech mit einem elektrischen Leiter unter Bildung einer Zwinge am Kabelschuh, ausgehend von einer U- bzw. V-förmigen Gestalt des Zwingenteiles, wobei die Schenkel der Zwinge durch einen Zylinderbogen miteinander verbunden sind.

Bei diesem bekannten Verfahren wird, um den Eintritt des Drahtes in die Zwinge zu erleichtern, sein Innendurchmesser gewöhnlich ungefähr 25°/o breiter gemacht als das Drahtende. Das Schmieden zwischen den Gesenken führt dann zu einer abgeflachten Verbindung. Dabei bleiben freie Kanten zurück, die sich quer zu dem Oberteil erstrecken, der verhältnismäßig lang im Vergleich zu der Dicke ist. Dadurch wird die Stabilität und Festigkeit beeinträchtigt, mit der die Kanten Druck auf die mittlere Nahtfläche der Verbindung aufrechterhalten können. In vielen Fällen sind die Gesenke so ausgebildet, daß sie bei der endgültigen Zusammenpressung zusammenkommen können, so daß ihre konkaven Oberflächen praktisch aneinanderstoßen und die sich ergebende Verbindung schwach elliptischen Querschnitt erhält.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Verfahrens der obigen Art, mit dem Verbindungen hergestellt werden können, welche die obigen Mängel nicht aufweisen und im besonderen fester, dauerhafter und korrosionsbeständiger sind sowie geringeren elektrischen Widerstand besitzen.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Schenkel der Zwinge durch Relativbewegung eines am Verbindungsbogen der Zwingenschenkel angreifenden Druckstempels gegen eine Matrize mit zwei zum Boden derselben konvergierenden Führungswänden gegen den Leiter gepreßt und anschließend in an sich bekannter Weise in zwei die Führungswände abschließenden Kreisbogen zum Einrollen zum Leiter hin und zum Schließen gebracht werden, so daß die Zwinge vom Leitermaterial voll ausgefüllt ist und im wesentlichen die Querschnittsform eines Trapezes aufweist, dessen beide Seiten einen spitzen Winkel von vorzugsweise 87° mit der Grundlinie bilden.

Eine nach dem vorstehenden Verfahren hergestellte Verbindung kennzeichnet sich dadurch, daß der ebene Boden der Zwinge eine oder mehrere in Querrichtung verlaufende Einkerbungen oder Eindrückungen besitzt und/oder daß die Höhe der Verbindung von der Schließkante der Zwingenenden bis zum Boden 75 % des unverformten Leiterdurchmessers und ihre Gesamtbreite etwa 80 bis 100%, vorzugsweise 90%, des unverformten Leiterdurchmessers zuzüglich der doppelten Wandstärke der Zwinge beträgt.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung und eine Druckstempel-Matrizen-Kombina-Verfahren zur Herstellung einer
Verbindung zwischen einem Kabelschuh
aus schmiedbarem Blech
mit einem elektrischen Leiter

Anmelder:

AMP Incorporated,
Harrisburg, Pa. (V.St.A.)

Vertreter: Dr.-Ing. Η. Ruschke, Berlin-Friedenau,
und Dipl.-Ing. Κ. Grentzenberg,
München 27, Pienzenauerstr. 2, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 24. September 1952

Kemper MaTtel Hammeil, Harrisburg, Pa. (V. St. A.),
1st als Erfinder genannt worden

tion, in welcher der Schmiedearbeitsgang durchgeführt wird, zur Veranschaulichung als Beispiel dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine isometrische Ansicht der DruckstempelMatrizen-Kombination vor Anwendung des Verfahrens, wobei das Ende des Leiters abisoliert ist,

Fig. 2 eine ähnliche Ansicht desselben Gesenksatzes am Ende des Arbeitsvorgangs, die eine dadurch auf das Ende eines Drahtes geschmiedete Verbindung zeigt,

Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt einer Verbindung, die hergestellt ist, wie in den Fig. 1 und 2 veranschaulicht ist, und

Fig. 4 eine abgebrochen gezeichnete Ansicht eines abgeänderten Gesenksatzes und einer darin gesickten elektrischen Verbindung als senkrechten Längsschnitt.

Mit Bezug auf diese Figuren und ein veranschaulichtes Beispiel kann ein Draht mit einem Durchmesser von z. B. etwa 1,63 min benutzt werden. Die dafür verwendete Verbindungsklemme wird aus 0,51 mm starkem Blech hergestellt, und der einen Teil davon bildende Zwingenteil wird zu U-förmigem Querschnitt mit einem runden Boden und praktisch geraden Seiten geformt, die in Aufwärtsrichtung etwas überstehen, um die Aufnahme des Drahtes zu erleichtern. Der Durchmesser des U, der bei einer Höhe von 0,81 mm oberhalb der Bodeninnenfläche

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des U gemessen wird (bei einer Höhe, die gleich dem Drahtradius ist), ist angenähert gleich dem Drahtdurchmesser, aber bevorzugt ein wenig kleiner als dieser und beträgt im vorliegenden Beispiel ungefähr 1,52 mm. Die Innenseite des U steht in einer Breite über, die etwas größer als der Draht ist, z.B. ungefähr 2,29 mm Innendurchmesser.

Wenn der zwingenbildende Teil 12 der Klemme 10 auf dem Amboß 14 des Gesenksatzes angeordnet ist, werden die Gesenkteile 14 und 16 in eine Lage zusammengebracht, die in Fig. 1 gezeigt ist. Der Draht 17 kann in den oberen Teil des U des Verbindungsklemmenteiles 12 oder in das Matrizen- oder Obergesenk 16 oberhalb der Verbindungsklemme eingesetzt werden. In jedem Falle werden, wenn die Gesenke zusammengeschlossen sind, die oberen Enden des Teiles 12 längs der konvergierenden Oberflächen der Aussparung in dem Matrizen- oder Obergesenk 16 gepreßt und treffen einander gegebenenfalls über dem Kamm oder Wulst in dem oberen Teil der Obergesenkaussparung, wodurch der Draht gefaßt wird, falls er sich nicht bereits in dem Zwingenteil 12 befand. Eine weitere gegensinnige Bewegung der Gesenke treibt den Zwingenteil 12 nach oben in den oberen Teil der Aussparung in dem Gesenk 16, und die bereits gewundenen Enden 18, 19 werden auf diese Weise gegen den Draht nach unten gepreßt, wodurch sie diesen fest gegen den Boden des Zwingenteiles 12 drücken. Die endgültige Bewegung der Gesenke tritt auf diese Weise an der A^erbindung auf, die auf allen Seiten von dem Gesenk begrenzt ist und ihre einzige Ausweichmöglichkeit in Längsrichtung hat. Die Bewegung wird fortgesetzt, bis die Querschnittfläche, die in der Aussparung des Gesenkes zwischen dem Amboß 14 und dem Boden der Aussparung in dem Gesenk 16 bleibt, wesentlich geringer als der feste Querschnitt des Drahtes und des Zwingenteiles der Verbindungsklemme ist, bevor der Sickvorgang anfing, wodurch der Metallfluß in dem Gesenk gewährleistet und ein voller Querschnitt erzeugt wird. Außerdem ergibt sich Längsfluß bei der Strangpressung, wie oben dargelegt ist, sowie eine Änderung der molekularen Verhältnisse in dem Metall des Zwingenteiles, die sonst bewirken würden, daß das Metall wieder von dem Draht zurückfedert.

Die Gesamtabmessung des zwingenbildenden Teiles bei einer Höhe oberhalb der Innenseite des Bodens gleich dem Radius des Drahtes beträgt 1,52 mm plus 1,02mm (d.h. das Doppelte der Dicke des Zwingenmetalls), und dies sucht sich etwas auszudehnen, wenn der Draht nach unten in den Boden getrieben wird, infolge des um 0,11 mm größeren Drahtdurchmessers im Vergleich zu dem Innendurchmesser des Zwingenteiles.

Die Aussparung in dem Matrizen- oder Obergesenk wird mit zwei angenähert halbzylindrischen Oberflächen 20, 21 in dem oberen Treffbereich ausgebildet und bildet den Mittelkamm oder -Wulst. Praktisch sind diese etwas kleiner als halbzylindrisch, da ihr Krümmungsradius geringfügig größer als ¹U der Breite der Gesenkaussparung in der Höhe ihrer Krümmungsachsen ist. Dieser Radius kann beispielsweise zwischen 0,584 mm und 0,610 mm statt bei 0,597 mm liegen, wie es erforderlich sein würde, um zwei vollständige, sich berührende Halbzylinder zu ergeben. Die Seiten 22 und 23 der Gesenkaussparung bilden Tangenten zu den Seiten der Zylinderflächen 20 bzw. 21 und können über ein kurzes Stück, wie oben beschrieben, parallel sein, oder zur Erleichterung der Herstellung können sie geringfügig zu den Ober-

flächen 20, 21 geneigt sein, z. B. können sie Tangenten zu den zylindrischen Oberflächen unter 3° zu der Symmetrieachse der Gesenkaussparung bilden. In jedem Falle sind angenähert von der Höhe der Gesenkoberfläche des Ambosses 14 bei vollständig geschlossener Stellung die Seiten 22 und 23 mit einem Winkel von 3° über ein wesentliches Stück abgeschrägt, bis der Innendurchmesser zwischen den Seiten wenigstens gleich dem Außendurchmesser des zwingenbildenden Teiles bei der radialen Höhe oberhalb des Bodens ist. Nachdem so ein ausreichender Durchmesser erreicht worden ist, werden die Seiten der Aussparung stärker abgeschrägt, z. B. mit einem Winkel von 45°, wobei dieser Teil der Gesenkaussparung dazu dient, den zwingenbildenden Teil der Verbindungsklemme selbsttätig einzustellen, und auch die anfängliche Einwärtsbiegung der abgeschrägten Seiten des Zwingenteiles ergeben kann.

Der Boden des Gesenkes in einer Höhe gleich dem Radius des Drahtes plus der Dicke der Zwinge hat eine Breite von 2,29 mm, und diese Breite wird praktisch bei der Höhe aufrechterhalten, die von dem Amboß 14 bei Beendigung des endgültigen Schmiedevorgangs erreicht wird. Der Amboß hat eine solche Breite, daß sich eine dichte Passung in diesem Teil des Matrizen- oder Obergesenkes 16 ergibt. Auf diese Weise wird der zwingenbildende Teil seitlich durch die konvergierenden Seiten des Gesenkes 16 zusammengedrückt, wenn er nach oben in das Gesenk während des Sickvorgangs getrieben wird, wobei die Zusammenpressung von einem Durchmesser von 2,54 mm (1,52 mm Innendurchmesser plus 0,51 mm Metalldicke an jeder Seite) auf 2,29 mm Durchmesser erfolgt, und gleichzeitig, wie oben erwähnt, der innerhalb befindliche Draht von 1,63 mm Durchmesser auf den kleineren Innendurchmesser der Zwinge nach der Zusammenpressung, bevorzugt in der Größenordnung von 1,40 mm, zusammengedrückt wird. Die erste Wirkung dieses Vorgangs besteht natürlich darin, die Höhe durch Umformung des Drahtes von kreisförmiger auf elliptische Form zu vergrößern und durch Zusammenquetschen eines Teiles des Metalls von dem Boden des U in die Seiten. Bei der endgültigen Zusammenpreßphase kommen die Gesenke jedoch zusammen, bis die Höhe ungefähr 75% der Breite ausmacht. Dies erfordert, wie oben erwähnt, einen wesentlichen Metallfluß unter dem Schmiededruck der Gesenke.

Obgleich in diesem Beispiel bevorzugte Abmessungen angegeben wurden, ist es natürlich möglich, diese Abmessungen merklich zu ändern, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Im allgemeinen darf die Breite des Gesenkes in dem Teil, in den die Zwinge schließlich zusammengepreßt wird, nicht größer als der Drahtdurchmesser plus der doppelten Metalldicke der Zwinge sein, darf aber nur bis zu 20% kleiner sein. Die Höhe der endgültigen geschmiedeten Verbindung muß ungefähr % bis % oder an der Außenseite zwischen 60% und 85% der Breite der geschmiedeten Verbindung betragen. Genauer ausgedrückt, müßten die unteren Höhen mit den größeren Breiten in diesen Bereichen benutzt werden und umgekehrt. Der Winkel von 3° und der Winkel von 45° in dem Obergesenk ist nicht kritisch. Dies sind aber Winkel, bei denen der offene zwingenbildende Teil leicht in die zentrierte Lage auf dem Amboß durch das Zusammenschließen der Gesenke geschoben wird und der Zwingenteil und der Draht seitlich zusammengedrückt werden können, indem sie längs der konvergierenden Seiten verschoben werden,

Claims (3)

wenn sie gegen den Boden der Aussparung getrieben werden. In Fig. 4 ist ein abgeänderter Amboß und die darauf angesickte Verbindung dargestellt. In diesem Falle sind querverlaufende abgestumpfte Kämme oder Wülste vorgesehen, welche die Zwingenwand in den Draht einkerben oder auszacken. Die Erfindung ist auf vollen und verlitzten Draht anwendbar. Da voller Draht keine Hohlräume zwischen den Litzen hat, die zu füllen sind, erfordert er nicht denselben Grad an seitlichem Metallfluß in dem Draht und kann deshalb ausreichend mit geringerer seitlicher Zusammenpressung mit Bezug auf den Anfangsdurchmesser des Drahtes gesickt werden als ein verlitzter Draht. Es ist aber in jedem Falle wichtig, daß das Metall fließt, daß es einen im wesentlichen vollen Querschnitt ergibt, der die Innenseite der gewundenen Enden 18 und 19 füllt und diese gegen seitliche Bewegung verkeilt, welche die Naht öffnen könnte. Diese verkeilte Form ergibt außerdem in Kombination mit dem sonst nahezu quadratischen Querschnitt eine Sicherheit gegen Torsionsbeanspruchung und Torsionswechselbeanspruchung, die bei Volldraht überaus wichtig ist. Einer der wichtigen Vorteile dieser Verbindungsbauart besteht in der Möglichkeit, sehr dünne Drähte zu handhaben. So sind Drähte mit etwa 0,127 mm Durchmesser zufriedenstellend in Klemmen verbunden worden, die gemäß der Erfindung gesickt waren, und auch so dünne Drähte mit etwa 0,038 mm Durchmesser sind mit dickeren Drähten mit Hilfe der Erfindung zusammengesickt worden, beide unter industriellen Betriebsbedingungen und zufriedenstellenden Ausführungsanforderungen. Dieser Vorteil der Sickung, Bördelung oder Eindrückung tritt im besonderen bei Vergleich mit anderen verfügbaren Arten gesickter Verbindungen hervor, wenn Drähte mit etwa 1,02 mm Durchmesser oder dünner benutzt werden. Wie den Fachleuten klar sein wird, ist diese Erfindung sowohl auf Maschinen zur Anbringung elektrischer Verbindungsklemmen wie auch auf Handwerkszeuge der Schwenkbacken- oder Parallelbauart gut anwendbar, die jetzt alle in dieser Technik allgemein angewandt werden. Patentansprüche=

1. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem Kabelschuh aus schmiedbarem Blech mit einem elektrischen Leiter unter Bildung einer Zwinge am Kabelschuh, ausgehend von einer U- bzw. V-förmigen Gestalt des Zwingenteiles, wobei die Schenkel der Zwinge durch einen Zylinderbogen miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel der Zwinge durch Relativbewegung eines am Verbindungsbogen der Zwingenschenkel angreifenden Druckstempels gegen eine Matrize mit zwei zum Boden derselben konvergierenden Führungswänden gegen den Leiter gepreßt und anschließend in an sich bekannter Weise in zwei die Führungswände abschließenden Kreisbogen zum Einrollen zum Leiter hin und zum Schließen gebracht werden, so daß die Zwinge vom Leitermaterial voll ausgefüllt ist und im wesentlichen die Querschnittsform eines Trapezes auf weist, dessen beide Seiten einen spitzen Winkel von vorzugsweise 87° mit der Grundlinie bilden.

2. Verbindung, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ebene Boden der Zwinge eine oder mehrere in Querrichtung verlaufende Einkerbungen oder Eindrückungen besitzt.

3. Verbindung, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Höhe von der Schließkante der Zwingenenden bis zum Boden 75% des unverformten Leiterdurchmessers und ihre Gesamtbreite etwa 80 bis 100%, vorzugsweise 90°/o, des unverformten Leiterdurchmessers zuzüglich der doppelten Wandstärke der Zwinge beträgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 600 012, 2 648 054.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

& 909 580/293 7.59