DE202007010096U1

DE202007010096U1 - Vorrichtung zur Kontaktierung von Flachleitern

Info

Publication number: DE202007010096U1
Application number: DE202007010096U
Authority: DE
Original assignee: Schleuniger Holding AG
Current assignee: Schleuniger Holding AG
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2007-07-18
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2017-07-19
Also published as: DE102006033624A1

Abstract

Kontaktierungsvorrichtung zur Durchkontaktierung von mindestens zwei Flachleitern (1, 2) mit mindestens einem aus drei Teilen bestehenden Kontaktelement (4), nämlich zwei Kontaktsternen (5, 6) mit je einem Ringloch (7, 8) und einem Kontaktstift (12), der die Flachleiter (1, 2) durchdringt und der mit den Kontaktsternen (5, 6) durch Verstemmen in elektrisch leitendem Kontakt steht,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kontaktierungsvorrichtung (3) im Wesentlichen mit folgenden Baugruppen ausgestattet ist:
– einem oberen Werkzeug (31) mit einer Drahtstift-Schneidevorrichtung (24), einer Station zum Anstauchen (33) des oberen Kontaktstiftendes (29) zu einem Nietkopf (32), einer Kontaktstift-Fügevorrichtung (34), einer Kontaktstreifen-Führungsvorrichtung (35), einer Vorloch-Schneide-Vorrichtung (36) zum Vorlochen der Flachleiter (1,2) und zum Kontaktstern-Schneiden und Positionieren,
– weiterhin mit einem unteren Werkzeug (37) mit einer Kontaktstreifen-Führungsvorrichtung (nicht dargestellt), mit einer Kontaktstern-Schneide- und Positioniervorrichtung (40) und einer Verstemmeinrichtung (41) für das Kontaktstiftende (30),
– weiterhin mit einer verschiebbaren Aufnahmeplatte (18) zur Aufnahme der zu verbindenden...

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktierungsvorrichtung zur Durchkontaktierung von mindestens zwei Flachleitern mit einem aus drei Teilen bestehenden Kontaktelement, nämlich zwei Kontaktsternen mit je einem Ringloch und einem Kontaktstift, der die Flachleiter durchdringt und der mit den Kontaktsternen durch Verstemmen in elektrisch leitendem Kontakt steht.
Aus der DE 101 61 857 A1 ist eine Vorrichtung zum leitenden Verbinden mindestens eines Kontaktelements an einer Leiterbahn in einem ein- oder mehradrigen Flachbandkabel bekannt, wobei die Verbindung des einteiligen Kontaktelements mit einem als FFC oder als FFP ausgebildeten Flachleiter durch einen Crimpvorgang erfolgt. Die Vorrichtung weist auf

– einen C-förmigen, einseitig offenen Rahmen, an dem zwei Stempel auswechselbar angeordnet sind,
– einen relativ zum Rahmen bewegbaren Träger, auf dem zwei Schlitten zum Festklemmen und Positionieren von zwei Flachbandkabeln relativ zu den Stempeln vorgesehen sind,
– einen an dem Träger schwenkbar gelagerten Klapp-Positionierer mit einem kontaktspezifisch ausgebildeten Aufnahmefenster zur Aufnahme des Kontaktes, der gegen mindestens einen weiteren Klapp-Positionierer mit einem anderen Aufnahmefenster auswechselbar angeordnet ist, und einen relativ zu den Stempeln am Rahmen bewegbaren Amboss, an dem der Träger federnd ausweichbar gelagert ist und dessen Bewegungsweg durch die Klapp-Positionierer hindurchgeführt ist.

Die beiden Stempel bilden zusammen mit dem durchgehenden Amboss ein Pressgesenk. Die beiden Stempel kommen immer dann zum Einsatz, wenn zwei Flachleiter über einen Kontakt miteinander zu verbinden sind, so dass sowohl eine Verbindungsstelle an dem einen Flachbandkabel wie auch gleichzeitig eine Verbindungsstelle an dem anderen Flachbandkabel erzeugt werden müssen. Wenn es dagegen darum geht, einen Kontakt an lediglich ein Flachbandkabel anzucrimpen, wird nur einer der Stempel benutzt, während der andere Stempel von dem Rahmen infolge seiner Auswechselbarkeit entfernt wird.
Mit einer solchen Crimpvorrichtung können weder übereinander kreuzweise angeordnete Flachleiter miteinander verbunden werden noch ist die Verarbeitung eines dreiteiligen Kontaktelements damit zu bewerkstelligen.
Mit dem Gebrauchsmuster DE 20 2004 012 418 U1 wurde ein Kontaktelement geschaffen, das mindestens zwei Flachleiter miteinander verbindet, ohne dass die Isolation entfernt werden muss. Es handelt sich hierbei um einen Kontaktniet, bestehend aus einem Nietkopf, einem Nietstift und einem am Nietstift festsetzbaren Gegenkontaktring, wobei der Gegenkontaktring aus einem Blechstanzteil besteht, der neben einem zentralen Ringloch eine ringförmige Federarmbasis aufweist, an die mindestens zwei sich gegenüberliegende und sich radial nach außen erstreckende Federarme angebunden sind, die gleichsinnig in einer Biegelinie in Richtung Nietkopf stumpfwinklig abgebogen sind. Die freien Endbereiche der Federarme verjüngen sich dreieckförmig bis zu einer Spitze hin. Die Außenflächen zur Spitze hin sind in einer Schräge durch Prägen angefast. Dies hat eine gleichbleibende Federkraft zur Folge. Dabei ist es ausreichend, wenn nur zwei sich gegenüberliegende Federarme die Leiterbahn kontaktieren. Zwei weitere Federarme können an ihren Stirnkanten je eine konkav bogenförmige Ausnehmung bilden, die an ihren Seitenkanten je zwei messerschneidenartige Kantenspitzen aufweisen, die sich besonders gut zur dauerhaft stabilen Verankerung in der Isolation zwischen nebeneinander in einer Ebene liegenden Leiterbahnen eignen, nachfolgend als Verriegelungskrallen bezeichnet.
Bei sich kreuzenden Flachleitern werden die Federarme des Nietkopfes und die gleichgeformten Federarme des Gegenkontaktrings vorzugsweise um 90° versetzt zueinander angeordnet. Zwei Federarme des Nietkopfes kontaktieren mit ihren dreieckförmigen Spitzen z. B. auf der oberen Leiterbahn und zwei Federarme des Gegenkontaktrings greifen mit ihren Verriegelungskrallen, die den dreieckförmigen Spitzen gegenüberliegend angeordnet sind, in die Isolation der unteren Leiterbahn. Die untere Leiterbahn wird wiederum über die dreieckförmigen Spitzen der beiden Federarme des Gegenkontaktrings kontaktiert. Diesen Spitzen sind auf der oberen Leiterbahn zwei Federarme des Nietkopfes mit Verriegelungskrallen gegenüber zugeordnet, deren messerschneidenartige Kantenspitzen sich neben der oberen und um 90° versetzten leiterbahn in die Isolation des oberen Flachleiters fest einkrallen, siehe insbesondere 1, 3 und 8.
In einer Ausführungsform nach den 7 und 8 weist der Kontaktelementniet einen Nietstift auf, der im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist und in seinem freien Endbereich in einer Kegelspitze ausläuft. Nietkopf und Nietstift sind miteinander elektrisch leitend verstemmt. Nach dem Verstemmen mit dem Gegenkontaktring erfolgt die Kontaktierung der Leiterbahnen fast ausschließlich über die Kontaktfederarme des Kontaktelements.
Schwierig wird es jedoch, ein solches oder ähnlich aufgebautes Kontaktelement prozesssicher und dauerhaft kontaktierungssicher so zu verarbeiten, dass die über das Kontaktelement elektrisch leitend verbundenen Flachleiter auch unter Schwingungsbelastungen, wie sie z. B. im Automobil auftreten, einsetzbar sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kontaktierungsvorrichtung zur Durchkontaktierung von mindestens zwei Flachleitern mit einem mehrteiligen Kontaktelement der zuletzt beschriebenen Art zu schaffen, bei der gewährleistet ist, dass die Flachleiter prozesssicher, kostengünstig und auf einfache Weise mit einem Kontaktelement verbunden werden können, dessen Kontaktstift während der Durchkontaktierung weder ausbricht noch sich verbiegt und auf der auch Kontaktstifte ohne Spitze prozesssicher verarbeitet werden können.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen dargelegt.
Die erfindungsgemäße Kontaktierungsvorrichtung ist im Wesentlichen mit folgenden Baugruppen ausgestattet:

– einem oberen Werkzeug mit einer Drahtstift-Schneidevorrichtung, einer Station zum Anstauchen des oberen Kontaktstiftendes zu einem Nietkopf, einer Kontaktstift-Fügevorrichtung, einer Kontaktstreifen-Führungsvorrichtung, einer Vorloch-Schneide-Vorrichtung zum Vorlochen der Flachleiter und zum Kontaktstern-Schneiden und Positionieren,
– weiterhin mit einem unteren Werkzeug mit einer Kontaktstreifen-Führungsvorrichtung, mit einer Kontaktstern-Schneide- und Positioniervorrichtung und einer Verstemmeinrichtung für das Kontaktstiftende,
– weiterhin mit einer verschiebbaren Aufnahmeplatte zur Aufnahme der zu verbindenden Flachleiter, sowie einer Positioniervorrichtung, die beim Positionieren der Flachleiter auf der Aufnahmeplatte die genaue spätere Kontaktierungsstelle anzeigt, vorzugsweise einem Lichtpunktstrahler.

Mit der Erfindung wird erreicht, dass nunmehr eine halbautomatische Kontaktierungsvorrichtung zur Kontaktierung von Flachleitern mit den eingangs beschriebenen Kontaktelementen zur Verfügung steht, die kostengünstig und zuverlässig arbeitet. Ebenso kann die halbautomatisch arbeitende Vorrichtung in einen Vollautomaten integriert werden.
Die zu verbindenden Flachleiter weisen Leiterbahnen, insbesondere Flachkupferleiterbahnen auf, die zueinander in definierten Abständen angeordnet sind. Die Leiterbahnen sind mit einer gemeinsamen Isolation ummantelt (laminiert oder extrudiert). Die Flachleiter können aus flach gewalztem Material, aus geschnittenem Flachmaterial oder auch aus gedruckten und geätzten Schaltungen bestehen. Sie können ein- oder mehrpolig ausgeführt sein. Die Flachleiter können als Bandware oder auch in Bogenform, sog. Nutzen, ausgeführt sein. Denkbar sind auch andere leitende Werkstoffe, nicht nur Kupfer.
Der funktionsfähige Kontakt mit dem Kontaktelement kommt erst nach dem Verbinden von zwei Flachleitern zustande.
Die erfindungsgemäße Kontaktierungsvorrichtung arbeitet wie folgt: Die Leiterbahnen der Flachleiter werden auf einer ggf. in x-y Richtung verschiebbaren Aufnahmeplatte einer Kontaktierungsvorrichtung orientiert und bei Bedarf schrittweise vorgeschoben bzw. fixiert. Eine Nadel, oberhalb der vorgesehenen Kontaktierungsstelle, wird in einem Hub senkrecht so weit in Richtung Kontaktierungsstelle verfahren, dass die Nadel die vorgesehene Kontaktierungsstelle durchstößt und dabei für den Kontaktstift vorlocht. Die Kontaktsterne werden an den vorgelochten Stellen positioniert und anschließend, nach erfolgter Positionierung der Kontaktsterne auf den Flachleitern, wird der Kontaktstift durch die Ringlöcher und Vorlochung gestoßen, worauf der Kontaktstift mit den Kontaktsternen verstemmt und diese gleichzeitig gegeneinander gepresst werden, so dass sie die Flachleiter bzw. deren Isolation bleibend durchdringen und derart kontaktieren.
Alternativ kann der Kontaktstift von sich absenkenden Greiferbacken eines Drahtgreifers zwei der Kontaktierungsvorrichtung in das Ringloch des einen Kontaktsterns eingefügt und anschließend eingedrückt werden. Anschließend wird dieser vormontierte Kontaktstern, nach der Trennung aus einem Kontaktstreifen, mit dem anderen Kontaktstern an der vorgelochten Kontaktierungsstelle positioniert und der Kontaktstift durchs Ringloch des anderen Kontaktsterns gestoßen, worauf der Kontaktstift mit den Kontaktsternen in der Kontaktierungsvorrichtung verstemmt wird, indem die Kontaktsterne gleichzeitig gegeneinander gepresst werden, so dass sie die Flachleiter bzw. deren Isolation bleibend durchdringen und derart kontaktieren.
Erfindungsgemäß ist auch vorgesehen, dass die Kontaktsterne in Form von zwei, vorzugsweise identisch ausgebildeten Kontaktstreifen parallel zueinander und gleich getaktet der Kontaktierungsvorrichtung zugeführt werden, wobei der erste Kontaktstreifen oberhalb der miteinander zu verbindenden Flachleiter und der zweite und um 180° gedrehte Kontaktstreifen unterhalb der miteinander zu verbindenden Flachleiter in Richtung Kontaktierungsvorrichtung bewegt werden und die Kontaktsterne in den Kontaktstreifen in einem Winkel von 45° zur Achse der Ringlöcher angeordnet sind und dass der spätere Kontaktstift senkrecht zur Bewegungsrichtung des oberen Kontaktstreifens in Form von Endlosdraht einer Drahtstift-Schneidevorrichtung zugeführt wird, wobei der Endlosdraht in der Drahtstift-Schneidevorrichtung auf eine definierte Länge zu einem zylinderförmigen Kontaktstift geschnitten und von einem Drahtgreifer erfasst und spätestens in der Kontaktierungsposition des Kontaktelements über oder in dessen Ringloch oberhalb der fixierten Kontaktierungsstelle positioniert wird. In Schneidematrizen werden die Kontaktsterne von den Kontaktstreifen getrennt und durch Führungshülsen der Schneidematrizen für die Kontaktierung an der vorgelochten Kontaktierungsstelle in Position gebracht, wobei der Kontaktstift spätestens jetzt das Ringloch des oberen Kontaktsterns durchgreift.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
1 zeigt eine schematische Darstellung des Kernprozesses der Kontaktierung.
2 zeigt eine Gesamtansicht der Kontaktierungsvorrichtung.
3 zeigt einen Querschnitt durch zwei miteinander durch ein Kontaktelement verbundene Flachleiter.
4 zeigt die Seitenansicht eines Kontaktstreifens mit Kontaktsternen, wobei ein Kontaktstern mit einem Kontaktstift vormontiert ist.
5 zeigt eine Draufsicht auf einen Kontaktstreifen mit Kontaktsternen im nicht vormontierten Zustand.
6 zeigt den Drahtgreifer bei der Vormontage des Kontaktstifts in den Kontaktstreifen.
7 zeigt das obere Werkzeug der erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung und die Vorbereitung des Kontaktstiftes vor dem Einsetzen in einen Kontaktstern in einer zweiten Arbeitsposition.
8 zeigt das obere Werkzeug der erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung gemäß 7 in einer Explosionsdarstellung.
9 zeigt die Kontaktiereinrichtung nach dem beschriebenen Ausführungsbeispiel.
10 zeigt die Kontaktiereinrichtung nach 9 in einer Explosionsdarstellung.
Aus den 1 und 3 ist ersichtlich, dass zwei zu verbindende Flachleiter 1, 2 so positioniert werden, dass die Leiterbahnen 13, 14 an der vorgesehenen Kontaktierungsstelle 15 kreuzförmig übereinander liegen. Beidseitig der Kontaktierungsstelle 15 werden nun Kontaktsterne 5, 6 auf den Flachleitern 1, 2 positioniert, so dass die Flachleiter 1, 2 zwischen den Kontaktsternen 5, 6 fixiert sind. Kontaktarme 9, 10 an den Kontaktsternen 5, 6 dringen durch die Isolation 16, 17 und kontaktieren auf den Leiterbahnen 13, 14, so dass eine elektrisch leitende Verbindung von den Leiterbahnen 13, 14 zum jeweiligen Kontaktstern 5, 6 entsteht. Ein ebenfalls elektrisch leitender Kontaktstift 12 wird durch Ringlöcher 7, 8 in den Kontaktsternen 5, 6 und durch die Flachleiter 1, 2 durchgestoßen. Die Kontaktstiftenden 29, 30 werden beidseitig in den Kontaktsternen 5, 6 gestaucht bzw. vernietet. Auf diese Weise entsteht über den montierten Kontaktstift 12 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den außen auf den Leiterbahnen 13, 14 kontaktierten Kontaktsternen 5, 6. Zusätzlich kontaktiert der Kontaktstift 12 auch direkt die durchdrungenen Leiterbahnen 13, 14.
Die Flachleiter 1, 2 werden in der Position der späteren Kontaktierungsstelle 15 vorher mit einer geeigneten Nadel 19 vorgelocht. Es bildet sich dann in den Flachleitern 1, 2 eine Art Führungskanal, der das seitliche Ausbrechen des Kontaktstiftes 12 beim Durchstoßen verhindert. Ein Ausbrechen des Kontaktstiftes 12 würde bedeuten, dass das Ringloch 8 des unteren Kontaktsterns 6 verfehlt wird und es zu keiner elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen den Flachleitern 1, 2 kommen könnte.
Die Kontaktierungsvorrichtung ist sowohl bei separatem Kontaktstift 12, als auch bei im Kontaktstern 5 vormontiertem Kontaktstift 12 anwendbar.
Denkbar ist auch ein Lochstempel zum Vorlochen, allerdings besteht die Gefahr, hiermit Isolations- und Leitermaterial auszustanzen, das in dieser Form im Prozess Fehler verursachen könnte.
In 2 ist die Kontaktierungsvorrichtung 3 dargestellt. Die Kontaktierungsvorrichtung 3 besitzt im Wesentlichen folgende Baugruppen:

– ein oberes Werkzeug 31 mit einer Drahtstift-Schneidevorrichtung 24, einer Station zum Anstauchen 33 des oberen Kontaktstiftendes 29 zu einem Nietkopf 32, einer Kontaktstift-Fügevorrichtung 34, einer Kontaktstreifen-Führungsvorrichtung 35, einer Vorloch-Schneide-Vorrichtung 36 zum Vorlochen der Flachleiter 1, 2 und zum Kontaktstern-Schneiden und Positionieren,
– weiterhin ein unteres Werkzeug 37 mit einer Kontaktstreifen-Führungsvorrichtung (nicht dargestellt), mit einer Kontaktstern-Schneide- und Positioniervorrichtung 40 (siehe 1) und einer Verstemmeinrichtung 41 für das untere Kontaktstiftende 30,
– weiterhin eine verschiebbare Aufnahmeplatte 18 zur Aufnahme der zu verbindenden Flachleiter 1, 2, sowie eine Positioniervorrichtung, vorzugsweise einen Lichtpunktstrahler, der beim Positionieren der Flachleiter 1, 2 auf der Aufnahmeplatte 18 die genaue spätere Kontaktierungsstelle anzeigt.

Folgende Arbeitsschritte werden durchgeführt und anhand des in den 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben:

– Drahtklemmeinrichtung 42 am Schneidschieber 43 lösen.
– Drahtende 44 in Schneidschieber 43 einsetzen und gegen Drahtanschlag 45 schieben. Die Drahtlänge ist durch einen Stellkeil 46 unterhalb des Drahtanschlages 45 stufenlos einstellbar.
– Drahtklemmeinrichtung 42 schließen. Das Drahtende 44 ist nun im Schneidschieber 43 fixiert.
– Drahtanschlag 45 mittels Stellkeil 46 zurückziehen, so dass das Drahtende 44 keinen Kontakt mehr zum Drahtanschlag 45 hat.
– Schneidschieber 43 vorwärts bewegen. Der in diesem Ausführungsbeispiel zylinderförmige Drahtabschnitt 47 wird nun durch den Schneidschieber 43 vom Endlosdraht 23 abgetrennt und in die Station 33 zum Anstauchen eines Nietkopfes 32 transportiert.
– Drahtabschnitt 47 durch einen Anhebestempel 49 im Schneidschieber 43 anheben, so dass der Drahtabschnitt 47 aus dem Schneidschieber 43 vorsteht.
– Drahtgreifer eins 50 absenken und Drahtabschnitt 47 fassen.
– Drahtgreifer eins 50 mit Drahtabschnitt 47 anheben.
– Schneidschieber 43 zurückziehen in Ausgangsposition.
– Drahtgreifer eins 50 absenken und Drahtabschnitt 47 im Schneidschieber 43 in Bohrung 48' mit trichterförmiger Anformung zum Anstauchen des Nietkopfes 32 einsetzen.
– Drahtgreifer eins 50 öffnen und anheben.
– Drahtgreifer eins 50 nach vorne verfahren und Stauchstempel 51 zum Anformen des Nietkopfes 32 über Bohrung 48'/Drahtabschnitt 47 positionieren.
– Stauchstempel 51 axial auf Drahtabschnittende 47 ein- oder mehrfach absenken, so dass in der trichterförmigen Ansenkung der Bohrung 48' am Drahtende ein Nietkopf 32 angestaucht wird. Aus dem Drahtabschnitt 47 ist ein Kontaktstift 12 entstanden.
– Stauchstempel 51 und Drahtgreifer eins 50 nach hinten zurück verfahren.
– Schneidschieber 43 mit angestauchtem Kontaktstift 12 verfahren, so dass der Kontaktstift 12 sich unter dem Drahtgreifer zwei 25 befindet.
– Kontaktstift 12 mit Anhebestößel 52 mittels Betätigungskeil 53 anheben, so dass der Kontaktstift 12 aus der Bohrung 48' oben vorsteht.
– Drahtgreifer zwei 25 entnimmt den Kontaktstift 12 mit angestauchtem Nietkopf 32 aus dem Schneidschieber 43.

6:

– Drahtgreifer zwei 25 mit Kontaktstift 12 über Kontaktstreifen 21 mit Kontaktstern 5 verfahren.
– Drahtgreifer zwei 25 befindet sich nun mit dem Kontaktstift 12 exakt über dem Ringloch 7 eines Kontaktsterns 5 des Kontaktstreifens 21.
– Drahtgreifer zwei 25 absenken und Kontaktstift 12 in Ringloch 7 des Kontaktsterns 5 einfügen.
– Drahtgreifer zwei 25 öffnen, so weit zurücksetzen, dass die Greiferbacken 54, 55 sich oberhalb des Kontaktstiftes 12 befinden, Greiferbacken 54, 55 schließen, Drahtgreifer zwei 25 absenken und Kontaktstift 12 mit geschlossenen Greiferbacken 54, 55 in den Kontaktstern 5 eindrücken, wobei die untere Führungsplatte 60 der Kontaktstreifen-Führungseinrichtung 35 das Gegenlager beim Einfügen des Kontaktstifts 12 bildet, 10.
– Drahtgreifer zwei 25 hoch- und zurück verfahren zur Übernahme des nächsten Kontaktstiftes 12.

Ergebnis: Ein Kontaktstern 5 mit montiertem Kontaktstift 12 befindet sich im Kontaktstreifen 21 und ist vorbereitet für das eigentliche Kontaktieren der zu verbindenden Flachleiter 1, 2.
Die zu kontaktierenden Flachleiter 1, 2 werden auf der Aufnahmeplatte 18 fixiert, z.B. mit Magneten. Die Aufnahmeplatte 18 ist verfahrbar, hat 2 Endlagen und befindet sich zunächst in der Einlegeposition für die zu kontaktierenden Flachleiter 1, 2. Ein oberhalb installierter kleiner Strahler erzeugt einen kleinen Rotlichtpunkt, fokussiert in Höhe der Aufnahmeplatte 18. Die zu verbindenden Flachleiter 1, 2 werden so positioniert, dass der Rotlichtpunkt die spätere Kontaktierungsstelle 15 exakt markiert.
Wenn die Aufnahmeplatte 18 mit den darauf fixierten Flachleitern 1, 2 nun in die Kontaktiereinrichtung 56 der Kontaktiervorrichtung 3 verfahren und dort fixiert wird, befindet sich die zu verbindende Flachleiterposition exakt in der Kontaktierachse der Kontaktiereinrichtung 56.
Die zu verbindenden Flachleiter 1, 2 befinden sich nun in fixierter Position auf der Aufnahmeplatte 18, wobei die zu verbindende Kontaktierungsstelle 15 sich exakt in der Kontaktierungsachse der Kontaktiereinrichtung 56 befindet, siehe 1. Zunächst wird die untere Führungshülse 28 so weit angehoben, dass sie den unteren Flachleiter 2 berührt.
Dann wird die Führungshülse 20 des oberen Werkzeuges 31 auf den oberen Flachleiter 1 abgesenkt.
Die Flachleiter 1, 2 sind nun zwischen den beiden Führungshülsen 20, 28 fixiert. Nun wird durch die obere Führungshülse 20 eine Nadel 19 zum Vorlochen der Flachleiter 1, 2 so weit vorwärts bewegt, dass beide Flachleiter 1, 2 in der Kontaktierungsachse in der vorgesehenen Kontaktierungsstelle 15 gelocht werden. Auf diese Weise wird in den Flachleitern 1, 2 eine Lochung als unterstützender Führungskanal für den später zu fügenden Kontaktstift 12 erzeugt.
Die Nadel 19 zum Vorlochen wird anschließend über einen separaten Antrieb vollständig in den oberen Schneidstempel 58 zurückgezogen.
Danach wird der obere Kontaktstreifen 21 um einen Transportschritt vorgeschoben. Nun befindet sich ein Kontaktstern 5 mit vormontiertem Kontaktstift 12 in der Achsmitte der oberen Führungshülse 20, wobei die Führungshülse 20 auch die Funktion einer Schneidematrize 26 hat.
Ebenso wird der untere Kontaktstreifen 22 um einen Transportschritt vorgeschoben.
Dann wird mit einem unteren Schneidstempel 57 ein Kontaktstern 6 aus dem unteren Kontaktstreifen 22 ausgeschnitten, nach oben in die untere Führungshülse 28 geschoben, so dass in der Endlage die Kontaktarme 9, 10 des Kontaktsternes 6 die Isolation 17 der unteren Leiterbahn 14 durchdringen und wobei zumindest die Spitzen 11 der Kontaktarme 9 auf der Kupferoberfläche des Flachleiters 2 kontaktieren.
Auch die obere Führungshülse 20 hat zusätzlich die Funktion einer Schneidematrize 26 zum Ausschneiden des Kontaktsternes 5 mit vormontiertem Kontaktstift 12.
Die oben genannte Nadel 19 zum Vorlochen ist in einem oberen Schneidstempel 58 mit separatem Antrieb angeordnet. Dieser Schneidstempel 58 wird nun abwärts bewegt, trennt den Kontaktstern 5 mit vormontiertem Kontaktstift 12 aus dem Kontaktstreifen 21, schiebt den Kontaktstern 5 mit vormontiertem Kontaktstift 12 durch die obere Führungshülse 20, wobei der Kontaktstift 12 die beiden vorgelochten Flachleiter 1, 2 durchdringt und in das Ringloch 8 des unteren Kontaktsternes 6 eintaucht und zum Schluss die Kontaktarme 9, 10 des Kontaktsternes 5 die Isolation des oberen Flachleiters 1 durchdringen und wobei dann zumindest die Spitzen 11 der Kontaktarme 9 auf der Leiterbahn 13 kontaktieren.
Im Inneren des unteren Schneidstempels 57 ist ein Verstemmstempel 59 angeordnet, der nun hochgefahren wird und das untere Ende des Kontaktstiftes 12 im Ringloch 8 des unteren Kontaktsternes 6 verstemmt. Der obere Schneidstempel 58 bildet beim Verstemmvorgang das Gegenlager zur Abstützung und Kraftaufnahme.
Schneidstempel 57, 58 und Führungshülsen 20, 28 werden in ihre Ausgangslage zurückgesetzt.
Die Kontaktierung ist nun abgeschlossen.
Wie in 3 dargestellt, liegen sich nunmehr eine Spitze 9 des oberen Kontaktsterns 5 und eine Verriegelungskralle 39 des unteren Kontaktsterns 6 direkt gegenüber.
Alternativ können in einem weitere Ausführungsbeispiel Kontaktsterne 5, 6 mit einem Kontaktstift 12 verstemmt werden, die vier gleichgestaltete Kontaktarme aufweisen. In 3a ist ein solches Kontaktelement 4 dargestellt, das nur Spitzen 11 an seinen Kontaktarmen 9 aufweist, wobei in diesem Falle die Spitzen 11 sowohl auf den Leiterbahnen 13, 14 kontaktieren als auch der Verriegelung in der Isolation 16, 17 der Flachleiter 1, 2 dienen.
Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, dass ein Kontaktelement 4 erfindungsgemäß verarbeitet wird, das vier Kontaktarme 10 mit Verriegelungskrallen 39 aufweist, wobei zumindest zwei Verriegelungskrallen auf den Leiterbahnen 13, 14 kontaktieren und die beiden anderen Verriegelungskrallen der Verriegelung in der Isolation 16, 17 der Flachleiter 1, 2 dienen.
Erfindungsgemäß weist die Drahtstift-Schneidevorrichtung 24 einen Schneidschieber 4 mit mindestens zwei Bohrungen 48, 48' auf, wobei die zweite Bohrung 48' mit einer trichterförmigen Ausnehmung zum Anstauchen des Nietkopfes 32 versehen ist. Der Schneidschieber 43 ist entsprechend dem jeweils ausgeführten Arbeitsschritt in seiner Längserstreckung horizontal beweglich angeordnet. Unterhalb der ersten Bohrung 48 befindet sich für einen ersten Arbeitsschritt ein Drahtanschlag 45 und darunter querverschieblich ein Stellkeil 46, wobei die Position des Stellkeils 46 die Länge des abzuschneidenden Endlosdrahtes 23 definiert.
Die Station zum Anstauchen 33 weist zumindest

– einen vertikal beweglich angeordneten Drahtgreifer eins 50,
– einen unterhalb des Schneidschiebers 43 angeordneten Anhebestempel 49 für den vom Endlosdraht 23 abgetrennten Kontaktstift 12 sowie
– einen zumindest vertikal beweglichen Stauchstempel 51 zum Anformen des Nietkopfes 32 auf. Der Stauchstempel (51) und der Drahtgreifer eins (50) sind in diesem Ausführungsbeispiel nach 8 hintereinander auf einer Achse, die sich rechtwinklig zum Schneidschieber 43 erstreckt, angeordnet. Drahtgreifer eins 50, Drahtgreifer zwei 25 und Stauchstempel 51 sind in diesem Ausführungsbeispiel auf einem gemeinsamen Schlitten angeordnet, der rechtwinklig zum Schneidschieber 43 verfahrbar ist. Alternativ können sie auch in getrennten Arbeitsstationen angeordnet sein.

Die Kontaktstift-Fügevorrichtung 34 zum Einfügen des Kontaktstifts 12 in das Ringloch 7 des Kontaktsterns 5 besteht im Wesentlichen aus einem horizontal und vertikal bewegbaren Drahtgreifer zwei 25 mit Greiferbacken 54, 55 und die Vorloch-Schneidevorrichtung 36 besteht im Wesentlichen aus einem Schneidstempel 58, einer in den Schneidstempel 58 integrierten Nadel 19 und einer oberen Kontaktstern-Schneide- und Positioniervorrichtung 38.
Die Nadel (19) weist einen separaten Antrieb auf und ist in einem Hohlraum des Schneidstempels (58) vertikal beweglich angeordnet. Die obere Kontaktstern-Schneide- und Positioniervorrichtung 38 ist senkrecht oberhalb des oberen Flachleiters 1 und die untere Kontaktstern-Schneide- und Positioniervorrichtung 40 lotrecht unterhalb des unteren Flachleiters 2 angeordnet, wobei sich die beiden Kontaktstern-Schneide- und Positioniervorrichtungen 38, 40 vertikal aufeinanderzubewegen und aus Führungshülsen 20, 28 und Schneidematrizen 26, 27 bestehen, die die Flachleiter nach ihrer Ausrichtung auf der Aufnahmeplatte 18 an der Kontaktierungsstelle 15 berühren.
Die Verstemmeinrichtung 41 wird im Wesentlichen aus einem Verstemmstempel 59 gebildet, der im unteren Schneidstempel 57 vertikal beweglich angeordnet und geführt ist, wobei der obere Schneidstempel 58 das Gegenlager für den Verstemmstempel 59 während des Verstemmens des Kontaktstifts 12 mit den Kontaktsternen 5, 6 bildet.
Wie bereits weiter vorn beschrieben, wird die Nadel 19 nach dem Vorlochen über ihren separaten Antrieb in einen Hohlraum des Schneidstempels 58 hineinbewegt, so dass sie vollständig geschützt im Schneidstempel 58 untergebracht ist. Die Unterseite des Schneidstempels 58 dient als Gegenlager für den Verstemmvorgang und wird z. B. über eine Klapp- oder Verschiebeeinrichtung an der Unterseite des Schneidstempels 58 verschlossen.
Alternativ kann die Führungsöffnung für die Nadel 19 in der Unterseite des Schneidstempels 58, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Nietkopfs 32 des Kontaktstifts 12, nach dem Rückzug der Nadel 19 in den Schneidstempel 58 als Gegenlager für den Verstemmvorgang dienen.
Die Aufnahmeplatte (18) für die Flachleiter 1, 2 ist zumindest horizontal, ggf. in x-y Richtung, verfahrbar und weist Mittel zum Fixieren der zu kontaktierenden Flachleiter (1, 2), beispielsweise Magnete, auf.
Optional ist für die Überwachung des Kraftverlaufes beim Verstemmen des Kontaktstiftes 12 im Ringloch 8 des unteren Kontaktsternes 6 in der Kontaktierungsvorrichtung 3 ein Kraftsensor, z. B. ein Piezzo-Ringkraftsensor, ein Dehnungsmesstreifen oder Ähnliches vorgesehen. Eine zusätzliche Qualitätsüberwachung wird ebenfalls optional mit einem Kamerasystem und Bildauswertung der verstemmten Kontaktsterne 5, 6 (beidseitig) erreicht.
Auch ist es möglich, dass die Kontaktsterne 5, 6 in einer Vielzahl aneinandergereiht auf Kontaktstreifen 21, 22 zur Verfügung gestellt werden, welche vorzugsweise identisch ausgebildet, parallel zueinander und gleich getaktet der Kontaktierungsvorrichtung 3 zugeführt werden. Dabei kann der erste Kontaktstreifen 21 oberhalb der miteinander zu verbindenden Flachleiter 1, 2 und der zweite Kontaktstreifen 22 unterhalb der miteinander zu verbindenden Flachleiter 1, 2 in Richtung Kontaktierungsvorrichtung 3 schrittweise bzw. getaktet bewegt werden, wobei die Kontaktstreifen 21, 22 gegebenenfalls durch einen Papierstreifen voneinander beabstandet gehalten sind, der während des Vorschubs der Kontaktstreifen 21, 22 abgerollt wird.
Im weiteren könnten die Kontaktsterne 5, 6 bevorzugt als gegengleich jedoch nicht spiegelbildliche Bauteile aufgebaut sein, die zueinander eine bestimmte relative Drehposition einnehmen müssen, um eine optimale Kontaktierung bzw. Vernietung zu ermöglichen, wobei die Kontaktsterne 5, 6 spätestens bei der Positionierung in die relative Drehposition gebracht werden. Dabei ist es natürlich sinnvoll, wenn die Kontaktsterne 5, 6 in den Kontaktsstreifen 21, 22 bereits so angeordnet sind, dass sie die gewünschte relative Drehposition bereits bei der Zuführung der Kontaktstreifen 21, 22 aufweisen. Bevorzugt wird das dadurch bewerkstelligt, dass der eine Kontaktstern 5 am einen Kontaktstreifen 21 gegenüber dem anderen Kontaktstern 6 am anderen gegenüberliegenden Kontaktstreifen 22 um 90° verdreht angeordnet ist, wobei gegebenenfalls vorgesehene um 90° versetzte Spitzen 11 der Kontaktarme 9 des Kontaktsterns 5 mit um 90° versetzten Verriegelungskrallen 39 des Kontaktsterns 6 in Kontaktierungslage gebracht werden. Diese Lösung wird mit Vorteil dadurch erreicht, dass die Kontaktsterne 5, 6 in den Kontaktstreifen 21, 22 so angeordnet sind, dass ihre Ausrichtung um die Achse durch ihre Ringlöcher 7, 8 in einem Winkel von 45° erfolgt. Wird nämlich ein Kontaktstreifen 21 mit derart angeordneten Kontaktsternen 5 um 180° um seine Längsachse gedreht, so werden die Kontaktsterne zu Kontaktsternen 6 in den Kontaktstreifen 22, die zu den ersten Kontaktsternen 5 nun um insgesamt 90° verdreht sind, gemessen um die Achse der Ringlöcher 7, 8.
Es liegt im Rahmen der Erfindung dass Kontaktelemente mit ähnlichem Aufbau, beispielsweise mit im Kontaktbereich abgerundeten Kontaktarmen oder mit einem zackenförmigen Profil auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung verarbeitet werden können.

1: oberer Flachleiter
2: unterer Flachleiter
3: Kontaktierungsvorrichtung
4: Kontaktelement
5: oberer Kontaktstern
6: unterer Kontaktstern
7: Ringloch des oberen Kontaktsterns 5
8: Ringloch des unteren Kontaktsterns 6
9: Kontaktarme
10: Kontaktarme
11: Spitze
12: Kontaktstift
13: obere Leiterbahn
14: untere Leiterbahn
15: Kontaktierungsstelle
16: Isolation der oberen Leiterbahn
17: Isolation der unteren Leiterbahn
18: Aufnahmeplatte
19: Nadel
20: obere Führungshülse
21: oberer Kontaktstreifen
22: unterer Kontaktstreifen
23: Endlosdraht
24: Drahtstift-Schneidevorrichtung
25: Drahtgreifer zwei
26: obere Schneidematrize
27: untere Schneidematrize
28: untere Führungshülse
29: obere Kontaktstiftenden
30: untere Kontaktstiftenden
31: oberes Werkzeug
32: Nietkopf
33: Station zum Anstauchen
34: Kontaktstift-Fügevorrichtung
35: (obere) Kontaktstreifen-Führungsvorrichtung
36: Vorloch-Schneidevorrichtung
37: unteres Werkzeug
38: obere Kontaktstern-Schneide- und Positioniervorrichtung
39: Verriegelungskrallen
40: untere Kontaktstern-Schneide- und Positioniervorrichtung
41: Verstemmeinrichtung
42: Drahtklemmvorrichtung
43: Schneidschieber
44: Drahtende
45: Drahtanschlag
46: Stellkeil
47: Drahtabschnitt
48: erste Bohrung
48': zweite Bohrung
49: Anhebestempel
50: Drahtgreifer eins
51: Stauchstempel
52: Anhebestößel
53: Betätigungskeil
54: Greiferbacken
55: Greiferbacken
56: Kontaktiereinrichtung
57: unterer Schneidstempel
58: oberer Schneidstempel
59: Verstemmstempel
60: Führungsplatte

Claims

Kontaktierungsvorrichtung zur Durchkontaktierung von mindestens zwei Flachleitern (1, 2) mit mindestens einem aus drei Teilen bestehenden Kontaktelement (4), nämlich zwei Kontaktsternen (5, 6) mit je einem Ringloch (7, 8) und einem Kontaktstift (12), der die Flachleiter (1, 2) durchdringt und der mit den Kontaktsternen (5, 6) durch Verstemmen in elektrisch leitendem Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungsvorrichtung (3) im Wesentlichen mit folgenden Baugruppen ausgestattet ist: – einem oberen Werkzeug (31) mit einer Drahtstift-Schneidevorrichtung (24), einer Station zum Anstauchen (33) des oberen Kontaktstiftendes (29) zu einem Nietkopf (32), einer Kontaktstift-Fügevorrichtung (34), einer Kontaktstreifen-Führungsvorrichtung (35), einer Vorloch-Schneide-Vorrichtung (36) zum Vorlochen der Flachleiter (1,2) und zum Kontaktstern-Schneiden und Positionieren, – weiterhin mit einem unteren Werkzeug (37) mit einer Kontaktstreifen-Führungsvorrichtung (nicht dargestellt), mit einer Kontaktstern-Schneide- und Positioniervorrichtung (40) und einer Verstemmeinrichtung (41) für das Kontaktstiftende (30), – weiterhin mit einer verschiebbaren Aufnahmeplatte (18) zur Aufnahme der zu verbindenden Flachleiter (1, 2), sowie einer Positioniervorrichtung, die beim Positionieren der Flachleiter (1, 2) auf der Aufnahmeplatte (18) die genaue spätere Kontaktierungsstelle (15) anzeigt, vorzugsweise einem Lichtpunktstrahler.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtstift-Schneidevorrichtung (24) einen Schneidschieber (43) mit mindestens zwei Bohrungen (48, 48') aufweist, wobei die zweite Bohrung (48') mit einer trichterförmigen Ausnehmung zum Anstauchen des Nietkopfes (32) versehen ist und dass der Schneidschieber (43) entsprechend dem jeweils ausgeführten Arbeitsschritt in seiner Längserstreckung horizontal beweglich angeordnet ist und dass sich unterhalb der ersten Bohrung (48) für einen ersten Arbeitsschritt ein Drahtanschlag (45) und darunter querverschieblich ein Stellkeil (46) befinden, wobei die Position des Stellkeils (46) die Länge des abzuschneidenden Endlosdrahtes (23) definiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Station zum Anstauchen (33) zumindest – einen vertikal beweglich angeordneten Drahtgreifer eins (50), – einen unterhalb des Schneidschiebers (43) angeordneten Anhebestempel (49) für den vom Endlosdraht (23) abgetrennten Kontaktstift (12) sowie – einen zumindest vertikal beweglichen Stauchstempel (51) zum Anformen des Nietkopfes (32) aufweist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stauchstempel (51) und der Drahtgreifer eins (50) hintereinander auf einer Achse, die sich rechtwinklig zum Schneidschieber (43) erstreckt, angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtgreifer eins (50), der Drahtgreifer zwei (25) und der Stauchstempel (51) auf einem gemeinsamen Schlitten angeordnet sind, der rechtwinklig zum Schneidschieber (43) verfahrbar ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstift-Fügevorrichtung (34) zum Einfügen des Kontaktstifts (12) in das Ringloch (7) des Kontaktsterns (5) im Wesentlichen ein horizontal und vertikal bewegbarer Drahtgreifer zwei (25) mit Greiferbacken (54, 55) ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorloch-Schneidevorrichtung (36) im Wesentlichen aus einem Schneidstempel (58), einer in den Schneidstempel (58) integrierten Nadel (19) und einer oberen Kontaktstern-Schneide- und Positioniervorrichtung (38) besteht.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadel (19) einen separaten Antrieb aufweist und in einem Hohlraum des Schneidstempels (58) vertikal beweglich angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Kontaktstern-Schneide- und Positioniervorrichtung (38) senkrecht oberhalb des oberen Flachleiters (1) und die untere Kontaktstern-Schneide- und Positioniervorrichtung (40) lotrecht unterhalb des unteren Flachleiters (2) angeordnet sind und dass die Kontaktstern-Schneide- und Positioniervorrichtungen (38, 40) vertikal aufeinanderzubeweglich sind und aus Führungshülsen (20, 28) und Schneidematrizen (26, 27) bestehen, die die Flachleiter nach ihrer Ausrichtung auf der Aufnahmeplatte (18) an der Kontaktierungsstelle (15) berühren.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstemmeinrichtung (41) im Wesentlichen aus einem Verstemmstempel (59) besteht, der im unteren Schneidstempel (57) vertikal beweglich angeordnet und geführt ist, wobei der obere Schneidstempel (58) das Gegenlager für den Verstemmstempel (59) während des Verstemmens des Kontaktstifts (12) mit den Kontaktsternen (5, 6) bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager für den Verstemmstempel (59) an der Unterseite des oberen Schneidstempels (58) eine Klapp- oder Verschiebeeinrichtung bildet, die den Schneidstempel (58) während des Verstemmens verschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die im oberen Schneidstempel (58) angeordnete Nadel (19) einen geringeren Querschnitt aufweist als der Nietkopf (32) des Kontaktstifts (12) und dass die Führungsöffnung für die Nadel (19) in der Unterseite des Schneidstempels (58), nach dem Rückzug der Nadel (19) in den Schneidstempel (58) als Gegenlager für den Verstemmvorgang dient.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeplatte (18) zumindest horizontal, ggf. in x-y Richtung, verfahrbar ist und Mittel zum Fixieren der zu kontaktierenden Flachleiter (1, 2), beispielsweise Magnete, aufweist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass optional für die Überwachung des Kraftverlaufs beim Verstemmen des Kontaktstifts (12) im Ringloch (8) des unteren Kontaktsterns (6) in der Kontaktierungsvorrichtung (3) ein Kraftsensor angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass optional für die Überwachung der Qualität der verstemmten Kontaktsterne ein oder zwei Kamerasysteme mit einer Bildauswertung in der Kontaktierungsvorrichtung (3) angeordnet sind.