DE19749682A1 - Prüfverfahren zum zerstörungsfreien Prüfen eines Schweißverbinders, Prüfvorrichtung und Ultraschallschweißgerät mit einer solchen Vorrichtung - Google Patents

Prüfverfahren zum zerstörungsfreien Prüfen eines Schweißverbinders, Prüfvorrichtung und Ultraschallschweißgerät mit einer solchen Vorrichtung

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Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Prüfverfahren zum zerstörungsfreien Prüfen eines Schweißverbinders, der aus mehreren, durch Ultraschallschweißen zu einem Bündel miteinander verbundenen Litzen elektrischer Leitungen besteht. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Prüfvorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Prüfverfahrens und auf ein Ultraschallschweißgerät, das eine derartige Prüfvorrichtung umfaßt.
Unter dem Begriff "Schweißverbinder" sind hier alle Schweißverbindungen zu subsummieren, die insbesondere folgende Eigenschaften aufweisen. Erstens sind zwei oder mehr abisolierte Litzen durch ein Ultraschallschweißverfahren miteinander verbunden. Eine Litze einer elektrischen Leitung oder eines Kabels besteht dabei aus einer Anzahl von Einzeldrähten. Die Einzeldrähte sind zur Leitung eines elektrischen Stromes bestimmt und bestehen normalerweise aus Kupfer oder einem anderen, in diesem technischen Fachgebiet bekannten, für Ultraschallschweißung geeigneten Material. Kennzeichnend für das Ultraschallschweißverfahren ist, daß es nur zu einer geringen Wärmeentwicklung kommt und keine Schmelze entsteht. Die zum Schweißen benötigte Energie wird in Form von mechanischen Schwingungen in das Schweißgut eingebracht. Gleichzeitig werden die Fügeteile (Litzen) durch eine statische Schweißkraft aufeinandergepreßt. Das Zusammenwirken der statischen und dynamischen Kräfte bewirkt das Verschweißen der Fügeteile ohne Verwendung von Zusatzwerkstoffen. Das Ultraschallschweißen führt dabei nicht nur zu einem oberflächigen Haften, sondern zu einer festen, homogenen und dauerhaften Verbindung, da durch die mechanischen Schwingungen die Kontaktflächen zu einer umfassenden Schweißzone anwachsen und es gleichzeitig in der Kontaktzone zu einer atomaren Diffusion und Rekristallisation zu einer feinkörnigen Struktur kommt. Meistens werden die abisolierten Litzen parallel zueinander angeordnet und dann zylinderförmig mit einem irgendwie gearteten Abschnitt über eine vorbestimmte Länge miteinander verschweißt. Insbesondere wird auch durch Zusammenpressen der aneinanderliegenden Einzeldrähte der Verbindungsvorgang unterstützt.
Stand der Technik
Bei der Herstellung von Kabelbäumen sind sehr oft Schweißverbinder der beschriebenen Art anzufertigen. Hier kann es sich um Kabelbäume für Personenkraftwagen, Nutzfahrzeuge wie auch für Bauteile von Flugzeugen oder Schiffen handeln. Bei der Herstellung eines Kabelbaums auf einem sogenannten Zusammenbaubrett wird mit einer Ultraschallschweißvorrichtung direkt am Kabelbaum ein Schweißverbinder hergestellt, um eine elektrische Verbindung zwischen mehreren elektrischen Leitungen zu schaffen.
Würde sich nun erst bei eingebautem Kabelbaum herausstellen, daß eine Schweißverbindung nicht ausreichend bzw. einwandfrei ist, das heißt, keine einwandfreie elektrische Verbindung darstellt oder keine ausreichende mechanische Festigkeit (Verbindung) aufweist, so müßte der gesamte schadhafte Kabelbaum wieder ausgebaut und durch einen neuen ersetzt werden. Das ist sehr teuer und aufwendig. Entsprechend ist es gerade bei der heutigen Just-In-Time-Fertigung im Fahrzeugbau, die eine Verzögerung nicht zuläßt, nicht akzeptabel, daß Kabelbäume eingebaut werden, die fehlerbehaftete oder schadhafte Schweißverbinder besitzen.
Dementsprechend hat man versucht, Prüfverfahren zu entwickeln, die vor dem Einbau der Kabelbäume eine Prüfung der hergestellten Schweißverbinder (Schweißverbindungen) zulassen. Tatsächlich konnte man aber bisher nur Prüfungen durchführen, die mit einer Zerstörung des Schweißverbinders einhergingen. Hierzu hat man Schäl- und Biegetests entwickelt, es wurden Zugversuche durchgeführt und Schliffbilder untersucht. Zum einen ist dies aus wirtschaftlichen Gründen inakzeptabel, da dabei auch einwandfreie Schweißverbinder zerstört werden und der Aufwand sehr groß ist. Zum anderen ist dieses Prüfverfahren natürlich nur stichprobenartig durchzuführen, womit die Gefahr bestehen bleibt, daß fehlerhafte Kabelbäume verbaut werden.
Aufgrund dessen versuchte man bereits im ultraschallschweißgerät die Schweißeigenschaften zu kontrollieren. Dazu wurde eine interne Qualitätsüberwachung in der Anlage eingebaut. Damit wird eine Vielzahl von Fehlerquellen überwacht, wie beispielsweise oxidierte Leitungen, Fett- oder Öleinschlüsse in der Schweißverbindung, Kupferqualität. Außerdem hat man die Schweißverbindung vermessen, um aus dem Höhen- und Breitenverhältnis den Verdichtungsgrad zu ermitteln. Aber auch dieses Prüfungsverfahren ist aufwendig und ungenau.
Des weiteren hat man versucht, über eine Klangprüfung zu ermitteln, ob schon während des Schweißvorgangs eine Aussage über die Qualität der Schweißverbindung gemacht werden kann. Dabei wurden verschiedene negative Einflußmöglichkeiten auf die Schweißverbindung simuliert. Dieses Verfahren hat jedoch zu keinem positiven Ergebnis geführt. Des weiteren wurde die Möglichkeit einer Ultraschall- oder Wirbelstromprüfung erörtert, da diese Methoden bereits zur Überprüfung von Einschlüssen in gegossenen Materialien oder der Beurteilung der Qualität einer Schweißnaht verwendet werden. Deren Materialzusammensetzung ist jedoch mit einem Schweißverbinder der vorgenannten Art nicht vergleichbar, da es sich im Gegensatz zu den verschweißten Litzen um ein festes Gefüge handelt, was eine Aussage über die Qualität relativ einfach macht.
Darstellung der Erfindung
Das der Erfindung zugrundeliegende technische Problem besteht darin, ein zerstörungsfreies Prüfverfahren für einen Schweißverbinder der voranstehend genannten Art bereitzustellen, das einfach und zuverlässig und auch prozeßbegleitend eingesetzt werden kann, um eine sichere Aussage über die Schweißverbindung in Hinsicht auf deren Festigkeit und elektrische Leitfähigkeit treffen zu können.
Dieses technische Problem wird durch ein Prüfverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße zerstörungsfreie Prüfverfahren zeichnet sich dadurch aus, daß an zwei oder mehr Mantelflächensegmenten des Schweißverbinders in im wesentlichen aufeinander zu oder in im wesentlichen auf einen gemeinsamen Schnittpunkt gerichteten Richtungen eine definierte Prüfkraft eingeleitet wird.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, das Gefüge eines derartigen Schweißverbinders der erläuterten Art derart mit Druck zu beaufschlagen, daß, sollte ein fehlerbehafteter Schweißverbinder vorliegen, eine erfaßbare Veränderung auftritt, aber bei einwandfreiem Schweißverbinder es zu keiner Veränderung kommt und somit auch keine Zerstörung des Schweißverbinders erfolgt. Erstmals wird erfindungsgemäß das bei schadhaftem Schweißverbinder bereits bei geringer Druckbelastung eintretende "Abrollverhalten" der nur an den Oberflächen miteinander verschweißten Einzeldrähte der Litzen elektrischer Leitungen ausgenutzt.
Es hat sich durch eine Vielzahl von Versuchen herausgestellt, daß zwischen der Höhe einer aufgebrachten Kraft, bei der ein einwandfreier Schweißverbinder durch die Krafteinwirkung beschädigt wird, und der Höhe einer aufgebrachten Kraft, bei der bei einem fehlerbehafteten Schweißverbinder bereits eine erfaßbare Schädigung auftritt, ein relativ großer Abstand besteht. So beträgt die Höhe der Prüfkraft, die bei einem einwandfreien Schweißverbinder noch aufgebracht werden kann, ohne diesen zu schädigen, etwa das 1,25- bis 2,5fache der Kraft, die ausreicht, um bei einem fehlerbehafteten Schweißverbinder eine erfaßbare Veränderung herbeizuführen. Die Höhe der tatsächlich aufzubringenden definierten Prüfkraft kann also im Bereich zwischen dem unteren Kraftwert, der bei defektem Schweißverbinder zuverlässig ein Aufgehen bzw. Abrollen des Schweißverbinders auslöst, und dem oberen Kraftwert, der bei einwandfreiem Schweißverbinder gerade noch keine Schädigung durch die Prüfkrafteinwirkung hervorruft, gewählt werden. Beispielsweise gingen bei einem aus kupfernen Einzeldrähten bestehenden Schweißverbinder mit einer Breite von 2,8 mm und einer Höhe von 2,1 mm mit einer Preßstempel-Preßmarkenlänge von 6,5 mm fehlerbehaftete Schweißverbinder bereits bis zu einer Krafteinwirkung von ca. 600 N auf, während einwandfreie Schweißverbinder eine Krafteinwirkung von ca. 1000 N unbeschädigt überstanden.
Natürlich hängt die aufzubringende Prüfkraft vom Querschnitt, der Größe und dem Material der einzelnen Drähte der Litzen elektrischer Leitungen ab, wie auch von den einzustellenden Schweißbedingungen am Ultraschallschweißgerät.
Erfindungsgemäß wird aber erstmals ein Prüfverfahren zum zerstörungsfreien Prüfen eines solchen Schweißverbinders bereitgestellt, das auf eine Druckprüfung abstellt. Hierzu ist natürlich erforderlich, daß die Prüfkraft soweit als möglich ohne Kerbwirkung in den Schweißverbinder eingebracht wird und außerdem ein ausreichender Freiraum am Umfang des Schweißverbinders verbleibt, damit bei schadhaftem Schweißverbinder ein Abrolleffekt und somit ein "Aufgehen" der Einzeldrähte erfolgen und beobachtet werden kann. Das heißt, daß die zum Einbringen der Prüfkraft beispielsweise geeigneten Aufnahmebacken in einer Prüfvorrichtung sich nicht über den gesamten Umfang der Mantelfläche erstrecken dürfen. Aufgrund dessen ist es sehr vorteilhaft, wenn die definierte Prüfkraft als Streckenlast im wesentlichen entlang von Mantellinien oder schmalen Mantelflächensegmenten des Schweißverbinders aufgebracht wird.
Dadurch, daß die Prüfkraft von einem unteren Wert beginnend bis zur definierten Prüfkraft kontinuierlich gesteigert wird, insbesondere der Anstieg linear erfolgt, ist eine beginnende Schädigung bzw. ein "Abrollen" der einzelnen Drähte im Schweißverbinder sehr schnell erfaßbar. Insbesondere, wenn der Kraftverlauf registriert und ausgewertet wird, kann eine Schädigung anhand des auftretenden Kraftabfalls sehr schnell erfaßt und in gewünschter Weise gemeldet werden, beispielsweise durch eine optische oder akustische Anzeige.
Grundsätzlich werden Schweißverbinder der genannten Art im Querschnitt quadratisch oder rechteckförmig ausgebildet. Bei derartigen Schweißverbindern erfolgt die Krafteinbringung bevorzugtermaßen an zwei gegenüberliegenden Längskantenbereichen. Entsprechend wird bei ovalen oder ellipsenförmigen Querschnitten die Kraft an den einander gegenüberliegenden Haupt- oder Nebenscheiteln eingeleitet. In gleicher Weise erfolgt bei symmetrischen Querschnitten die Kraftanleitung vorteilhafterweise an gegenüberliegenden Mantelflächensegmenten im Bereich der Symmetrieachse. Ansonsten ist natürlich auch eine Krafteinleitung an zwei oder mehr Längskantenbereichen oder allgemein Mantelflächensegmenten möglich und zweckmäßig.
Eine Prüfvorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Prüfverfahrens umfaßt die Merkmale des Anspruchs 10. Die Prüfvorrichtung zeichnet sich durch zwei oder mehr im wesentlichen aufeinander zu oder in im wesentlichen auf eine gemeinsame Schnittrichtung gerichteten Richtungen bewegbare Aufnahmebacken auf, die jeweils so geformt sind, daß ein zu prüfender Schweißverbinder entlang eines Mantelflächensegmentes ergreifbar ist. Außerdem ist ein Mittel zum Zusammendrücken der Aufnahmebacken mit einer definierten Prüfkraft vorzusehen, die so hoch ist, daß bei einem einwandfreien Schweißverbinder keine Schädigung erfolgt, es jedoch bei einem fehlerbehafteten Schweißverbinder zu einer erfaßbaren Veränderung kommt.
Hierzu können die Aufnahmebacken entsprechend den Querschnitten des zu prüfenden Schweißverbinders verschiedenste Ausgestaltungen haben. Beispielsweise ist eine Keilform mit oder ohne parallel zueinander ausgerichteten Riefen, Einkerbungen oder dergleichen in der Innenfläche zum Anlegen an den Schweißverbinder geeignet. Es sind aber auch konkave oder konvexe Aufnahmebacken insbesondere bei runden oder ovalen Querschnitten zweckmäßig.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Prüfvorrichtung ist ein Prüfkraftbegrenzungsmittel vorgesehen, das die maximal aufbringbare Prüfkraft begrenzt. Entsprechend kann die Prüfkraft der Art des zu prüfenden Schweißverbinders angepaßt werden.
Grundsätzlich kann eine Schädigung des Schweißverbinders visuell erfaßt werden, da es bei Schädigung des Schweißverbinders zu einem "Abrollen" kommt, wodurch sich die äußere Form des Prüflings verändert. Vorteilhafterweise wird aber ein Erfassungsmittel, beispielsweise in Form eines Dehnmeßstreifens, Kraftmeßsensors, Wegmeßsensors oder dergleichen, vorgesehen, mit dem die bei einem fehlerbehafteten Schweißverbinder auftretende Veränderung auch elektronisch erfaßbar ist. Auf der Grundlage eines von dem Erfassungsmittel ausgegebenen Fehlersignals gibt dann eine Anzeigeeinrichtung eine akustische und/oder optische Fehlermeldung aus.
Die Einbringung oder Aufbringung der Kraft erfolgt vorteilhafterweise mit pneumatischer, hydraulischer oder elektrischer Unterstützung, kann aber natürlich auch per Hand - bei kleinen Querschnitten und kleinen Prüfkräften - auf­ gebracht werden.
Dadurch, daß eine derartige Prüfvorrichtung in ein Ultraschallschweißgerät zum miteinander Verschweißen von mehreren, jeweils aus Einzeldrähten bestehenden Litzen elektrischer Leitungen zu einem im Querschnitt polygonalen, runden oder ovalen Schweißverbinder eingebaut wird oder diesem Gerät direkt nachgeschaltet wird, kann eine 100%- Prüfung in bequemer und kostengünstiger Art durchgeführt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden werden zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis mehrere Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht auf einen zu prüfenden Schweißverbinder, der aus mehreren, durch Ultraschallschweißen zu einem Bündel miteinander verbundenen Litzen elektrischer Leitungen besteht,
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht auf eine weitere Ausgestaltung eines zu prüfenden Schweißverbinders,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung, hier einer Prüfzange, zum zerstörungsfreien Prüfen eines im Querschnitt quadratischen Schweißverbinders,
Fig. 4 eine schematische Darstellung des Prüfvorganges an einem quadratischen Schweißverbinder,
Fig. 5 eine schematische Seitenansicht auf eine erfindungsgemäße Prüfvorrichtung mit zerstörtem Schweißverbinder,
Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht des zerstörten Schweißverbinders gemäß der Fig. 5,
Fig. 7 eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung einer anderen Ausbildung der Form der Aufnahmebacken,
Fig. 8 eine schematische Darstellung der Ausbildung von Aufnahmebacken für einen im Querschnitt runden Schweißverbinder,
Fig. 9 eine weitere Ausgestaltung von Aufnahmebacken für einen Schweißverbinder mit rundem Querschnitt,
Fig. 10 eine weitere Ausführungsform der Form von Aufnahmebacken für einen Schweißverbinder mit rundem Querschnitt,
Fig. 11 eine schematische Darstellung des Prüfvorgangs eines im Querschnitt dreieckförmigen Schweißverbinders und der hierfür beispielhaft vorgesehenen Aufnahmebacken,
Fig. 12 eine perspektivische Ansicht auf einen zu prüfenden Endschweißverbinder, der in die Aufnahmebacken einer Prüfvorrichtung eingelegt ist.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung
Der grundsätzliche Aufbau eines mit dem erfindungsgemäßen Prüfverfahren auf eine einwandfreie Verschweißung zu prüfenden Schweißverbinders 3 ist insbesondere aus den Fig. 1, 2 und 12 ersichtlich. Grundsätzlich besteht ein zu prüfender Schweißverbinder 3 aus mehreren abisolierten Litzen 2 elektrischer Leitungen 1. Jede Litze 2 einer elektrischen Leitung 1 bestehen aus einer Vielzahl von Einzeldrähten 6, wie es beispielsweise aus dem in Fig. 4 gezeigten Querschnitt ersichtlich ist. Über eine Länge L sind die einzelnen Litzen 2 der elektrischen Leitungen 1 bzw. genauer gesagt die Einzeldrähte 6 der Vielzahl von Litzen 2 mit einem Ultraschallschweißgerät parallel nebeneinander liegend miteinander verbunden worden. Das heißt, daß durch eine Kombination aus Schwingungsfrequenz und mechanischem Druck die einzelnen Litzen 2 bzw. Einzeldrähte 6 an der Oberfläche miteinander verbunden werden. Dies ergibt einen guten elektrischen Kontakt. Üblicherweise werden beim Ultraschallschweißen rechteckförmige oder quadratische Querschnitte geformt. Es sind aber natürlich auch runde, ovale, ellipsenförmige oder auch allgemein polygonale Querschnitte herstellbar. Die in der Zeichnung in Fig. 1 (und auch Fig. 2) vertikalen Linien im verschweißten Bereich L des Schweißverbinders 3 sollen Preßmarken andeuten, die vom Ultraschallverschweißvorgang herrühren.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Schweißverbinder handelt es sich um einen sogenannten Endschweißverbinder 3. Ein Endschweißverbinder 3 ist dadurch gekennzeichnet, daß alle abisolierten Litzen 2 der elektrischen Leitungen 1 auf der gleichen Seite des Schweißverbinders 3 parallel zueinander liegen. Im Gegensatz hierzu ist in der Fig. 2 ein Schweißverbinder 3 gezeigt, bei dem die abisolierten Litzen 2 verschiedener Leitungen 1 von zwei Stirnseiten her zusammenlaufen. Aber auch diese Litzen 2 sind parallel zueinander angeordnet.
Unabhängig vom Querschnitt des Schweißverbinders 3 muß sowohl die elektrische Verbindung des Schweißverbinders wie auch die mechanische Festigkeit sichergestellt sein. Hierzu wird gemäß der Erfindung eine Prüfzange verwendet, wie sie beispielsweise in der Fig. 3 gezeigt ist. Die Prüfzange umfaßt ein Zangenoberteil 14 und ein Zangenunterteil 15. Im Zangenunterteil ist eine die Prüfkraft darstellende Anzeige 13 integriert. Eine solche Anzeige kann natürlich auch - über eine entsprechende Übertragungsleitung verbunden - separat von der Prüfzange angeordnet werden. Das Zangenoberteil 14 und das Zangenunterteil 15 sind über ein Gelenk drehbar miteinander verbunden. Jedes Zangenteil umfaßt einen Aufnahmebacken 11, 12.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der Prüfzange sind die Aufnahmebacken 11, 12 keilförmig ausgestaltet. Die Keilform ist so gewählt, daß der hierin eingeschlossene Winkel größer ist als der Eckwinkel des Schweißverbinders 3.
Der Schweißverbinder 3 wird zur Prüfung in die Aufnahmebacken 11, 12 eingelegt, so daß er an den diagonalen Längskanten des Schweißverbinders 3 mit der noch aufzubringenden Prüfkraft beaufschlagt wird. Dazu werden die Aufnahmebacken 11, 12 aufeinanderzubewegt. Dies ist schematisch in der Fig. 4 dargestellt. Bei einwandfreiem Schweißverbinder 3 kommt es durch die aufgebrachte Prüfkraft zu keiner Veränderung des Schweißverbinders.
Im Gegensatz hierzu ist in Fig. 5 bei einem defekten Schweißverbinder bei der gleichen Prüfkraft eine Veränderung des Schweißverbinders 3 unter anderem visuell erkennbar. Der Schweißverbinder 3 ist durch die über die Aufnahmebacken 11, 12 aufgebrachte Prüfkraft beschädigt. Es kommt zu einem "Abrollen" der an der Oberfläche miteinander verbundenen Einzeldrähte 6 der einzelnen Litzen 2. Das heißt, die Oberflächenverbindungen der Einzeldrähte 6 der Litzen 2 brechen auf, die Einzeldrähte 6 "rollen" aneinander ab. Eine vergrößerte Darstellung dieses "Abrollverhaltens" ist aus der Fig. 6 ersichtlich. Diese Veränderung des Schweißverbinders kann auch elektronisch durch den auftretenden Kraftabfall im Prüfkraftverlauf erfaßt werden.
In der Fig. 7 ist eine weitere Ausgestaltung der Form der Aufnahmebacken 11a und 12a gezeigt. Diese Aufnahmebacken 11a, 12a weisen mehrere parallel zueinander verlaufende keilförmige Rillen auf. Jede Rille hat einen Innenwinkel α, der größer ist als der Außenwinkel der durch die Aufnahmebacken 11a, 12a zu ergreifenden Längskantenbereiche des Schweißverbinders 3. Damit wird die Prüfkraft über die Aufnahmebacken 11a, 12a lediglich an den einander gegenüberliegenden Längskantenbereichen in den zu prüfenden Schweißverbinder 3 eingeleitet.
Aus der Fig. 8 ist die Ausgestaltung von Aufnahmebacken 20, 21 für einen im Querschnitt runden Schweißverbinder 17 schematisch dargestellt. Der im Querschnitt runde Schweißverbinder 17 besteht wiederum aus im Ultraschallschweißverfahren miteinander verbundenen Einzeldrähten 6. Zum Einbringen der Prüfkraft an zwei gegenüberliegenden, schmalen Mantelflächensegmenten des Schweißverbinders 17 sind die Aufnahmebacken 20, 21 jeweils konkav ausgebildet. Die Radien der Aufnahmebacken 20, 21 sind dabei größer gewählt als der Radius des Querschnitts des aufzunehmenden Schweißverbinders 17.
Es ist aber auch für die Prüfung eines im Querschnitt runden Schweißverbinders 17 möglich, die Aufnahmebacken entsprechend der Fig. 9 auszubilden. Die hier gezeigten Aufnahmebacken 22, 23 sind flach und weisen nur minimale Einrillungen auf, um ein Weggleiten oder -rutschen des zu prüfenden Schweißverbinders 17 zu verhindern. Diese Einrillungen, Einkerbungen oder Riefen in den Aufnahmebacken 22, 23 sollen jedoch keine Kerbwirkung am zu prüfenden Schweißverbinder 17 entfalten.
Eine weitere Ausgestaltung der Aufnahmebacken für einen im Querschnitt runden oder auch andersförmigen Schweißverbinder 17 ist aus der Fig. 10 ersichtlich. Hier sind die Aufnahmebacken 24, 25 konvex ausgebildet, um den zu prüfenden Schweißverbinder 17 an zwei gegenüberliegenden schmalen Mantelflächensegmenten zu ergreifen. Vorteilhafterweise weisen die beiden Aufnahmebacken 24, 25 zum Verhindern eines Weggleitens oder Wegrutschens des zu prüfenden Schweißverbinders 17 winzige Riefen oder dergleichen auf. Die Radien der Aufnahmebacken 24, 25 können hier relativ beliebig gewählt werden, sollten vorteilhafterweise aber zumindest gleich oder größer sein als der Radius des zu prüfenden Schweißverbinders 17.
In der Fig. 11 ist schließlich die Form von Aufnahmebacken für einen im Querschnitt dreieckförmigen Schweißverbinder 18 gezeigt. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist ein Aufnahmebacken 26 konvex ausgebildet. Der andere Aufnahmebacken 27 weist, wie zuvor erläutert, eine Keilform auf. Der zu prüfende Schweißverbinder 18 wird hier an einer Längskante an den keilförmigen Aufnahmebacken 27 aufgelegt. Die gegenüberliegende Flachseite des Schweißverbinders 18 wird durch den konvexen Aufnahmebacken 26 gehalten.
Zur Verdeutlichung der Aufnahme eines zu prüfenden Schweißverbinders 3 und wie dieser in den Aufnahmebacken zu halten ist, zeigt die Fig. 12 eine perspektivische Ansicht. Der hier dargestellte Schweißverbinder besteht aus drei zusammenlaufenden, abisolierten Litzen 2 elektrischer Leitungen 1. Im Ultraschallschweißverfahren sind die Einzeldrähte 6 der Litzen 2 auf einer Länge L im Querschnitt quadratisch verschweißt und zusammengedrückt worden. Hier handelt es sich also um einen Endschweißverbinder. Der Schweißverbinder 3 wird nun in zwei einander gegenüberliegende keilförmige Aufnahmebacken 11, 12 eingelegt. Jeder Aufnahmebacken hat eine Länge LS, die hier kleiner ist als die Länge des Schweißverbinders 3. Die Länge LS kann aber auch der Länge L des Schweißverbinders entsprechen. Der im Querschnitt quadratische Schweißverbinder 3 wird durch die keilförmigen Aufnahmebacken 11 an zwei gegenüberliegenden Längskantenbereichen gehalten und mit einer Prüfkraft beaufschlagt. Die Prüfkraft wird hier optimalerweise nur im sehr schmalen Längskantenbereich des Schweißverbinders diagonal eingeleitet.
Ein beispielhafter Endschweißverbinder 3, der geprüft wurde, wies eine Länge von etwa 15 mm auf. Er hatte eine Höhe von 2,1 mm und eine Breite von 2,8 mm. Die Schweißstempel- Preßmarken vom Ultraschallschweißgerät hatten eine Länge von 6,5 mm. Die zur Prüfung des die vorgenannten Abmessungen und Merkmale aufweisenden Schweißverbinders 3 über die keilförmigen Aufnahmebacken 11, 12 aufgebrachte Prüfkraft betrug 1000 N. Bei der aufgebrachten Prüfkraft von 1000 N konnte keine Veränderung des Schweißverbinders 3 beobachtet werden. Damit konnte die Schweißverbindung als ausreichend und einwandfrei beurteilt werden. Bei nicht korrekter Verschweißung des Schweißverbinders hätte bereits bei ungefähr 600-700 N eine erfaßbare Veränderung bzw. Beschädigung des Schweißverbinders beobachtet werden können. Das heißt, der Abrolleffekt wäre aufgetreten.
Wie bereits in der Beschreibungseinleitung dargelegt wurde, ist selbstverständlich, daß das Aufbringen der Prüfkraft mittels zweier oder mehrerer Aufnahmebacken auch bereits im Ultraschallschweißgerät direkt nach dem Schweißvorgang durchgeführt werden kann.

Claims (22)

1. Prüfverfahren zum zerstörungsfreien Prüfen eines Schweißverbinders (3, 17, 18), der aus mehreren, durch Ultraschallschweißen zu einem Bündel miteinander verbundenen Litzen (2) elektrischer Leitungen (1) besteht, bei dem eine definierte Prüfkraft an zwei oder mehr Mantelflächensegmenten des Schweißverbinders (3, 17, 18) in im wesentlichen aufeinander zu oder in im wesentlichen auf einen gemeinsamen Schnittpunkt gerichteten Richtungen eingeleitet wird.
2. Prüfverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die definierte Prüfkraft als Streckenlast im wesentlichen entlang von Mantellinien oder schmalen Mantelflächensegmenten des Schweißverbinders (3, 17, 18) eingeleitet wird.
3. Prüfverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfkraft von einem unteren Wert beginnend bis zur definierten Prüfkraft kontinuierlich gesteigert wird.
4. Prüfverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstieg linear erfolgt.
5. Prüfverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei polygonalem Querschnitt des Schweißverbinders (3) die definierte Prüfkraft zumindest an zwei einander gegenüberliegenden Längskanten, insbesondere diagonal gegenüberliegenden Längskanten, eingeleitet wird.
6. Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei polygonalem, inbesondere bei ungeradzahlig polygonalem Querschnitt des Schweißverbinders (18) die definierte Prüfkraft entlang zumindest einer Längskante und einem dieser Längskante gegenüberliegenden Mantelflächenbereich eingeleitet wird.
7. Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei ellipsen- oder ovalförmigem Querschnitt des Schweißverbinders (17) die definierte Prüfkraft an den einander gegenüberliegenden Mantelflächensegmenten im Bereich der Haupt- oder Nebenscheitel eingeleitet wird.
8. Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei symmetrischem Querschnitt des Schweißverbinders (17) die definierte Prüfkraft an den einander gegenüberliegenden Mantelflächensegmenten im Bereich der Symmetrieachse eingeleitet wird.
9. Prüfverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die definierte Prüfkraft auf einer Teillänge des Schweißverbinders (3, 17, 18) eingeleitet wird, die zumindest 20% der Gesamtlänge des Schweißverbinders (3, 17, 18) beträgt.
10. Prüfvorrichtung zum zerstörungsfreien Prüfen eines Schweißverbinders (3, 17, 18), der aus mehreren, durch Ultraschallschweißen zu einem Bündel miteinander verbundenen Litzen (2) elektrischer Leitungen (1) besteht, mit
  • - zwei oder mehr im wesentlichen aufeinander zu oder in im wesentlichen auf einen gemeinsamen Schnittpunkt gerichteten Richtungen (3, 17, 18) bewegbaren Aufnahmebacken (11, 12; 20, 21; 22, 23; 24, 25; 26, 27), die jeweils so geformt sind, daß ein zu prüfender Schweißverbinder (3, 17, 18) entlang eines Mantelflächensegmentes ergreifbar ist, und
  • - einem Mittel zum Zusammendrücken der Aufnahmebacken (11, 12; 20, 21; 22, 23; 24, 25; 26, 27) mit einer definierten Prüfkraft, die so hoch ist, daß bei einem einwandfreien Schweißverbinder keine Schädigung erfolgt, es jedoch bei einem fehlerbehafteten Schweißverbinder zu einer erfaßbaren Veränderung kommt.
11. Prüfvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Aufnahmebacke (11, 12) auf der zur Aufnahme des Schweißverbinders (3, 17, 18) vorgesehenen Seite keilförmig ausgebildet ist, wobei der Innenwinkel größer ist als der Eckwinkel des aufzunehmenden Längskantenbereichs des Schweißverbinders (3, 18).
12. Prüfvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche zumindest einer Aufnahmebacke (11a, 12a) mehrere, parallel zueinander ausgerichtete Rillen aufweist.
13. Prüfvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche zumindest einer Aufnahmebacke (20, 21) konkav ausgebildet ist.
14. Prüfvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche zumindest einer Aufnahmebacke (24, 25) konvex ausgebildet ist.
15. Prüfvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche zumindest einer Aufnahmebacke (22, 23) im wesentlichen eben ausgebildet ist, wobei kleine Einrillungen, Vertiefungen, Riefen oder dergleichen eingearbeitet sind.
16. Prüfvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Prüfkraftbegrenzungsmittel vorgesehen ist, das die maximal aufbringbare Prüfkraft begrenzt.
17. Prüfvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Erfassungsmittel vorgesehen ist, mit dem die bei einem fehlerbehafteten Schweißverbinder (3) auftretende Veränderung erfaßt wird.
18. Prüfvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Erfassungsmittel einen Wegmeßsensor umfaßt.
19. Prüfvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Erfassungsmittel einen Kraftmeßsensor umfaßt.
20. Prüfvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigeeinrichtung (13) vorhanden ist, die auf der Grundlage eines von dem Erfassungsmittel ausgegebenen Fehlersignals eine akustische oder optische Fehlermeldung ausgibt.
21. Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Zange (14, 15) ausgebildet ist, die per Hand, elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigbar ist.
22. Ultraschallschweißgerät zum miteinander Verschweißen von mehreren, jeweils aus Einzeldrähten (6) bestehenden Litzen (2) elektrischer Leitungen (1) zu einem im Querschnitt polygonalen, runden oder ovalen Schweißverbinder (3, 17, 18), das eine Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 21 umfaßt.
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