DE19523777C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufschweißen von Profil-Kontaktstücken auf einen Träger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufschweißen von Profil-Kontaktstücken auf einen Kontakt-Träger, wobei folgende Schritte ausgeführt werden:

• - ein Kontaktband wird in einem Schnittstempel geführt und jeweils mit einem der Länge eines Kontaktstückes entspre­ chenden Endabschnitt über die Schnittkante einer Schnitt­ platte vorgeschoben;
• - durch Relativbewegung des Schnittstempels zur Schnittplatte wird jeweils ein Kontaktstück abgetrennt;
• - das Kontaktstück wird auf der Oberfläche des mit einer Hinterelektrode verbundenen Trägers zur Anlage gebracht und
• - das Kontaktstück wird mit einer Vorderelektrode verbunden und auf dem Träger festgeschweißt.

Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durch­ führung eines derartigen Verfahrens.

Aus der DE 24 54 804 B2 ist eine Einrichtung zum Widerstands­ anschweißen von Kontaktmetallrohlingen bekannt, die grund­ sätzlich in der oben angegebenen Weise arbeitet. Dabei werden Kontaktmetallrohlinge in einer Abschervorrichtung von einem Draht abgetrennt und über eine feststehende Führung bis hin zum Träger geschoben. Im Bereich des Trägers wird dann je­ weils einer dieser Rohlinge in eine nach zwei Seiten offene Ausnehmung einer beweglichen Elektrode geschoben und durch Vorwärtsbewegung dieser Elektrode auf der Oberfläche des Trä­ gers zur Anlage gebracht, wo er dann verschweißt wird. Bei dieser Art der Führung von Kontaktstücken erst parallel zur Trägeroberfläche und dann senkrecht zur Trägeroberfläche sind entsprechende feststehende Führungselemente bis hin zur end­ gültigen Schweißposition an der Trägeroberfläche erforder­ lich, da auch die bewegliche Elektrode in ihrer seitlich of­ fenen Ausnehmung das Kontaktstück nicht allein führen kann. Dies bedeutet jedoch, daß die Trägeroberfläche in einem rela­ tiv großen Umfeld der Schweißstelle freiliegen muß, um Platz für die Führungselemente zu bieten. Für Anwendungen mit in Kunststoff eingebetteten Kontaktelementen, wie etwa in Re­ lais, bedeutet dies, daß das Umspritzen der Kontaktträger in der Nähe der kontaktgebenden Abschnitte erst nach dem Auf­ schweißen der Profil-Kontaktstücke vorgenommen werden kann. Dies hat einerseits den Nachteil, daß der Fertigungsdurchlauf etwa eines Relais nach dem Aufschweißen der Kontakte unter­ brochen werden muß, da das Umspritzen nicht in der normalen Montagelinie und im Montagezeittakt erfolgen kann; das bedeu­ tet einen zusätzlichen Aufwand in der Fertigungsorganisation. Zum anderen hat das nachträgliche Umspritzen auch den Nach­ teil, daß die Kontaktoberflächen beim Umspritzen des Trägers mehr oder weniger verunreinigt werden und eigens wieder ge­ reinigt werden müssen. Das gleiche Problem ergibt sich übri­ gens auch dann, wenn gemäß einem weiteren Vorschlag in der DE 24 54 804 B2 die bewegliche Elektrode selbst als Schnittwerk­ zeug dienen soll, da in diesem Fall zusätzlich ein Gegen­ schnittplatte im Bereich der Schweißstelle untergebracht wer­ den muß. Auch die sonst üblichen Methoden zum Abtrennen, Be­ fördern und Aufschweißen von Kontaktstücken sind nicht geeig­ net, ein Aufschweißen in einem engen Bereich eines Trägers zwischen Kunststoffumspritzungen zu ermöglichen.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufschweißen von Profil-Kontakt­ stücken auf einen Träger in der eingangs genannten Weise an­ zugeben, wobei auch sehr kleine Kontaktstücke in einem sehr engen Trägerbereich auch zwischen Kunststoffumspritzungen ge­ nau positioniert und zuverlässig aufgeschweißt werden können.

Erfindungsgemäß wird dies mit einem Verfahren erreicht, das folgende Schritte umfaßt:

• a) ein Kontaktband wird in einem Schnittstempel geführt und jeweils mit einem der Länge eines Kontaktstückes entsprechenden Endabschnitt über die Schnittkante einer Schnittplatte vorgeschoben;
• b) das Kontaktstück wird durch zwei der Schnittplatte gegenüberstehende Klemmbacken erfaßt;
• c) durch Relativbewegung des Schnittstempels zur Schnittplatte wird jeweils ein Kontaktstück abgetrennt;
• d) das Kontaktstück wird durch eine relative Schwenkbewegung der Klemmbacken gegenüber dem Träger mit letzterem zur Anlage gebracht;
• e) der Träger wird mit einer Hinterelektrode verbunden und
• f) das Kontaktstück wird mit einer Vorderelektrode verbunden und auf dem Träger festgeschweißt.

Bei der Erfindung wird also im Gegensatz zu den herkömmlichen Methoden und Vorrichtungen das abgetrennte Kontaktstück nicht lose durch Führungskanäle oder entlang von Führungswänden ge­ schoben, vielmehr wird es gezielt bereits vor dem Abtrennen zwischen zwei Klemmbacken genau erfaßt und durch eine ent­ sprechende Schwenkbewegung genau an die endgültige Schweißpo­ sition gesetzt. Da diese Klemmbacken zum Festhalten des Kon­ taktstückes nur einen sehr geringen Querschnitt benötigen, genügt auf der Oberfläche des Kontaktträgers ein kleiner of­ fener Bereich um die eigentliche Schweißstelle herum zum An­ setzen der Klemmbacken mitsamt dem von ihnen gehaltenen Kon­ taktstück. Der übrige Teil des Kontaktträgers kann also zu diesem Zeitpunkt bereits eingebettet bzw. mit Kunststoff um­ spritzt sein. Dies hat den Vorteil, daß die Umspritzung der Kontaktträgerplatinen bereits in einem frühen Fertigungssta­ dium erfolgen kann und daß die umspritzten Platinen in einem durchgehenden Fertigungstakt sowohl mit den Schweißkontakten versehen als auch weiter verarbeitet und montiert werden kön­ nen. Dies hat nicht unerhebliche organisatorische und wirt­ schaftliche Vorteile. Weiterhin wird die Gefahr ausgeschlos­ sen, daß die später aufgeschweißten Kontaktstücke durch das Umspritzen verunreinigt werden, so daß sie auch ohne zusätz­ liche Reinigungsmaßnahmen eine höhere Kontaktqualität im Re­ lais bieten.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Aufschweißen von Kon­ taktstücken nach dem genannten Verfahren besitzt somit neben einer Aufnahme für den Träger, einer Schweißvorrichtung und einem Schnittwerkzeug auch zwei Klemmbacken, die derart be­ wegbar angeordnet sind, daß sie in einer ersten Position an der Schnittplatte anliegend einen vorgeschobenen Endabschnitt eines in dem Schnittstempel geführten Kontaktbandes erfassen und daß sie in einer zweiten Position ein von dem Kontaktband abgetrenntes Kontaktstück zum Schweißen an der Oberfläche des Trägers zur Anlage bringen. In einer bevorzugten Ausführungs­ form ist dabei die Hinterelektrode der Schweißvorrichtung in der Aufnahme für den Träger angeordnet, während die Vorder­ elektrode mit den Klemmbacken verbunden und zusammen mit die­ sen beweglich ist. Zweckmäßigerweise wird sie zwischen den beiden Klemmbacken derart geführt, daß sie auf einem Teil der Oberfläche des Kontaktstückes anliegt, wobei es von Vorteil ist, wenn die Elektrode zentrisch im Bereich der Kontaktober­ fläche ausgenommen ist, so daß die Kontaktschichten in diesem Bereich nicht durch Berührung mit der Elektrode und durch den Schweißstrom beeinträchtigt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Elek­ trode fest mit einer oder beiden Klemmbacken verbunden sein bzw. selbst die Klemmbacken bilden. Besondere Ausgestaltungen hierzu sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen an­ hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Trennen und Aufschweißen von Profil-Kontaktstücken,

Fig. 2, 3 und 4 ein etwas abgewandeltes Schnittwerkzeug aus Fig. 1 in verschiedenen Schnittansichten,

Fig. 5, 6 und 7 schematisierte Darstellungen verschiedener Elektrodenformen zur Verwendung in einer Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Die Trenn- und Schweißvorrichtung gemäß Fig. 1 besitzt ein Schnittwerkzeug 1, bestehend aus einer Schnittplatte 11 mit einer vorderseitigen Schnittkante 12 und einer Führung 13, in der ein Schnittstempel 14 verschiebbar angeordnet ist. Der Schnittstempel 14 besitzt in seinem vorderen Bereich eine senkrechte Führungsausnehmung 15 für ein Kontaktband 2 mit einer Schnittkante 16 am unteren Ende der Führung (siehe auch Fig. 2 und 3).

Unterhalb der Trennvorrichtung wird eine freigestanzte Kon­ taktträgerplatine 3 (senkrecht stehend) durch nicht weiter dargestellte Transport- und Halteeinrichtungen geführt. Aus dieser Platine 3 sind Kontaktträger 31 freigestanzt; sie wer­ den nur noch durch Transportbänder 32 am oberen und unteren Rand zusammengehalten. Die jeweils für ein Relais bestimmten Kontaktträger 31 sind mit Kunststoff zur Bildung von jeweils einem Relaissockel 33 umspritzt, wobei im Sockelinneren kleine Kontaktbereiche 34 freiliegen, auf die jeweils Profil- Kontaktstücke 21 aufgeschweißt werden sollen.

Zum Aufschweißen dient eine Schweißvorrichtung 4 mit einem verstellbaren Schweißkopf 41, in welchem eine Vorderelektrode 42 beweglich angeordnet ist. Außerdem ist im Bereich der Pla­ tine 3 eine Hinterelektrode 43 so angeordnet, daß sie jeweils die Kontaktelemente 31 bzw. die Kontaktbereiche 34 an der Rückseite der Relaissockel 33 kontaktiert. Im Schweißkopf 41 sind außerdem zwei zusammenwirkende Klemmbacken 44 beweglich angeordnet; sie können zusammen mit der Vorderelektrode 42 mit der Vorderseite der Schnittplatte 11 im Bereich unterhalb der Schnittkante 12 zur Anlage gebracht werden.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ergibt sich ebenfalls aus den Fig. 1 bis 4. Zunächst wird der Schnittstempel 14 in Richtung des Pfeiles 17 in seiner Führung 13 zum Schweißkopf hin bewegt, bis die Führungsausnehmung 15 vor der Schnitt­ kante 12 mündet. So kann das Kontaktband 2 nach unten vorge­ schoben werden, bis es gemäß Fig. 2 auf der Stufe 18 auf­ steht. Der vorgeschobene Endabschnitt 2a des Kontaktbandes 2 entspricht somit der Länge eines Kontaktstücks 21. Dieser vorgeschobene Endabschnitt 2a wird nun durch entsprechende Bewegung des Schweißkopfes 41 und der Klemmbacken 44 von letzteren erfaßt, wobei zugleich auch die zwischen den Klemm­ backen angeordnete und mit diesen bewegte Vorderelektrode 42 an der Oberfläche des Endabschnittes 2a zur Anlage kommt (Fig. 4).

Durch Zurückziehen des Schnittstempels 14 wird das Kontakt­ band 2 über die Schnittkanten 12 und 16 abgeschert, so daß ein Kontaktstück 21, wie in Fig. 1 gezeigt, erzeugt wird. Dieses ist jedoch zwischen der Schnittplatte 11 einerseits und den Klemmbacken 44 sowie der Vorderelektrode 42 gehalten. Durch eine festgelegte Bewegung des Schweißkopfes 41 sowie der Klemmbacken 44 etwa entlang der strichpunktierten Bogen­ linie 45 wird nun das Kontaktstück 21 auf einen freiliegenden Kontaktbereich 34 im Sockel 33 gesetzt, der von der Rückseite mit der Hinterelektrode 43 kontaktiert ist, während die Vor­ derelektrode 42 bereits, wie erwähnt, mit dem Kontaktstück 21 in Berührung steht. Die elektrische Schaltung und Steuerung der Schweißeinheit ist dem Fachmann geläufig, so daß sie hier weder dargestellt noch beschrieben zu werden braucht. Das Kontaktelement 21 wird also durch Widerstandsschweißung auf dem Kontaktbereich 34 eines Kontaktelementes 31 festge­ schweißt. Während dieser Zeit kann bereits das Kontaktband gemäß obiger Beschreibung um eine Kontaktstücklänge vorge­ schoben werden, so daß der neue Endabschnitt 2a nach Rückkehr der Klemmbacken von diesen erfaßt und durch das Schnittwerk­ zeug in der beschriebenen Weise abgetrennt werden kann. Die Antriebseinrichtungen und Steuerungen für das Schnittwerkzeug und den Schweißkopf sind nicht näher dargestellt und be­ schrieben. Auch die Schnittdarstellungen in den Fig. 2 bis 4 zeigen insofern lediglich eine schematisierte Anordnung der Teile, nicht eine maßstäbliche Detailzeichnung.

In Fig. 2 ist außerdem schematisch ein Ausstoß-Schieber 19 gezeigt, der in einer stirnseitigen Öffnung 20 der Schnitt­ platte 11 unterhalb der Schnittkante 12 mündet. Mit diesem Schieber kann verhindert werden, daß das abgetrennte Kontakt­ stück 21, beispielsweise durch Gratbildung, an der Schnitt­ kante 12 hängenbleibt und bei der Schwenkbewegung der Klemm­ backen 44 aus deren Umklammerung herausrutscht. Die genaue Ausbildung, Führung und Steuerung des Ausstoß-Schiebers kann vom Fachmann entsprechend dem Gesamtaufbau der Vorrichtung gewählt werden.

Wie in Fig. 4 weiter zu sehen ist, besitzt die Vorderelek­ trode 42 an ihrer Kontakt-Stirnseite eine zentrische Ausneh­ mung 46. Damit wird sichergestellt, daß die Elektrode die ei­ gentliche Kontaktoberfläche des Endabschnittes 2a bzw. des Kontaktstückes 21 nur im Randbereich berührt, so daß die spä­ ter zum Schalten bestimmte Kontaktschicht durch den Schweiß­ strom nicht beeinträchtigt wird.

Wie auch in den schematischen Zeichnungen zum Ausdruck ge­ bracht ist, sind die vorderen Enden der Klemmbacken 44 mit relativ kleinem Querschnitt ausgeführt, so daß sie das abge­ trennte Kontaktstück in verhältnismäßig kleine Ausnehmungen eines Kunststoffsockels 33 oder eines auf andere Weise um­ spritzten Kontaktträgers einbringen können. Die Vorderelek­ trode wird gemäß den Fig. 1 bis 4 jeweils zusammen mit den Klemmbacken 44 bewegt und dient mit diesen zum Andrücken des Kontaktstücks 21. Dabei kann in einer Weiterbildung auch vor­ gesehen werden, daß die Klemmbacken 44 unmittelbar mit der Vorderelektrode verbunden werden oder mit dieser aus einem Stück bestehen. In den Fig. 5 bis 7 sind, wiederum schema­ tisch, entsprechende Beispiele gezeigt.

Fig. 5 zeigt eine Vorderelektrode 52, deren Ende stimmgabel­ förmig in zwei federnde Schenkel 53 gespalten ist. Die freien Enden bilden dabei Klemmbacken 54, die das Kontaktstück 21 von beiden Seiten umfassen und auch in Seitenbereichen der Kontaktoberfläche kontaktieren, jedoch nicht in der Mitte. Dadurch wird wiederum sichergestellt, daß der spätere Ar­ beitsbereich der Kontaktschicht durch das Schweißen nicht be­ einträchtigt wird.

Die Vorderelektrode 52 gemäß Fig. 5 kann beispielsweise durch Vorwärtsbewegung auf den Endabschnitt 2a des Kontakt­ bandes 2 gedrückt werden, wobei sich die federnden Schenkel 53 öffnen und das Kontaktband zwischen den Klemmbacken 54 festgeklemmt wird. Nach dem Aufschweißen des Kontaktstücks 21 wird die Vorderelektrode abgezogen, wobei das angeschweißte Kontaktstück 21 an dem Träger haften bleibt. Für den Fall, daß eine Beträchtigung der Schweißverbindung, insbesondere aber ein unerwünschter Abrieb am Kontaktstück beim Abziehen der Vorderelektrode zu befürchten ist, kann eine Ausführungs­ form gemäß Fig. 6 gewählt werden. Diese zeigt eine Vorder­ elektrode 62 mit federnden Schenkeln 63 und an den Enden ge­ bildeten Klemmbacken 64. Um diese Vorderelektrode ohne Rei­ bung auf das Kontaktstück 21 aufsetzen bzw. von diesem abzie­ hen zu können, ist zwischen den beiden Schenkeln 63 ein ver­ schiebbarer Keil 65 vorgesehen, der durch eine entsprechend gesteuerte Bewegung zu den Klemmbacken 64 hin die beiden Fe­ derschenkel 63 auseinanderdrückt und somit die Klemmung auf­ hebt. Die Führung und Steuerung des Keils 65 kann vom Fach­ mann in geeigneter Weise konstruiert werden.

In einer weiteren Abwandlung gemäß Fig. 7 ist es auch mög­ lich, eine Vorderelektrode 72 so zu gestalten, daß sie nur einen Klemmbacken 73 bildet und so das Kontaktstück 21 von zwei Seiten berührt. Ein zweiter Klemmbacken 74 kann dann auf geeignete Weise mit der Elektrode 72 verbunden sein und zum Einklemmen des Kontaktstücks 21 mit einer geeigneten Kraft F beaufschlagt werden. Diese Kraft kann entweder durch eine fe­ dernde Befestigung des Klemmbackens 74 an der Elektrode 72 oder durch einen entsprechenden Betätigungsmechanismus er­ zeugt werden.

Claims (11)

1. Verfahren zum Aufschweißen von Profil-Kontaktstücken (21) auf einen Kontakt-Träger (31) mit folgenden Schritten:

• a) ein Kontaktband (2) wird in einem Schnittstempel (14) ge­ führt und jeweils mit einem der Länge eines Kontakt­ stückes (21) entsprechenden Endabschnitt (2a) über die Schnittkante (12) einer Schnittplatte (11) vorgeschoben;
• b) das Kontaktstück (21) wird durch zwei der Schnittplatte (11) gegenüberstehende Klemmbacken (44; 54; 64; 74) erfaßt;
• c) durch Relativbewegung des Schnittstempels (14) zur Schnittplatte (11) wird jeweils ein Kontaktstück (21) ab­ getrennt;
• d) das Kontaktstück (21) wird durch eine relative Schwenkbe­ wegung der Klemmbacken (44; 54; 64; 74) gegenüber dem Träger (31) mit letzterem zur Anlage gebracht;
• e) der Träger (31) wird mit einer Hinterelektrode (43) verbunden und
• f) das Kontaktstück (21) wird mit einer Vorderelektrode (42) verbunden und auf dem Träger (31) festgeschweißt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderelektrode (42; 52; 62; 72) zusammen mit den Klemmbacken (44; 54; 64; 73; 74) bereits vor dem Abtrennen des Kontakt­ stückes (21) mit diesem verbunden wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktstück (21) auf einen bereits teilweise mit Kunststoff (33) umhüllten Träger (31) aufgeschweißt wird.

4. Vorrichtung zum Aufschweißen eines Kontaktstückes (21) auf einen Träger (31) mit einer Aufnahme für den Träger, mit ei­ ner Schnittplatte (11) und einem relativ zu dieser verschieb­ baren Schnittstempel (14), welcher eine Führung (15) für ein Kontaktband (2) senkrecht zu den Schnittkanten (12, 16) auf­ weist, und mit einer eine Hinterelektrode (43) und eine Vor­ derelektrode (42; 52; 62; 72) umfassenden Schweißvorrichtung (4), dadurch gekennzeichnet, daß zwei Klemmbacken (44; 54; 64; 73; 74) derart bewegbar angeordnet sind, daß sie in einer ersten Position an der Schnittplatte (11) anliegend einen vorgeschobenen Endabschnitt (2a) eines in dem Schnittstempel (14) geführten Kontaktbandes (2) erfassen und daß sie in ei­ ner zweiten Position ein von dem Kontaktband (2) abgetrenntes Kontaktstück (21) zum Schweißen an der Oberfläche des Trägers (31) zur Anlage bringen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterelektrode (43) in der Aufnahme für den Träger (31) angeordnet ist und daß die Vorderelektrode (42; 52; 62; 72) mit den Klemmbacken (44; 54; 64; 73; 74) verbunden und mit diesen zusammen beweglich ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderelektrode (42) zwischen den beiden Klemmbacken (44) geführt ist und auf einem Teil der Oberfläche des Kontakt­ stückes (21) anliegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem zentrischen Teil der Kontaktoberfläche des Kontakt­ stückes (21) gegenüberliegender Bereich (46) der Vorderelek­ trode ausgespart ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vorderelektrode (52; 62; 72) selbst zumindest einen der Klemmbacken (54; 64; 73) bildet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Seitenbereichen der Kontaktoberfläche des Kontakt­ stückes anliegende Vorderelektrode (72) zugleich einen Klemm­ backen (73) bildet, während ein zweiter Klemmbacken (74) mit Kraft gegen die gegenüberliegende Seite des Kontaktstückes (21) angedrückt wird.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen den Schenkeln (63) der Vorderelek­ trode (62) eine Spreizvorrichtung (65) beweglich angeordnet ist, welche in einer ersten Position die Schenkel (63) aus­ einanderspreizt und in einer zweiten Position die Schenkel entsprechend einer vorgegebenen Vorspannung freigibt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schnittplatte (11) im Bereich un­ terhalb der Schnittkante (12) ein Ausstoß-Schieber (19) be­ wegbar angeordnet ist.