DE19651513A1 - Verfahren zum Verbinden von Drähten mit einem Anschlußstück - Google Patents

Verfahren zum Verbinden von Drähten mit einem Anschlußstück

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden eines Drahtbündels mit einem Anschlußstück und insbesondere auf ein Verfahren zum Verbinden eines elektrischen Kabels mit einem Anschlußstück (Kabelschuh) mittels des Drahtmaterials, wie insbesondere eines mehrlitzigen Drahts.
Um die Zuverlässigkeit einer Verbindung zwischen einem elektrischen Draht und einem Anschlußstück hinsichtlich der elektrischen Charakteristik, der mechanischen Festigkeit, usw. zu erhöhen, ist als erster Stand der Technik ein Verfahren zum Herstellen einer metallischen Kopplung oder Verbindung zwischen dem elektrischen Draht und einem Klemmabschnitt eines Anschlußstücks in der JP-A 4-95372 vorgeschlagen.
Dieses Verfahren verwendet eine aus den Fig. 5 bis 7 ersichtliche Vorrichtung zum Verbinden von leitendem Drahtmaterial. Diese Vorrichtung weist ein Preßwerkzeug 107, welches einen Amboß 109 und eine Falz- und Preßvorrichtung 111 aufweist, und eine Elektrode auf, welche die gleiche Form wie das Werkzeug 107 hat. Die Falz- und Preßvorrichtung 111 ist über dem Amboß 109 zu diesem gegenüberliegend angeordnet und weist einen konkaven Abschnitt 119 zum Pressen auf. Der konkave Abschnitt 119 weist ein Paar konkave Krümmungen 119a zum Führen eines Anschlußstücks 117 und einen Vorsprung 119b auf, welcher an der Übergangs stelle zwischen den beiden konkaven Krümmungen 119a ausgebildet ist und in Richtung zu dem Amboß 109 weist. Die untere Seite 119c jeder konkaven Krümmung 119a ist nach Außen gekrümmt, um ein einfaches Führen des Anschlußstücks 117 zu ermöglichen. Die Falzvorrichtung 111 ist an eine (nicht gezeigte) Öldruckzylindereinrichtung angeschlossen und kann frei angehoben oder abgesenkt werden.
Andererseits weist die Elektrode 108, wie aus Fig. 7 ersichtlich, die gleiche Form auf wie das Preßwerkzeug 107, wobei sie beispielsweise aus einer Wolframlegierung ist. Eine Stromversorgungseinrichtung 123 ist zwischen die obere und die untere Elektrode 108a und 108b, welche die Elektrode 108 bilden, geschaltet.
Mit der oben beschriebenen Verbindungsvorrichtung werden leitende Drähte 113 und 115 von den Anschlußstücken 117 umschlossen, welche mittels Kontaktstellen 128 einstückig an einer Platte 127 ausgebildet sind, und mittels des Preßwerkzeugs 107 durch Falzen der Anschlußstücke eingeklemmt. Die gefalzten Klemmabschnitte der Anschlußstücke 117 werden zwischen der oberen und der unteren Elektrode 108a bzw. 108b angeordnet und von diesen zusammengepreßt. Eine elektrische Spannung wird zwischen den beiden Elektroden angelegt, so daß die Elektroden ihrerseits Hitze erzeugen. Daher wird das thermische Crimpen des leitenden Drahtmaterials 113 und 115 durch Hitze und Druck vervollständigt.
Als zweiter Stand der Technik ist in der JP-A 6-267595 ein Metallverbindungsteil zum Crimpen eines elektrischen Drahts offenbart. Das Metallverbindungsteil hat den Zweck den Verlust zwischen dem elektrischen Draht und den Elektroden beim Widerstandsschweißen zu verringern und den Kontaktwiderstand in kurzer Zeit bei geringer elektrischer Leistung zu vermindern, ohne daß es zu einem Verlust an Haltekraft kommt. Wie aus den Fig. 9 und 10 ersichtlich, ist ein Band 222 aus Metall mit niedrigem Schmelzpunkt, wie beispielsweise Zinn (Sn), an der umlaufenden Mittellinie eines gefalzten Klemmabschnitts 221 ausgebildet, welcher mit einem Kernabschnitt 225 in Kontakt steht. Mit an beiden Seiten des Metallverbindungsteils anliegenden Widerstandsschweißelektroden 231a und 231b fließt ein Schweißstrom zwischen den beiden Elektroden 231a und 231b, um das Metallband 222 zu schmelzen. In diesem Falle haben eine Kupferlegierung des Kernabschnitts 225 und Zinn des Metallbands den Zweck den Schweißwiderstand zu verringern.
Jedoch fließt nach dem ersten Stand der Technik ein Schweißstrom zwischen den beiden Elektroden entlang des in Fig. 8 mit dem Pfeil C bezeichneten Wegs mit kleinem elektrischen Widerstand. Daher neigt der Strom dazu, von der oberen Elektrode zu der unteren Elektrode durch das Anschlußstück zu fließen, so daß die Stromstärke zum Herstellen der mechanischen Verbindung zwischen dem leitenden Drahtmaterial und dem Anschlußstück gering ist. Daher häufen sich Hitzeschäden, wie beispielsweise Versengen der Drahtummantelung oder Vermindern der Elastizität der Anschlüsse, aufgrund von Hitze in dem Bereich des Klemmabschnitts durch Erzeugen von Joule-Wärme während des Stromflusses, und die metallische Verbindung zwischen dem elektrischen Draht und dem Anschlußstück wird unvollständig.
Andererseits muß gemäß dem zweiten Stand der Technik, welcher angepaßt ist, um den Verschweißeffekt bei einem kleinen Betrag an erzeugter Wärme zu gewährleisten, ein drittes Element wie zum Beispiel ein Metall mit niedrigem Schmelzpunkt verwendet werden.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verbinden von leitendem Drahtmaterial mit einer Verbindungsplatte vorzusehen, welches durch Hitze verursachte Beschädigungen im Bereich eines Klemmabschnitts verhindert und ein vollständiges, metallisches Verbinden unter Anwendung geringerer, elektrischer Leistung und ohne Verwendung eines dritten Elements, wie beispielsweise eines Metalls mit einem niedrigen Schmelzpunkt, gewährleistet.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zum Verbinden eines Bündels aus einer Mehrzahl elektrisch leitender Drähte vorgesehen, nach welchem das Drahtbündel von einer Verbindungsplatte umschlossen wird, wobei das Drahtbündel zwischen einer ersten und einer zweiten Elektrode einher Stromversorgungseinheit angeordnet wird; die erste Elektrode zum Anliegen an das elektrisch leitende Drahtbündel gebracht wird; die zweite, der ersten gegenüberliegend angeordnete Elektrode zum Anliegen an die Verbindungsplatte gebracht wird; eine elektrische Spannung zwischen der ersten und der zweiten Elektrode mittels der Stromversorgungseinheit angelegt wird, so daß das Drahtbündel an die Verbindungsplatte geschweißt wird.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die erste Elektrode, welche an dem leitenden Drahtbündel anliegt, eine rechteckige, ebene Endfläche auf, welche eine Breite und eine Länge aufweist, die im wesentlichen gleich der Breite und der Länge eines frei liegenden Bereichs des leitenden Drahtbündels sind, und die zweite Elektrode, die an der Verbindungsplatte anliegt, eine kreisförmige, ebene Endfläche auf, die einen Durchmesser aufweist, der ausreichend kleiner ist als die Breite des freiliegenden Bereichs des leitenden Drahtbündels.
Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die erste und die zweite Elektrode quer zur Längsrichtung des leitenden Drahtbündels angeordnet.
Gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entsprechen das leitende Drahtbündel und die Verbindungsplatte einem Kernabschnitt eines Kabels bzw. einem Klemmabschnitt eines Kabelschuhs.
Gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung kann, da die erste Elektrode an dem leitenden Drahtbündel anliegt und die zweite Elektrode an der Verbindungsplatte anliegt, wobei ein Strom zwischen den beiden Elektroden fließt, der zwischen dem leitenden Drahtbündel und der Verbindungsplatte fließende Strom vergrößert werden, wodurch der Effekt der Wärmeerzeugung an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Drahtbündel und der Verbindungsplatte vergrößert wird.
Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung kann, da die erste Elektrode, welche an dem leitenden Drahtbündel anliegt, eine rechteckige, ebene Endfläche aufweist, welche eine Breite und eine Länge aufweist, die im wesentlichen gleich der Breite und der Länge des frei liegenden Bereichs des leitenden Drahtbündels sind, und da die zweite Elektrode, welche an der Verbindungsplatte anliegt, eine kreisförmige, ebene Endfläche aufweist, die einen Durchmesser aufweist, der ausreichend kleiner ist als die Breite des freiliegenden Bereichs des leitenden Drahtbündels, der Strom, welcher zwischen dem leitenden Drahtbündel und der Verbindungsplatte fließt, vergrößert werden, wodurch der Effekt der Wärmeerzeugung an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem leitenden Drahtbündel und der Verbindungsplatte vergrößert wird.
Gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung können, da die erste und die zweite Elektrode quer zur Längsrichtung des leitenden Drahtbündels angeordnet sind, die Elektroden einfach angeordnet werden, und das Schweißen kann durchgeführt werden, während die Positionen des leitenden Drahtbündels und der Verbindungsplatte überwacht werden.
Gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung kann, da die erste Elektrode an dem leitenden Drahtbündel anliegt, und da die zweite Elektrode an der Verbindungsplatte anliegt, wobei das leitende Drahtbündel und die Verbindungsplatte dem Kernabschnitt bzw. dem Klemmabschnitt eines Anschlußstücks entsprechen, und wobei der Strom zwischen den beiden Elektroden fließt, der Strom, der zwischen dem Kernabschnitt und dem Klemmabschnitt fließt, vergrößert werden, wodurch die Effektivität der Wärmeerzeugung zwischen dem Kernabschnitt und dem Klemmabschnitt vergrößert wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht zum Erläutern der ersten Ausführungsform eines Verfahrens zum Verbinden eines leitenden Drahtbündels (Kabels) mit einem Anschlußstück (Kabelschuh);
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht zum Erläutern der ersten Ausführungsform eines Verfahrens zum Verbinden eines leitenden Kabels mit einem Kabelschuh;
Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht zum Erläutern der zweiten Ausführungsform eines Verfahrens zum Verbinden eines leitenden Kabels mit einem Kabelschuh;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht zum Erläutern der zweiten Ausführungsform eines Verfahrens zum Verbinden eines leitenden Kabels mit einem Kabelschuh;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Preßwerkzeugs, welches bei dem herkömmlichen Verfahren zum Verbinden eines leitenden Kabels mit einem Anschlußstück verwendet wird;
Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht des Preßwerkzeugs nach Fig. 5;
Fig. 7 eine vergrößerte Ansicht einer Elektrode, welche bei dem herkömmlichen Verfahren zum Verbinden eines leitenden Kabels mit einem Anschlußstück verwendet wird;
Fig. 8 eine Ansicht zum Erläutern des Stromflusses bei dem herkömmlichen Verfahren zum Verbinden eines leitenden Kabels mit einem Anschlußstück;
Fig. 9 eine Ansicht zum Erläutern des herkömmlichen Crimpvorgangs für Metallverbindungsteile für eine Elektrode; und
Fig. 10 eine Ansicht des Klemm-Metallverbindungsteils nach Fig. 9.
Mit Bezugnahme auf die Zeichnung werden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verbinden von leitendem Kabelmaterial mit einem Anschlußstück erläutert.
Die Fig. 1 und 2 zeigen Ansichten zum Erläutern einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verbinden von leitendem Kabelmaterial. Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Ansicht, welche Elektroden 6, 7, einen Kabelschuh 2 und ein elektrisches Kabel 3 zeigt. Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Elektroden 6, 7, des Kabelschuhs 2 und des elektrischen Kabels 3 nach Fig. 1 in einem Zustand, bevor die Elektroden 6, 7 mit dem Kabelschuh 2 bzw. dem elektrischen Kabel 3 in Kontakt gebracht worden sind.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird ein Kernabschnitt 3a des elektrischen Kabels 3, vor dem Widerstandsschweißen mittels der beiden Elektroden 6, 7, in einen Klemmabschnitt 2a des Kabelschuhs 2 eingefalzt, d. h. in den Klemmabschnitt 2a durch Falzen desselben eingeklemmt. Dieses Einklemmverfahren ist das gleiche wie jenes in Verbindung mit dem Stand der Technik beschriebene Einklemmverfahren. Im einzelnen wird zum Beispiel mittels Verwendens des Preßwerkzeugs 107 der in den Fig. 5 bis 7 gezeigten Vorrichtung der Kernabschnitt 3a des elektrischen Kabels 3 in den Klemmabschnitt 2a des Kabelschuhs 2 eingeklemmt. Danach wird, wie in Fig. 1 gezeigt, unter Halten des elektrischen Kabels 3 mittels einer nicht gezeigten Haltevorrichtung, das Verschweißen des Klemmabschnitts 2a mit dem Kernabschnitt 3a mittels einer Widerstandsschweißvorrichtung ausgeführt, welche die zwei Elektroden 6, 7 und eine Stromversorgungseinheit 23 aufweist.
Die Elektroden 6 und 7 können wie beim Stand der Technik aus einer Wolframlegierung sein. Die obere und die untere Elektrode 6 und 7 sind an einander gegenüberliegenden Stellen in vertikaler Ausrichtung angeordnet. Ein Stiel 7a der Elektrode 7 weist eine zylindrische Form auf. Ein Kontaktabschnitt 7b der oberen Elektrode 7 für den Kernabschnitt 3a ist von einem rechteckigen Quader gebildet, welcher teilweise eingeschnitten ist, um einen Stufenabschnitt 7c vorzusehen, wobei eine Endfläche 7d der oberen Elektrode 7 an dem Kernabschnitt 3a anliegt.
Andererseits weist ein Stiel 6a der unteren Elektrode 6 eine zylindrische Form auf. Ein Kontaktabschnitt 6b der unteren Elektrode 6 weist anders als der Kontaktabschnitt 7b der oberen Elektrode 7 eine zylindrische Form auf und hat einen kleineren Durchmesser als der Stiel 6a. Das Ende der unteren Elektrode ist konisch, und die Endfläche 6c davon liegt an dem Boden 2a₁ des Klemmabschnitts 2a des Kabelschuhs 2 an. Der Grund, warum sich der Kontaktabschnitt 6b der unteren Elektrode 6 von dem Kontaktabschnitt 7b der oberen Elektrode 7 unterscheidet, liegt, wie in Fig. 1 gezeigt, darin, daß die Endfläche 6c des ersteren Abschnitts an dem Boden 2a₁ des Klemmabschnitts 2a anliegen muß, wohingegen die Endfläche 7d des letzteren Abschnitts an dem freiliegenden Abschnitt des Kernabschnitts 3a des elektrischen Kabels 3 anliegen muß.
Bei dieser Konfiguration wird, nachdem der Kernabschnitt 3a des elektrischen Kabels 3 in den Klemmabschnitt 2a des Kabelschuhs 2 durch Falzen desselben eingeklemmt ist, der Kontaktabschnitt 6b der unteren Elektrode 6 zum Anliegen an den Boden 2a₁ des Klemmabschnitts 2a des Kabelschuhs 2 gebracht, wohingegen der Kontaktabschnitt 7b der oberen Elektrode 7 zum Anliegen an den Kernabschnitt 3a des Kabels 3 gebracht wird. Wenn eine Spannung zwischen den beiden Elektroden 6 und 7 angelegt wird, dann fließt ein Strom zwischen den Kontaktabschnitten 6b und 7b durch den Kernabschnitt 3a und den Klemmabschnitt 2a entlang des in Fig. 1 mit dem Pfeil A bezeichneten Wegs. Daher wird der durch das elektrische Kabel und durch den Kabelschuh 2 fließende Strom größer als beim Stand der Technik (Fig. 8) und daher ist die an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem elektrischen Kabel 3 und dem Kabelschuh 2 erzeugte Wärmemenge ebenfalls größer. Daraus resultiert, daß eine im Vergleich zum Stand der Technik geringere elektrische Leistung ein voll ständiges metallisches Verbinden des elektrischen Kabels 3 mit dem Kabelschuh 2 gewährleistet.
Mit Bezug auf die Fig. 3 und 4 wird eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verbinden von Drahtmaterial erläutert.
Fig. 3 ist eine teilweise geschnittene Ansicht, welche Elektroden 8,9, einen Kabelschuh 2 und ein elektrisches Kabel 3 zeigt. Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht der Elektroden 8, 9, des Kabelschuhs 2 und des elektrischen Kabels 3 nach Fig. 3 in dem Zustand, bevor die Elektroden 8, 9 an dem Kabelschuh 2 bzw. dem elektrischen Kabel 3 anliegen.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, wird ein Kernabschnitt 3a des elektrischen Kabels 3, vor dem Widerstandsschweißen mittels der beiden Elektroden 8, 9, in einen Klemmabschnitt 2a des Kabelschuhs 2 eingeklemmt. Das Einklemmverfahren ist das gleiche wie das in Verbindung mit dem Stand der Technik beschriebene sowie das gleiche wie das bei der ersten Ausführungsform. Hierzu wird beispielsweise der Kernabschnitt 3a des elektrischen Kabels 3 mittels Verwendens des Preßwerkzeugs 107 der in den Fig. 5 bis 7 gezeigten Vorrichtung in den Klemmabschnitt 2a des Kabelschuhs 2 eingeklemmt. Danach wird, wie in Fig. 3 gezeigt, unter Halten des Kabels 3 mit einer nicht gezeigten Haltevorrichtung, das Schweißen zwischen dem Klemmabschnitt 2a und dem Kernabschnitt 3a mittels einer Widerstandsschweißvorrichtung durchgeführt, welche die zwei Elektroden 8, 9 und eine Stromversorgungseinheit 23 aufweist.
Die Elektroden 8 und 9 können wie bei dem Stand der Technik aus einer Wolframlegierung sein. Beide Elektroden 8 und 9 sind parallel zueinander, über dem Klemmabschnitt 2a des Kabelschuhs 2 angeordnet. Stiele 8a und 9a dieser Elektroden 8 bzw. 9 weisen jeweils eine zylindrische Form und einen konischen Abschnitt 8b bzw. 9b auf, so daß sie zu ihren Endflächen 8c und 9c hin im Durchmesser allmählich kleiner werden. Der Grund, warum die Endflächen 8c und 9c der beiden Elektroden 8 und 9 im Durchmesser kleiner sind als die Stiele 8a und 9a, liegt darin, daß die Elektroden 8 und 9 an der Oberseite des Klemmabschnitts 2a des Kabelschuhs 2 bzw. an der Oberseite des Kernabschnitts 3a des elektrischen Kabels 3 anliegen müssen.
Bei der obigen Konfiguration wird, nachdem der Kernabschnitt 3a des elektrischen Drahts 3 in den Klemmabschnitt 2a des Kabelschuhs 2 durch Falzen desselben eingeklemmt ist, der konische Abschnitt 9b der rechten Elektrode 9 zum Anliegen an die Oberseite 2a₂ des Klemmabschnitts 2a des Kabelschuhs 2 gebracht, wohingegen der konische Abschnitt 8b der linken Elektrode 8 zum Anliegen an den Kernabschnitt 3a des elektrischen Kabels 3 gebracht wird. Wenn eine Spannung zwischen den beiden Elektroden 8 und 9 angelegt wird, dann fließt ein Strom zwischen den konischen Abschnitten 8b und 9b durch den Kernabschnitt 3a des Kabels 3 und die Oberseite des Klemmabschnitts des Kabelschuhs 2 entlang des in Fig. 3 mit dem Pfeil B bezeichneten Wegs. Daher wird der durch den elektrischen Draht 3 und durch den Kabelschuh 2 fließende Strom größer als beim Stand der Technik (Fig. 8) und daher wird die an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem elektrischen Kabel 3 und dem Kabelschuh 2 erzeugte Wärmemenge ebenfalls größer. Daraus resultiert, daß eine im Vergleich zum Stand der Technik geringere elektrische Leistung eine vollständige metallische Verbindung zwischen dem elektrischen Kabel 3 und dem Kabelschuh 2 erzeugt.

Claims (4)

1. Verfahren zum Verbinden eines Bündels aus einer Mehrzahl elektrisch leitender Drähte (3) mit einem Anschlußstück (2), nach welchem
das Drahtbündel (3) von einer Verbindungsplatte umschlossen wird, wobei das Drahtbündel (3) zwischen einer ersten Elektrode (7) und einer zweiten Elektrode (6) einer Stromversorgungseinheit (23) angeordnet wird;
die erste Elektrode (7) zum Anliegen an das leitende Drahtbündel (3) gebracht wird;
die zweite, der ersten Elektrode (7) gegenüberliegend angeordnete Elektrode (6) zum Anliegen an die Verbindungsplatte (2) gebracht wird;
eine elektrische Spannung zwischen der ersten (7) und der zweiten (6) Elektrode mittels der Stromversorgungseinheit (23) angelegt wird, so daß das Drahtbündel (3) an die Verbindungsplatte (2) angeschweißt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode (7), welche an dem leitenden Drahtbündel (3) anliegt, eine rechteckige, ebene Endfläche aufweist, welche eine Breite und eine Länge aufweist, die im wesentlichen gleich der Länge und der Breite des freiliegenden Bereichs (3a) des leitenden Drahtbündels (3) ist, und die zweite Elektrode (6), die an der leitenden Platte (2) anliegt, eine kreisförmige, ebene Endfläche aufweist, welche einen Durchmesser aufweist, der ausreichend kleiner ist als die Breite des frei liegenden Bereichs (3a) des leitenden Drahtbündels (3).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (7) und zweite (6) Elektrode quer zur Längsrichtung des leitenden Drahtbündels (3) an-geordnet sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Drahtbündel (3) und die Verbindungsplatte (2) einem Kernabschnitt (3a) eines Kabels (3) bzw. einem Klemmabschnitt (2a) eines Kabelschuhs (2) entsprechen.
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