DE19900137C2

DE19900137C2 - Kabelstruktur aus Draht und Verkabelungsverfahren

Info

Publication number: DE19900137C2
Application number: DE19900137A
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Mori
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1998-01-06
Filing date: 1999-01-05
Publication date: 2001-09-27
Anticipated expiration: 2019-01-06
Also published as: DE19900137A1; JPH11205970A; US6310302B1

Description

1. Technisches Gebiet

Diese Erfindung betrifft eine Kabelstruktur aus Draht und ein Verkabelungsverfahren, in dem der Draht auf einer isolierenden Basis angeordnet und befestigt wird.

2. Stand der Technik

Eine Anzahl von Drähten ist an einer Tür und ähnlichem eines Fahrzeugs angeordnet, so daß die Tür Funktionen, wie elektrische Fensterheber, Türverriegelungssystem und ähnliches, erhalten kann.

Das offengelegte Gebrauchsmuster Nummer 5-46608 zeigt einen früheren Stand der Technik einer Kabelstruktur aus Drähten. Eine Tür eines Fahrzeugs ist mit einer isolierenden Basis, wie Harz, und Drähten ausgestattet, die auf der Basis angeordnet sind. Die Basis ist mit mehreren kleinen Kabelnuten auf einer Oberseite davon entlang einer Kabelbahn ausgestattet. Die Drähte werden zum Verkabeln in die Kabelnuten gelegt. Die Drähte werden mit Klammern und ähnlichem sicher an der Basis befestigt.

Es ist jedoch in dem früheren Stand der Technik erforderlich, die Kabelnuten entlang der Kabelbahn in die Basis einzubringen. Wenn eine Anzahl von Kabelbahnen existiert, ist es ungünstig eine große Anzahl von Kabelnuten in die Basis einzubringen. Nebenbei ist es, selbst wenn die Drähte an der Basis mit Klammern befestigt sind, schwierig, eine sichere Befestigung zu erreichen, und diese ist instabil.

Wenn die Basis eine komplizierte Struktur aufweist, in der die Basis gebogen oder an ihrem Mittelabschnitt erhöht ist, wird es ferner sehr schwierig, die Drähte anzuordnen und es ist unmöglich die Drähte an einem Fließband herzustellen.

Darüber hinaus ist aus der DE 196 34 953 A1 ein Werkzeug zum Anbringen elektrischer Anschlusskontakte auf Halbleiterbauelementen bekannt. Mit diesem Werkzeug wird ein Draht auf eine Kontaktstelle des Bauelements gepresst, und anschließend wird der Draht mittels Schweißung mit der Kontaktstelle metallisch verbunden. Dabei muss das Werkzeug mit hohem Druck äußerst präzise parallel zur Kontaktfläche positioniert werden.

Die EP 0 190 220 B1 beschreibt eine Bondierungs- und Klemmvorrichtung zur Bearbeitung von Verbindungsdraht bezüglich eines Werkstücks, bestehend aus einem Bondierungswerkzeug, einem Verbindungsfuß, einer Führungsvorrichtung und einer Klemmvorrichtung. Die Vorrichtung dient vor allem zum Aufbringen von sehr dünnem Gold- oder Aluminiumdraht auf mikroelektronische Leiterplatten, was ebenfalls eine hohe Präzision erfordert, wodurch der Aufbau der Vorrichtung sich sehr aufwändig gestaltet.

Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einbetten von Leitern in unebene Oberflächen beschreibt die US 5,783,008. Eine Positioniereinrichtung mit sechs Freiheitsgraden wird in einem Winkel zwischen 45 und 90° bezüglich der Oberfläche angeordnet, so dass eine Ultraschallvorrichtung, die sich am Ende der Positioniereinrichtung befindet, in Kontakt mit der Oberfläche gerät. Per Ultraschall wird die Oberfläche aufgeschmolzen, und der Leiter wird auf den aufgeschmolzenen Teil der Oberfläche gelegt, der anschließend um den Leiter herum aushärtet.

Eine weitere Vorrichtung zum Verdrahten einer Platte zeigt die DE 31 26 109 C2. Die hier beschriebene Vorrichtung weist einen Montagekopf, eine absenkbare Elektrode als Arbeitswerkzeug, eine Einrichtung zum Zuführen von Draht zu einer Arbeitsstelle, eine Einrichtung zum Abschneiden des Drahtes sowie ein Programmsteuersystem auf. Die Elektrode ist erwärmbar und in einem Halter angeordnet, an dem seinerseits eine Einrichtung zum Heben und Senken der Elektrode angreift. Die zu verdrahtende Leiterplatte liegt auf einem Koordinatentisch, dessen Antriebe die Verschiebung zwischen Leiterplatte und Elektrode bewirken. Das Programmsteuersystem erzeugt Erwärmungs- und Schweißimpulse und steuert die Elektrode an. Zur Verdrahtung wird der Draht in die Zuführeinrichtung geleitet. Aufgrund der Erwärmung der Elektrode verdampft die Isolierung des Drahtes, und der Draht wird mit einer Kontaktstelle der Leiterplatte verschweißt.

Die DE 44 34 132 beschreibt ebenfalls ein Schweißverfahren und eine Schweißvorrichtung zum Befestigen von Drahtenden an Kontaktbereichen elektrischer Teile, insbesondere an Kontaktbereichen von Lamellen elektrischer Maschinen. Mehrere an einem Kontaktbereich zu befestigende Drahtenden werden gegen den Kontaktbereich gedrückt, und gleichzeitig wird das unterste Drahtende quer zur Andruckkraft in Schwingungen versetzt. Dadurch kommt es zwischen den übereinanderliegenden Drahtenden und dem Kontaktbereich zum Austausch von Gitterstrukturen und somit zu einer festen Schweißverbindung.

Schließlich beschreibt die DE 195 35 775 C2 ein Verfahren zur elektrischen Verbindung eines Halbleiterchips mit zumindest einer Kontaktfläche mittels eines dünnen Drahtes zu Herstellung einer Chipkarte. Die Verbindung dieses Drahtes mit der Kontaktfläche bzw. mit dem Halbleiterchip geschieht mittels Vibrationen im Ultraschallbereich.

Darstellung der Erfindung

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Kabelstruktur aus Drähten und ein Verkabelungsverfahren bereitzustellen, das Drähte leicht anordnen kann und die Drähte sicher auf einer Basis zu befestigen, und das ein Verkabelungsverfahren ausführen kann, das die Drähte in Kabelbahnen anordnet, die eine dreidimensionale Bahn aufweisen. Um ein Ziel der vorliegenden Erfindung zu erreichen, wird eine Kabelstruktur aus Draht bereitgestellt, die folgendes umfaßt:
eine Basis;
einen Draht, der dazu ausgestattet ist an der Basis angeordnet zu werden; und Drahthalterungselementen, im Folgenden Spitzen genannt, mit denen vorbestimmte Abschnitte des Drahtes auf die Basis gedrückt werden, wobei die Spitzen dazu ausgestattet sind, an der Basis verschweißt zu werden.

Mit dieser Struktur ist der Draht zwischen den Spitzen und der Basis eingeklemmt und die Spitzen sind an der Basis festgeschweißt, so dass der Draht aufgrund der verschweißten Spitzen an der Basis befestigt ist. Entsprechend ist es möglich, ein Verkabeln des Drahtes ohne das Ausbilden eines kleinen Rücksprunges in der Oberfläche der Basis auszuführen. Darüber hinaus kann der Draht sicher an der Basis ohne Klammern zum Befestigen des Drahtes an der Basis befestigt werden.

Vorzugsweise wird jede Spitze mit einem Rücksprung geformt, in den der Draht hineinpaßt. Mit dieser Struktur kann der Draht sicher an der Basis befestigt werden. Entsprechend ist es möglich ein Verkabelungsvorgang auszuführen, in dem der Draht präzise auf der Basis plaziert wird, ohne eine Verschiebung des Drahtes während eines Verschweißens der Spitzen.

Vorzugsweise weist die Basis eine Oberfläche auf, an der der Draht angeordnet wird und die mehrere Stufen unterschiedlicher Höhe umfaßt. Selbst wenn die Basis einen komplizierten Aufbau aufweist, der mehrere Stufen umfaßt, kann das Verkabeln des Drahtes leicht durchgeführt werden, weil der Draht mit den Spitzen befestigt ist.

Als ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verkabelungsverfahren für Draht bereitgestellt, das folgendes umfaßt:
Anordnen eines Drahtes auf einer Basis;
Drücken eines vorbestimmten Abschnitts des Drahtes mit einer Spitze auf die Basis; und
Festschweißen der Spitze an der Basis, während die Spitze auf die Basis gedrückt wird, um dadurch den Draht an der Basis zu befestigen und ein Verkabeln des Drahtes auf der Basis durchzuführen.

In diesem Verkabelungsverfahren eines Drahtes werden die Spitzen verschweißt, während der Draht auf der Basis angeordnet wird und der Draht wird aufgrund des Verschweißens der Spitzen auf der Basis befestigt. Entsprechend ist es möglich, ein Verkabeln des Drahtes ohne das Ausbilden eines kleinen Rücksprunges in der Oberfläche der Basis auszuführen. Darüber hinaus kann der Draht sicher an der Basis befestigt werden.

Vorzugsweise wird das Anordnen, das Drücken und der Schweißvorgang an einem Anfangspunkt der Verkabelung des Drahtes angewandt, um den Anfangspunkt der Verkabelung an der Basis zu befestigen, und dann wird das nächste Anordnen, Drücken und der Schweißvorgang der Reihe nach an dem nächsten Befestigungspunkt angewandt.

Bei diesem Verkabelungsverfahren eines Drahtes wird ein Anfangspunkt der Verkabelung des Drahtes mit den Spitzen auf die Basis gedrückt und auf der Basis durch Verschweißen der Spitze mit der Basis befestigt. Aufgrund dieser Befestigung der Spitzen an der Basis kann vermieden werden, dass der Anfangspunkt der Verkabelung des Drahtes sich von der Basis löst, und es ist möglich, den folgenden Verkabelungsvorgang sanft auf der Grundlage des Anfangspunktes der Verkabelung des Drahtes durchzuführen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine Basis, eine Spitze und Verkabelungswerkzeug, das an eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angepaßt ist;

Fig. 2 zeigt einen Zustand, in dem ein Anfangspunkt der Verkabelung des Drahtes auf der Basis angeordnet ist und eine Spitze durch das Verkabelungswerkzeug auf den Anfangspunkt der Verkabelung des Drahtes gebracht wird;

Fig. 3 zeigt einen Zustand, in dem eine Spitze des Anfangspunktes der Verkabelung auf die Basis gedrückt wird und verschweißt wird und der Draht und die Spitze auf den nächsten Befestigungspunkt gebracht werden;

Fig. 4 zeigt einen Zustand, in dem die nächsten Verkabelungsvorgänge auf einer komplizierten Seite durchgeführt werden;

Fig. 5 zeigt einen Zustand, in dem das Verkabeln des Drahtes auf der Basis durchgeführt wurde; und

Fig. 6 zeigt einen Zustand, in dem das Verkabeln des Drahtes und ein Ausstanzvorgang durchgeführt wurden.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Es wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1-6 ist ein Draht 5 auf einer Basis 6 angeordnet. Als Draht 5 werden ein ummantelter Draht, ein blanker Draht, eine Emailleleitung und ähnliches verwendet. Die Basis 6 besteht aus einem Isolator, wie einem Harz. Die Basis 6 ist an einer Türverkleidung, einer Deckenverkleidung und ähnlichem eines Fahrzeugs nach der Verkabelung der Drähte 5 angebracht. Für diesen Anbringvorgang ist die Basis 6 so geformt, daß sie mit der Form eines Bauteils, an dem sie angebracht wird, und einer Position, an der die Basis 6 angebracht wird, übereinstimmt.

Wie in den Figuren gezeigt, weist die Basis 6 eine Dreiecksform auf und hat die erste Stufe 7 in einem Mittelabschnitt davon. Die erste Stufe 7 ist von dem übrigen Abschnitt zurückgesetzt. Die zweite und dritte Stufe 8 und 9 sind an beiden Seiten der ersten Stufe 7 angeordnet. Die dritte Stufe 9, die auf der rechten Seite in den Figuren angeordnet ist, weist eine höhere Stellung als die zweite Stufe 8 auf, die auf der linken Seite angeordnet ist. Die Basis 6 weist daher eine komplizierte dreidimensionale Struktur auf.

In dieser Ausführungsform wird ein Verkabelungswerkzeug 10 zum Verkabeln des Drahtes 5 auf der Basis 6 verwendet. Es werden Spitzen 12 verwendet, um den Draht 5 auf der Basis 6 zu befestigen und ein Ultraschallschweißgerät 11 wird verwendet, um die Spitzen 12 auf der Basis 6 festzuschweißen. Das Verkabelungswerkzeug 10 ist an seiner Spitze mit einem Drahthalterohr 13 ausgestattet, das einen Draht 5 hält. Das Verkabelungswerkzeug 10 wird gesteuert, um in seiner Gesamtheit in dreidimensionalen Richtungen bewegt zu werden, während der Draht 5 gehalten wird. Mit dieser dreidimensionalen Bewegung zieht das Verkabelungswerkzeug 10 den Draht der Reihe nach von einer Drahtrolle und ordnet den Draht 5 auf der Basis 6 an.

Das Ultraschallschweißgerät 11 drückt die Spitze 12 auf die Basis und ist mit einem Ultraschallhorn 14 an seiner Spitze ausgestattet. Das Horn 14 wird verwendet, um der Spitze 12 Ultraschallschwingungen zu verleihen. Dieses Ultraschallschweißgerät 11 wird gesteuert, um sich in seiner Gesamtheit in dreidimensionale Richtungen zu bewegen, so wie das Verkabelungswerkzeug 10.

In dieser Ausführungsform führt das Ultraschallschweißgerät 11 eine Nachbehandlung an dem Draht 5 mit dem Verkabelungswerkzeug 10 aus und um den Ort des Verkabelungswerkzeugs 10 beim Folgen des Verkabelungswerkzeugs 10 zu verfolgen. Um diese Steuerungen durchzuführen, sind das Verkabelungswerkzeug 10 und das Ultraschallschweißgerät 11 an einem Sechsachsenroboter angebracht, um es zu ermöglichen, diese sicher in Bezug zu den möglichen Positionen der Basis 6 zu bewegen. Daher wird das Verkabeln der Drähte 5 automatisch durchgeführt und ein schnelles arbeitssparendes Verkabeln kann ausgeführt werden.

Die Spitze 12 weist eine Form eines kleinen Isolierteiles, beispielsweise aus Harz, auf. Die Spitze 12 wird geschmolzen unter dem Zusatz der Ultraschallschwingung des Ultraschallhorns 14 des Ultraschallschweißgerätes 11 und auf der Basis 6 verschweißt. Aus diesem Grund wird für die Spitze 12 ein Isolator verwendet, der aus dem gleichen homogenen Material wie die Basis besteht und eine gute Kompatibilität mit der Basis 6 besitzt.

Die Spitze 12 befestigt den Draht 5 auf der Basis 6, indem ein Verschweißer<in dem Zustand durchgeführt wird, daß der Draht 5 auf die Basis 6 gedrückt wird. In dieser Ausführungsform ist die Spitze 12 mit einem Rücksprung 15 an ihrem Boden geformt. Der Rücksprung 15 weist eine ähnliche oder leicht größere Abmessung als der Außendurchmesser des Drahtes 5 auf, so daß der Draht 5 in den Rücksprung 15 hineinpaßt. Beim Einpassen des Drahtes 5 in den Rücksprung 15 kann die Verschiebung des Drahtes 5 vermieden werden und der Draht 5 wird auf der Basis 6 befestigt. Entsprechend kann, selbst wenn das Ultraschallschweißgerät 11 der Spitze 12 eine Ultraschallschwingung verleiht, um die Spitze 12 zu schmelzen, die Verschiebung des Drahtes 5 aufgrund der Ultraschallschwingung vermieden werden und der Draht 5 kann sicher an einer präzisen Stelle befestigt werden.

Als nächstes wird der Verkabelungsvorgang des Drahtes 5 gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. Wie in Fig. 1 gezeigt, wird das Verkabelungswerkzeug 10 durch Bewegen des Verkabelungswerkzeugs 10 über die Basis 6 an dem ersten Befestigungspunkt (Anfangspunkt der Verkabelung) A wird die Spitze 12 auf den Anfangspunkt A der Verkabelung des Drahtes 5 gebracht. Ein Förderroboter befördert die Spitze 12 zu dem Anfangspunkt A der Verkabelung. Beim Aufbringen der Spitze 12 auf den Anfangspunkt A der Verkabelung des Drahtes 5 wird der Draht 5 in den Rücksprung 15 am Boden der Spitze 12 eingepaßt.

Danach bewegt sich das Ultraschallschweißgerät 11 nach unten zu dem Anfangspunkt A der Verkabelung des Drahtes 5 und drückt die Spitze 12 auf den Anfangspunkt A der Verkabelung auf der Basis 6. Dann verleiht das Ultraschallhorn 14 der Spitze 12 in dem Zustand eine Ultraschallschwingung, in dem die Spitze 12 auf die Basis 6 gedrückt wird. Bei dem Verleihen der Ultraschallschwingung werden die Kontaktbereiche der Spitze 12 und der Basis 6 geschmolzen, so daß die Spitze 12 auf der Basis 6 befestigt ist, und daher der Anfangspunkt A der Verkabelung des Drahtes 5 zwischen der Spitze 12 und der Basis 6 auf der Basis 6 befestigt ist.

Mit dieser Befestigung des Anfangspunkt A der Verkabelung des Drahtes 5 wird vermieden, daß der Anfangspunkt A der Verkabelung des Drahtes 5 sich von der befestigten Position löst. Daher ist es möglich, das Verkabeln des Drahtes 5 danach auf der Grundlage des Anfangspunktes A der Verkabelung sanft durchzuführen.

Zusätzlich wird die Spitze 12, wenn die Spitze 12 klein ist, vollständig geschmolzen, so daß der Anfangspunkt A der Verkabelung des Drahtes 5 auf der Basis 6 befestigt wird. Dort, wo der Draht 5 ein ummantelter Draht ist, ist die Isolationsummantelung um den Drahtkern in Kontakt mit der Basis 6 und der Spitze 12. Die Isolationsummantelung wird zusammen mit der Spitze 12 geschmolzen, so daß der Draht 5 auf der Basis 6 befestigt wird.

Nach dem Befestigen des Anfangspunktes A der Verkabelung wie oben beschrieben, wird das Verkabelungswerkzeug 10 zu dem zweiten Befestigungspunkt B auf der zweiten Stufe 8 bewegt, während der Draht 5 (Bezug zu Fig. 3) herausgezogen wird.

Bezüglich des zweiten Befestigungspunktes B, wie des ersten Befestigungspunktes A, wird die Spitze 12 auf die Basis 6 gebracht und das Ultraschallschweißgerät 11 schweißt die Spitze 12 auf die Basis 6, so daß der Draht 5 an dem zweiten Befestigungspunkt B der Basis 6 befestigt ist.

Danach wird, wie in Fig. 4 gezeigt, der gleiche Vorgang bezüglich des dritten Befestigungspunktes C durchgeführt, so daß der Draht 5 an dem dritten Befestigungspunkt C der Basis 6 befestigt ist. Ferner wird der gleiche Vorgang bezüglich der dritten Stufe 9 durchgeführt und daher wird der Draht 5 der Reihe nach auf der Basis 6 befestigt. Folglich wird, selbst wenn die Basis 6 eine komplizierte dreidimensionale Form aufweist, das Verkabeln und Befestigen des Drahtes 5 sicher ausgeführt.

Fig. 6 zeigt den Zustand, in dem mehrere Drähte 5 auf der Basis 6 mit dem oben beschriebenen Vorgehen befestigt wurden.

Zusätzlich weist die Basis 6 in Fig. 6 mehrere Öffnungen 16 auf, die durch einen Stanzprozess an einem vorbestimmten Abschnitt geformt werden. Die Öffnungen 16 werden z. B. zum Befestigen der Basis 6 an einem Teil, wie einer Fahrzeugtür oder ähnlichem verwendet. Durch den Stanzprozess der Öffnungen 16 wird ein einzelner Draht 5 in mehrere Drahtabschnitte geschnitten, so daß es möglich ist, mehr elektrische Schaltkreise auf der Basis 6 zu bilden.

Zusätzlich bezeichnet Bezugsziffer 17 in Fig. 6 Befestigungspunkte, die an der Basis 6 durch einen Schweißvorgang mit der oben beschriebenen Spitze 12 befestigt werden. Es sind zwar Öffnungen 16 durch den Stanzprozess in Fig. 6 geformt, es können aber auch Nuten zum Schneiden der Drähte 5 in Drahtabschnitte anstelle der Öffnungen 16 geformt werden. Anderenfalls können auch sowohl Öffnungen 16 als auch Nuten geformt werden.

Claims

1. Kabelstruktur aus Draht, die folgendes umfaßt:
eine Basis;
einen Draht, der dazu ausgestattet ist an der Basis angeordnet zu werden; und
Drahthalterungselemente, mit denen vorbestimmte Abschnitte des Drahtes auf die Basis gedrückt werden, wobei die Drahthalterungselemente dazu ausgestattet sind, an der Basis verschweißt zu werden.

2. Kabelstruktur aus Draht nach Anspruch 1, worin das Drahthalterungselement mit einem Rücksprung geformt ist, in den der Draht hineinpaßt.

3. Kabelstruktur aus Draht nach Anspruch 1, worin die Basis eine Oberfläche aufweist, auf der der Draht angeordnet ist und die mehrere Stufen unterschiedlicher Höhe umfaßt.

4. Verkabelungsverfahren für Draht, das folgendes umfaßt:
Anordnen eines Drahtes auf einer Basis;
Drücken eines vorbestimmten Abschnitts des Drahtes mit einem Drahthalterungselement auf die Basis; und
Festschweißen des Drahthalterungselements an der Basis, während das Drahthalterungselement auf die Basis gedrückt wird, um dadurch den Draht an der Basis zu befestigen und ein Verkabeln des Drahtes auf der Basis durchzuführen.

5. Verkabelungsverfahren für Draht nach Anspruch 4, worin das Anordnen, das Drücken und der Schweißvorgang an einem Anfangspunkt der Verkabelung des Drahtes angewendet werden, um den Anfangspunkt der Verkabelung auf der Basis zu befestigen, und dann das Anordnen, das Drücken und der Schweißvorgang der Reihe nach an dem nächsten Befestigungspunkt angewendet werden.