DE1242849B

DE1242849B - Device for the production of structural units from individual metal parts embedded in thermoplastic plastic sheets, in particular electrical contact elements

Info

Publication number: DE1242849B
Application number: DE1959S0062898
Authority: DE
Inventors: Gotthard Kinner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1959-05-06
Filing date: 1959-05-06
Publication date: 1967-06-22

Description

Vorrichtung zur Herstellung von Baueinheiten aus einzelnen, in thermoplastische Kunststoffplatten eingebetteten Metallteilen, insbesondere von elektrischen Kontaktelementen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Baueinheiten aus einzelnen in thermoplastischen Kunststoffplatten eingebetteten Metallteilen, insbesondere von elektrischen Kontaktelementen, welche Vorrichtung mittels HF-Elektroden die eingeführten Kunststoffplatten erweicht und durch Druck zum Umschließen der mit Abstand voneinander eingelegten Metallteile bringt.Device for the production of structural units from individual, in thermoplastic Metal parts embedded in plastic plates, in particular from electrical contact elements The invention relates to an apparatus for producing structural units made of individual metal parts embedded in thermoplastic plastic sheets, in particular of electrical contact elements, which device by means of HF electrodes the inserted plastic sheets are softened and pressurized to enclose the brings metal parts inserted at a distance from each other.

Die Erfindung bezweckt, die Vorrichtung derart auszubilden, daß mit ihr bei geringen Fertigungszeiten und mit einfachen Werkzeugen mit dem gleichen Werkzeug unterschiedlich bestückte Baueinheiten erstellt werden können, bei welchen sowohl die Bestückungsteilung als auch die Schichtdicke der Baueinheit durch den Schweißvorgang nicht veränderbar sind. The invention aims to design the device in such a way that with you with short production times and with simple tools with the same Tool differently equipped units can be created in which both the assembly division and the layer thickness of the unit through the Welding process cannot be changed.

Bisher wurden derartige Baueinheiten, z. B. Lötösenstreifen, Kontaktfedersätze, Kontaktmesserleisten oder Kontaktstreifen für geschichtete Wählerkontaktwerke so erstellt, daß die Metallteile bzw. die Kontaktelemente in Isoliermaterial durch Umpressen oder Umspritzen eingeformt werden. Hierzu sind besondere, der Art der zu erstellenden Streifen individuell angepaßte Preß- oder Spritzformen notwendig, in welche das Isoliermaterial durch aufgeheizte Druckstempel mit verhältnismäßig hohem Druck eingeführt wird und welches nach Vollendung des Preß- oder Spritzvorganges nur langsam auskühlt. So far, such units, such. B. solder lug strips, contact spring sets, Contact knife strips or contact strips for layered voter contact works like this created that the metal parts or the contact elements in insulating material through Overmolding or overmolding are molded. These are special, the type of strips to be created individually adapted compression or injection molds necessary, in which the insulating material by heated pressure stamp with relatively high pressure is introduced and which after completion of the pressing or injection molding process cools down slowly.

Es ist ferner bekannt, zwischen zwei Folien aus thermoplastischem Material nicht plastische Teile mit Abstand voneinander einzulegen und durch Erwärmen und Zusammendrücken mittels HF-Elektroden in das thermoplastische Material einzubetten, wobei das verdrängte Material beider Platten in die Zwischenräume zwischen den Teilen einfließt und miteinander verschweißt. It is also known between two thermoplastic films Insert material non-plastic parts at a distance from each other and by heating and pressing together using HF electrodes to embed them in the thermoplastic material, wherein the displaced material of both plates in the spaces between the parts flows in and welded together.

Die Verwendung von HF-Druckelektroden zeichnet sich zwar durch Einfachheit, kurze Erwärmungszeiten und geringe Drücke aus, ist aber, wie bei dem ebenfalls bekannten induktiven Schweißverfahren, in Bezug auf die genaue Einhaltung der Schichtdicke bei dem Fertigfabrikat unsicher. Ebenso stößt die Einhaltung der Teilung der Bestückung dann auf Schwierigkeiten, wenn diese Teile nicht vollkommen, sondern nur in ihrem Mittelabschnitt eingebettet werden sollen. The use of HF pressure electrodes is characterized by simplicity, short heating times and low pressures, but is, as with the also known inductive welding process, with regard to the exact adherence to the layer thickness unsure of the finished product. Likewise, the adherence to the division of the equipment comes into play then to difficulties when these parts are not perfect, but only in theirs Middle section to be embedded.

Besonders bei elektrischen, mit Kontaktelementen bestückten Baueinheiten, wie z. B. bei mit Lötösen bestückten Lötösenstreifen, welche zu einem Lötverteiler durch Aufeinanderschichtung zusammengebaut werden sollen, ist aber die genaue Einhaltung der Schichtdicke bei jeder Lötösenleiste wie die Einhaltung der Abstände der Enden der einzelnen Lötösen voneinander von ausschlaggebender Bedeutung. Especially with electrical units equipped with contact elements, such as B. with soldering lug strips fitted with soldering lugs, which lead to a soldering distributor Should be assembled by stacking, but is the exact observance the layer thickness for each solder lug bar, as well as maintaining the distance between the ends of the individual soldering lugs from one another is of decisive importance.

Gemäß der Erfindung wird das bekannte, an sich günstige HF-Schweißverfahren durch besondere Ausbildung des Werkzeuges für die genannten Fälle geeignet gemacht. Dies geschieht dadurch, daß beiderseits mit Abstand von den thermoplastischen Kunststoffplatten je eine Haltevorrichtung für die Metallteile vorgesehen und den Elektroden je ein Niederhalter zugeordnet ist, die während des Schweißvorganges außerhalb der Erweichungszone auf die zwischen den Elektroden eingeschichteten Kunststoffplatten und Metallteile drücken. Die Haltevorrichtung hält die losen Metallteile an ihren freien Enden in der gewiinschten Lage fest, bis der Schweißvorgang beendet ist, und die Niederhalter schaffen eine von dem Schweißvorgang unbeeinflußte Zone an dem Fertigfabrikat, welche durch die Schichtdicke der verwendeten Thermoplastplatten und der Metallteile bestimmt ist und von Beginn bis zum Ende des Einbettungsvorganges erhalten bleibt. According to the invention, the known, inherently favorable HF welding process is used Made suitable for the cases mentioned by the special design of the tool. This is done in that both sides are at a distance from the thermoplastic plastic sheets a holding device is provided for the metal parts and one for each electrode Downholder is assigned, which during the welding process outside of the softening zone on the plastic plates and metal parts sandwiched between the electrodes to press. The holding device holds the loose metal parts in at their free ends the desired position until the welding process is finished, and the hold-down device create a zone on the finished product unaffected by the welding process, which determined by the layer thickness of the thermoplastic sheets used and the metal parts and is retained from the beginning to the end of the embedding process.

Damit entsteht ein Anschlag an dem Fertigfabrikat, welcher bei Aufeinanderschichtung dieser einen stets gleichbleibenden Abstand der Metallteile auch in Schichtrichtung sicherstellt. Für die Verarbeitung von unterschiedlichen Metallteilen in unterschiedlicher Anordnung kann das gleiche Werkzeug lediglich durch Umtausch der Haltevorrichtung verwendet werden. Eine zusätzliche Halterung der Metallteile während des Schweißvorganges im Elektrodenbereich entfällt.This creates a stop on the finished product, which when stacked this a constant distance between the metal parts also in the direction of the layers ensures. For processing different metal parts in different The same tool can be arranged simply by exchanging the holding device be used. An additional holder for the metal parts during the welding process not applicable in the electrode area.

Bei Metallteilen von größerem Durchmesser können zur Herabsetzung der mit dem Elektrodenabstand wachsenden Schweißleistungen bzw. In the case of metal parts with a larger diameter, the the welding power that increases with the electrode spacing or

Schweißzeit Hilfselektroden Verwendung finden, wie sie bei anderen Schweißverfahren zur Umschaltung von einer auf eine andere und anders zu behandelnde Schweißstelle an der gleichen Baueinheit bekannt sind.Welding time auxiliary electrodes are used, such as she with other welding processes to switch from one to another and different weld to be treated are known on the same structural unit.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung geschieht dies dadurch, daß die Metallteile selbst zu Beginn des Schweißvorganges als ein Pol und die Elektroden als Gegenpol an eine Hochfrequenz-Energiequelle angeschlossen sind und daß die Hoch frequenz-Energiequelle im weiteren Verlauf des Schweißvorganges an die Elektroden allein angeschlossen wird. Auf diese Weise braucht zu Beginn des Verfahrens nur die Energie aufgebracht zu werden, welche das Isoliermaterial nur im Bereich der Metallteile zum Fließen bringt. Erst nach Erreichung eines sich durch das Einformen der Metallteile in die Platten ergebenden, verringerten Abstandes der HF-Elektroden voneinander wird die Erwärmung der übrigen im Bereich der Elektroden liegenden Isolierstoffabschnitte durchgeführt, woraus sich eine Ersparnis der für diesen Verfahrensabschnitt notwendigen Energie ergibt. According to a development of the invention, this is done in that the metal parts themselves at the beginning of the welding process as a pole and the electrodes are connected as the opposite pole to a high-frequency energy source and that the high frequency energy source to the electrodes in the further course of the welding process connected alone. This way you only need to start the procedure the energy to be applied, which the insulating material only in the area of Brings metal parts to flow. Only after reaching one through molding of the metal parts in the plates resulting in a reduced distance between the HF electrodes the heating of the remaining insulating material sections located in the area of the electrodes is mutually exclusive carried out, resulting in a saving of the necessary for this stage of the procedure Energy yields.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es bedeutet F i g. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtungund Fig. 2 einen mit der Vorrichtung nach F i g. 1 erstellten Lötösenstreifen. In the following the invention is illustrated by means of one in the drawing Embodiment described. It means F i g. 1 is a schematic representation of the device and FIG. 2 one with the device according to FIG. 1 created solder lug strips.

In F i g. 1 sind zwei vertikal bewegliche HF-Elektroden 1 und 2 gezeigt, zwischen welchen ein Hochfrequenzfeld erzeugt wird. Zwischen den Elektroden 1 und 2 sind zwei bänderförmige Platten 3 und 4 aus mit elektrischem Verlust behafteten thermoplastischem Material eingeführt, zwischen denen als Lötösen ausgebildete Metallteile 5 eingelagert sind. Zweckmäßigerweise erfolgt die Zuführung der Platten 3 und 4 einerseits und der Metallteile 5 andererseits von zwei senkrecht zueinanderliegenden Richtungen her. Um die Metallteile 5 in ihrer Lage zueinander und zu den Elektroden 1 und Z zu sichern, sind von außen ansetzbare und lösbare HaI-teer 6 und 7 angeordnet, welche je nach Form und Lage der zu verarbeitenden Metallteile 5 mit Nuten, Ausprägungen oder sonstigen Ansätzen 8 versehen sind, zwischen welchen die Metallteile 5 festgelegt werden. Die Halter 6 und 7 bilden mit den Ansätzen 8 Haltevorrichtungen 618 bzw. 7/8. Den Elektroden 1 und 2 sind Niederhalter 13 bzw. 14 aus Isoliermaterial zugeordnet, welche ihrerseits auf die Platten 3 und 4 und damit auf die Metallteile 5 drücken. Die A*eitsfläche der Elektroden t und 2 wird dadurch von einer rahmenartigen Flãche umgeben, in deren Bereich die Teile 3 bis 5 eingespannt sind. Die Verschweißung findet nur im Bereich der in die Niederaalter 13 und 14 eingefahrenen Elektroden 1 und 2 statt, während die Platten 3 und 4 im Bereich der Niederhalter 13 und 14 von der Erwärmung unberührt bleiben. In Fig. 1 shows two vertically movable HF electrodes 1 and 2, between which a high frequency field is generated. Between the electrodes 1 and 2 are two ribbon-shaped plates 3 and 4 of electrical leakage thermoplastic material introduced, between which metal parts designed as solder lugs 5 are stored. The plates 3 and 4 are expediently fed on the one hand and the metal parts 5 on the other hand of two mutually perpendicular Directions. To the metal parts 5 in their position to each other and to the electrodes 1 and Z, attachable and detachable halves 6 and 7 are arranged from the outside, which depending on the shape and position of the metal parts to be processed 5 with grooves, characteristics or other approaches 8 are provided, between which the metal parts 5 are fixed will. The holders 6 and 7 form holding devices 618 and 8 with the lugs. 7/8. Hold-down devices 13 and 14 made of insulating material are assigned to electrodes 1 and 2, which in turn press on the plates 3 and 4 and thus on the metal parts 5. The outer surface of the electrodes t and 2 is thereby formed by a frame-like surface surrounded, in the area of which the parts 3 to 5 are clamped. The welding only found in the area of the electrodes inserted in Niederaalter 13 and 14 1 and 2 take place, while the plates 3 and 4 in the area of the hold-down devices 13 and 14 remain unaffected by the warming.

Sind die zur Verwendung gelangenden Metallteile 5 in Richtung der Elektroden t und 2 groß und sind damit die Elektroden 1 und 2 entsprechend weit voneinander entfernt einzustellen, so wird ein Pol einer nicht dargestellten Hochfrequenz-Enerpequelle an die Metallteile 5 und der andere Pol an beide Elektroden 1 und 2 gelegt. Die Platten 3 und 4 erwärmen sich dabei allein im Bereich der Metall teile 5, welche sich in de Platten 3 und 4 eindrücken. Are the used metal parts 5 in the direction of Electrodes t and 2 are large and electrodes 1 and 2 are accordingly wide be set apart from each other, it becomes one pole of a high-frequency power source, not shown placed on the metal parts 5 and the other pole on both electrodes 1 and 2. the Plates 3 and 4 heat up only in the area of the metal parts 5, which press into the plates 3 and 4.

Dabei verringert sich der Abstand der Elektroden 1 und 2 voneinander. Wenn keine große mechanische Beanspruchung des Fertigfabrikates zu erwarten ist, kann die Schweißung bereits in diesem Stadium abgebrochen werden. Muß die Schweißung fortgesetzt werden, so wird die genannte Hochfrequenz-Energiv quelle auf die unterdessen einander genäherten Elektroden 1 und 2 umgeschaltet, so daß eine Erwärmung über den ganzen Bereich der Platten 3 und 4 zustande kommt und diese in den Bereich der Zwischenräume zwischen den Metallteilen 5 und am Rand derselben zusammengeschweißt werden. Das in dieser Arbeitsphase nähere Zusammenliegen der Elektroden 1 und 2 gestattet eine entsprechende Verringerung der für diese Arbeitsphase notwendigen Energie.The distance between electrodes 1 and 2 is thereby reduced. If no major mechanical stress on the finished product is to be expected, the welding can be broken off at this stage. Must do the weld continue, so the said high-frequency energy source is on the meanwhile approached electrodes 1 and 2 switched over, so that heating over the whole area of the plates 3 and 4 comes about and this in the area of the Gaps between the metal parts 5 and welded together at the edge thereof will. The closer together of electrodes 1 and 2 in this work phase allows a corresponding reduction in the necessary for this work phase Energy.

F i g. 2 zeigt einen dreiteiligen Lötösenstreifen, der mit der Einrichtung nach F i g. 1 erstellt wurde. Bei ihm sind die Platten 3 und 4 im Bereich der Elektrode 1 und 2 (Fig. 1) zu einem Körper 3/4 zusammengeschweißt. Dieser Isolierkörper 3/4 ist im Bereich der Niederhalter 13 und 14 (F i g. 1) von einem zweiteiligen, von den Platten 3 und 4 gebildeten Rahmen umgeben, dessen gesamte Dicke von der der Metallteile 5 und der beim Schweißvorgang unverändert gebliebenen Dicke der Platten 3 und 4 bestimmt wird und von vornherein festlegbar ist Werden mehrere solcher Lötösenstreifen zu einer Baueinheit aufeinandergeschichtet, so wird der AS stand der einzelnen Isolierkörper 3/4 voneinander durch diese rahmenartige Zone bestimmt. Die als Lötösen ausgebildeten Metallteile 5 weisen Öffnungen 12 auf, welche sich auch in den Bereich der Platten 3 und 4 fortsetzen und, von dem eingeBossv nen Plattenmaterial ausgefüllt, den festen Sitz der Metallteile 5 zwischen den Platten 3 und 4 unterstützen. F i g. Figure 2 shows a three-piece solder lug strip that comes with the device according to FIG. 1 was created. With him the plates 3 and 4 are in the area of the electrode 1 and 2 (Fig. 1) welded together to form a body 3/4. This insulating body 3/4 is in the area of the hold-down devices 13 and 14 (FIG. 1) of a two-part, of surround the panels 3 and 4 formed frame, the entire thickness of which of the Metal parts 5 and the thickness of the plates, which remained unchanged during the welding process 3 and 4 is determined and can be determined from the outset. There are several such solder lug strips Layered on top of one another to form a structural unit, the AS is the individual insulating body 3/4 of each other determined by this frame-like zone. Those trained as solder lugs Metal parts 5 have openings 12, which are also located in the area of the plates 3 and 4 and, filled in by the bossed plate material, the fixed Support the seating of the metal parts 5 between the plates 3 and 4.

Claims

The same tool can also be used on different structural units Equipped, but with a surface adapted to the selected electrodes 1 and 2 6/7 and 7/8 can be adjusted by simply exchanging the holding devices. Instead of metal parts 5 can also simpler electrical components Component groups are assembled with this value tool, as the tool only a relatively low resistance to such components Assumes pressure and heat. As a material for panels 3 and 4, rigid foils, elastic soft foils or foils made of different materials are used. 1. Device for the production of base units from individual, in thermoplastic Metal parts embedded in plastic panels, especially electrical contact elements, which device uses IIF electrodes to soften the tight plastic sheets and by pressure to enclose the spaced apart metal parts brings, d a -characterized that on the other hand at a distance from the thermplastischea Crust panels (4) each have a Hahevorricimg (6/8 or T8) for the metal parts (S) wrgesOen twd to each of the electrodes (1, 2) a change holder (13, 14) is arranged in two, that during the closing process outside of the Erterchangszose on the between the electrodes (1 and 2) laminated plastic plates (3, 4) and metal parts Press (5).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the metal parts (5) even at the beginning of the welding process as a pole and the electrodes (1 and 2) a high-frequency energy source are connected as the opposite pole and that the high-frequency energy source only in the long direct course of the welding process to the electrodes (1 and 2) alone is connected.

Documents considered: German Patent No. 914140; German interpretative document No. 1 052602; Patent No. 10341 of the Office for Invention and Patent system in the Soviet zone of occupation in Germany.