DE19636217A1 - Vorrichtung zum Verschweißen von Drähten - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschweißen von
Drähten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Lackdrähte werden vornehmlich zur Herstellung von Spulen oder
Wicklungen verwendet. Zum Erreichen hoher Wicklungszahlen
werden hierbei sehr dünne Drähte verwendet, wobei die
Isolation der einzelnen Windungen durch einen Lacküberzug der
Drähte gewährleistet wird. Um die Enden derartiger Spulen mit
weiteren Bauelementen zu verbinden, müssen die Drahtenden
bislang in einem Arbeitsgang abisoliert und in einem weiteren
Arbeitsgang mit dem zu verbindenden Bauelement,
beispielsweise einem weiteren Draht verbunden, z. B. verlötet
oder verschweißt werden.
Weiterhin ist das Verschweißen von blanken Kupferdrähten
durch eine Ultraschallschweißung mit Hilfe einer sogenannten
Sonotrode bekannt geworden. Hierbei wird zur Verbesserung des
Kontakts eine Riffelung an der Sonotrode angebracht, wodurch
jedoch beim Schweißvorgang die Drähte beschädigt werden.
Lackdrähte konnten mittels Ultraschall bislang nicht
untereinander ohne vorheriges Abisolieren verschweißt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung
vorzuschlagen, die es erlaubt, Metalldrähte ohne
Beschädigungen und insbesondere Lackdrähte ohne vorheriges
Abisolieren mittels Schall- oder Ultraschallschwingungen
miteinander zu verschweißen.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung der
einleitend genannten Art dadurch gelöst, daß die Sonotrode
oder der Amboß ein Profil zur Aufnahme eines oder mehrerer
Drähte aufweist. Durch ein derartiges Profil ist es möglich,
Drähte ohne Beschädigung derselben miteinander in Berührung
zu bringen, aneinander zu halten und anschließend mittels
Einwirkung von Schall- oder Ultraschallschwingungen zu
verschweißen. Der Schweißeffekt wird hierbei durch Reibung
zwischen den Drähten verursacht. Im Falle lackisolierter
Drähte, beispielsweise Kupferdrähte, wird vor der
Verschweißung durch diese Reibung zunächst die Isolierschicht
des Lacks aufgerieben oder abgesplittert und anschließend die
blanken Metallenden der Drähte miteinander verschweißt.
Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind
vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung
möglich.
Vorzugsweise wird sowohl die Sonotrode als auch der Amboß mit
einem entsprechenden Profil zur Aufnahme eines oder mehrerer
Drähte versehen. Hierdurch werden sowohl der Draht oder die
Drähte, die in die Sonotrode eingelegt sind, als auch ein
oder mehrere Drähte, die im Amboß eingelegt sind, in der oben
angeführten Weise fixiert. Dadurch wird die erfindungsgemäße
Wirkung verbessert. Beispielsweise können somit zwei Drähte,
die beim Aufeinanderlegen aufgrund ihres kreisförmigen
Querschnitts lediglich eine Verbindungslinie und somit eine
im Bezug zueinander recht instabile Lage zeigen, stabil in
dieser Position zueinander fixiert werden. Einer dieser
Drähte wird hierbei im Amboß gehaltert, während der andere
Draht in der Sonotrode festgelegt ist.
Vorteilhafterweise wird das Profil der Sonotrode und/oder des
Ambosses V-förmig ausgebildet. Die V-förmige Ausbildung
stellt ein Profil dar, das geeignet ist, Drähte mit
unterschiedlichen Durchmessern fest zu fixieren. Je nach
Drahtdurchmesser taucht der Draht hierbei mehr oder weniger
tief in das jeweilige V-Profil ein. Für die Anwendung bei
üblicherweise in Spulen und Wicklungen verwendeten
Lackdrähten hat sich ein V-Profil mit einem Winkel von ca.
90 Grad bewährt.
Vorteilhafterweise wird das Profil der Sonotrode und/oder des
Ambosses einerodiert. Dies bietet den Vorteil, daß
vorgehärtete Komponenten verwendet werden können. Somit ist
eine vergleichsweise einfache Umrüstung einer handelsüblichen
Sonotrode bzw. eines handelsüblichen Ambosses möglich, indem
nachträglich ein erfindungsgemäßes Profil eingearbeitet
werden kann, ohne daß ein nachträglicher Aushärtungsgang
nachgeschaltet werden muß.
Vorteilhafterweise werden Mittel zur Ausübung einer Kraft zum
Zusammendrücken der Sonotrode und dem Amboß vorgesehen. Diese
Kraft, die senkrecht auf die zwischen Sonotrode und Amboß
eingelegten Drähte wirkt, sorgt dafür, daß die in den
Profilen gehaltenen Drähte fest aneinandergedrückt werden.
Diese Kraft wird vorteilhafterweise so bemessen, daß die
Drähte nicht deformiert werden. Der solide Kontakt zwischen
den Drähten ist von Bedeutung, da wie bereits erwähnt, die
Wirkung der Sonotrode über die Reibung zwischen den Drähten
erfolgt. Daher ist insbesondere in der Ausgangslage, in der
Drähte mit kreisförmigem Querschnitt ohne größere
Deformationen lediglich eine Berührungslinie aufweisen
können, eine zuverlässige und genaue Fixierung der Drähte
aneinander von Vorteil.
Die Kraft zum Zusammendrücken der Sonotrode und des Ambosses
kann in besonderen Ausführungsformen mittels eines
pneumatischen Zylinders und/oder eines hydraulischen
Zylinders ausgeübt werden. Denkbar wären auch andere
Maßnahmen, z. B. die Verwendung eines Elektromotors,
beispielsweise über eine Spindel.
Vorzugsweise wird die Sonotrode so ausgebildet, daß die
Schall- bzw. Ultraschallschwingungen parallel zur
Drahtrichtung der zwischen Sonotrode und Amboß eingelegten
Drähte generierbar sind. Es hat sich gezeigt, daß durch die
Erzeugung derartiger Schwingungen eine gute Verschweißung
möglich ist und insbesondere bei Lackdrähten die isolierende
Lackschicht zuverlässig aufplatzt und zerspringt, so daß die
gewünschte Verschweißung zwischen den blanken metallischen
Drahtenden verbessert ist.
Vorzugsweise werden Sonotroden mit Schwingungsfrequenzen
zwischen 15 kHz und 40 kHz verwendet. Es ist auch denkbar, je
nach Art der Drähte bzw. dem Material des Isolierlacks die
entsprechende Frequenz abzustimmen bzw. mehrere Frequenzen zu
überlagern. Gegebenenfalls kann auch eine Beschallung in
Impulsfolgen vorteilhaft sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird anhand der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen schematischen
Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
Die Vorrichtung 1 zum Verschweißen von Drähten gemäß der
Figur umfaßt eine Sonotrode 2 sowie einen Amboß 3. Die
Sonotrode 2 weist an ihrer dem Amboß 3 zugewandten Seite ein
V-förmiges Profil 4 auf. In dem Amboß 3 ist entlang der Achse
A des Profils 4 der Sonotrode 2 ausgerichtet ein
entsprechendes V-Profil 5 eingearbeitet. Die beiden V-Profile
4, 5 sind so gewählt, daß ihre Öffnungswinkel Winkel
α, β ungefähr 90 Grad betragen.
In das V-Profil 4 der Sonotrode 2 ist ein erster Draht 6 und
in das V-Profil 5 des Amboß 3 ein zweiter Draht 7 eingelegt.
Von den beiden Drähten 6, 7 ist im dargestellten
schematischen Querschnitt nur der kreisförmige Querschnitt
sichtbar. Die Sonotrode 2 ist an einer Kolbenstange 8 eines
Pneumatikzylinders 9 befestigt.
Zum Verschweißen zweier Drähte 6, 7, insbesondere von
Lackdrähten, werden diese in der dargestellten Weise längs in
die entsprechenden Profile 4, 5 eingelegt. Durch Betätigung
des Pneumatikzylinders 9 wird sodann die Sonotrode 2 auf den
Amboß 3, d. h. in Richtung des Pfeils P, gedrückt. Hierdurch
werden die beiden Drähte 6, 7 der Länge nach aneinander
gepreßt.
Über die Sonotrode 2 werden nun Ultraschallschwingungen
senkrecht zur Darstellungsebene generiert. Hierdurch wird
eine Längsschwingung der beiden Drähte 6, 7 relativ
zueinander bewirkt, die letztendlich eine Reibung zwischen
den Oberflächen der beiden Drähte 6, 7 verursacht. Im Falle
von Drähten 6, 7 mit einem isolierenden Lacküberzug platzt
dieser Überzug sehr schnell an den Kontaktstellen auf und
springt ab. Im Anschluß daran wird über die fortgesetzte
Einwirkung der genannten Ultraschallwellen sowie die
geschilderte Reibung ein Schweißvorgang zwischen den Drähten
6, 7 eingeleitet. Nach Fertigstellung der Schweißverbindung
wird die Sonotrode 2 wieder abgehoben und die wunschgemäß
gefertigte Drahtverbindung der Vorrichtung 1 entnommen.
Die Vorrichtung eignet sich besonders zur schnellen und
sicheren Verbindung von Spulenenden, für die, wie eingangs
erläutert, in der Regel dünne lackisolierte Drähte verwendet
werden.
Bezugszeichenliste
1 Vorrichtung zum Verschweißen von Drähten
2 Sonotrode
3 Amboß
4 Profil
5 Profil
6 erster Draht
7 zweiter Draht
8 Kolbenstange
9 Pneumatikzylinder
2 Sonotrode
3 Amboß
4 Profil
5 Profil
6 erster Draht
7 zweiter Draht
8 Kolbenstange
9 Pneumatikzylinder
Claims (11)
1. Vorrichtung zum Verschweißen von Drähten, insbesondere
von sogenannten Lackdrähten mit einem isolierenden
Lacküberzug, mit einer Sonotrode zur Erzeugung von Schall- bzw.
Ultraschallschwingungen sowie einem Amboß, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sonotrode (2) oder der Amboß (3) ein
Profil (4, 5) zur Aufnahme eines oder mehrerer Drähte (6, 7)
aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
sowohl die Sonotrode (2) als auch der Amboß (3) ein
entsprechendes Profil (4, 5) aufweisen.
3. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß das Profil (4) der Sonotrode (2)
und/oder das Profil (5) des Ambosses (3) V-förmig ausgebildet
ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß
der Winkel des V-Profils (4, 5) der Sonotrode (2) und/oder
des Ambosses (3) ungefähr 90 Grad beträgt.
5. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß das Profil (4, 5) der Sonotrode
(2) und/oder des Ambosses (3) einerodiert ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (9) zur Ausübung einer
Kraft zum Zusammendrücken der Sonotrode (2) und des Ambosses
(3) vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß
die Mittel zur Ausübung einer Kraft einen pneumatischen
Zylinder (9) umfassen.
8. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß die Schall- bzw.
Ultraschallschwingungen der Sonotrode (2) parallel zu den
zwischen Sonotrode (2) und Amboß (3) eingelegten Drähten
(6, 7) generierbar sind.
9. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrode (2) für
Schwingungsfrequenzen zwischen 15 kHz und 40 kHz ausgelegt
ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß eine Überlagerung verschiedener
Schwingungsfrequenzen und/oder eine Beschallung in
Impulsfolgen vorgesehen ist.
11. Verfahren zum Verschweißen von Drähten, insbesondere von
sogenannten Lackdrähten mit isolierendem Lacküberzug dadurch
gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung gemäß einem der
vorgenannten Ansprüche verwendet wird.
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
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DE19636217A DE19636217A1 (de) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | Vorrichtung zum Verschweißen von Drähten |
Publications (1)
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DE19636217A1 true DE19636217A1 (de) | 1998-03-12 |
Family
ID=7804820
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19636217A Ceased DE19636217A1 (de) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | Vorrichtung zum Verschweißen von Drähten |
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