DE2218049A1

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Publication number: DE2218049A1
Application number: DE19722218049
Authority: DE
Priority date: 1971-04-26
Filing date: 1972-04-14
Publication date: 1972-11-02
Also published as: GB1331037A; JPS4848985A; IT952749B; US3728781A; FR2136682A5; CA954012A

Description

Hamburg, den 11. April 1972 119572 .922 pti

Priorität: 26. April 1971, USA, Pat.Anm.No. 137,258

Anmelder;

rroduction Technology, Inc.,

Peoria, 111., Ü.S.A.

Drahtseilanordnung und Verfahren zu dessen Herstellung

Verschiedene Verfahren werden z.Z. angewendet, um aus Einzellitzen oder Strängen verseilte Kabel mit Anschlußstücken zu verbinden. Alle bekannten Verfahren arbeiten mitiirgend welchen Arten mechanischer Mittel zum Pestlegen des Verbindungs-

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Stückes auf dem Kabelende. Typisch für diese Verfahren sind mit Bolzen verbundene, geteilte Klemmen, sich verjungende Keile und muffen, geteilte Buchsen, die auf dem Kabel zusammengeschnürt werden, und verschiedene Kombinationen dieser Verfahren.

Obwohl die bisher bekannten und angewendeten Verfahren zum Befestigen uer Verbindungs- oder Zwischenstücke auf den drahtseilen nicht immer befriedigend sind, blieb bislang nur deren Anwendung übrig, falls es erforderlich oder erwünscht war, verseilte Kabel zu verwenden. Die mühsamen und zeitraubenden Verfahren zum Verbinden der verseilten Kabel mit Zwischenstücken führte bisher zu ziemlich teuren Anordnungen.

Im Fall einer elektrischen Verbindung, bei welcher ein stromführendes verseiltes Kabel an einem VerDindungsstück angeschlossen ist, wird ein Kupferkabel mechanisch an dem Verbinder befestigt. In den meisten derartigen Fällen müssen verhältnismäßig dicke Kupferkabel anstelle weniger teurer Aluminiumkabel oder dünnerer Kupferkabel benutzt werden, da an der mechanischen Verbindungsstelle zwischen Kabel und Verbindungsstück die elektrische Leitung ziemlich schlecht ist.

Mit den bislang Üblichen Verfahren und Mitteln ist es nicht möglich, eine metallurgische Bindung zwischen dem Kabel und

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üem Verbindungsstück auf einfache, brauchbare tfeise herzustellen, aus uieseu Grund weruen nur die verschiedenen, bisher üblichen rein wecliain Hohen Befestigungsverfahren genutzt.

Jie Erfindung bezweckt uie Schaffung eines Verfahrens zur verstellung einer ürahiseilanordnung, in welcher das aus Einzelstrangen verseilte kaoel dauerhaft mit einem Veroin-, uimgsstück verbunden ist und uas kabel und das Verbindungsstück einen einheitlichen Bauteil bilden. Das kaüelende kann erfindungsgernäii ausreichend gefaßt werden, um eine xteibungsschweißung des kabel s n:j ι jein Verbindungsstück zu ermöglichen. Das führt zu einer richtigen metallurgischen Bindung zwischen dein Kabel und unn verbindungsstück. Vorzugsweise kann eine n.eibungsscir.(: η una mit dein i/räahei tsverfahren atiogeführt werden.

i)i.e Erfindung ermöglich .euinach, tue A^rorstehend erläuterten •Schwierigkeiten zu iil eruiii-ieii und eine metallurgische Bindung zwischen einem aus Einzelsträngen verseilten Kabel und einem Verbindungsstück zuverlässig herzustellen.

uie lirfindung sieht ferner vor, daß uas Ende des liabels derart zusammengefaßt wiru, daß die Kabelstränge durch iteibungsschweiüuug mit dem Verbindungsstück verbunden werden können.

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Nach der Erfindung wird ein Verbindungsstück durch iteibungsschweißung mit einer gemeinsamen ebenen Fläche des Kabels und einer Einfassungsbuchse verschweißt.

Die Erfindung erreicht insbesondere, daß ein Drahtseilkabel geschaffen wird, dessen mechanische und elektrische Leitungseigenschaften den bisher Dekannten Anordnungen überlegen sind.

Erfindungsgemäß wird das Drahtseilkabel in das eine Ende einer hohlen Buchse eingeführt, bis das rinde des Kabels in Flucht mit uem anderen Ende der Buchse ist. Die Buchse wird dann mechanisch an dem Kabel befestigt, und die in gleicher Ebene

liegenden Endflächen von Kabel und Buchse werden durch iteiuungsschweißung mit dem Verbindungsstück verbunden.

Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen die Erfindung beispielsweise erläutert und dargestellt·ist. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer zur Ausführung der Erfindung

verwendbaren Reibungsschweißmaschine, Fig. 2 eine teilweise im Schnitt gezeigte Seitenansicht einer nach dem Stand der Technik hergestellten Drahtseil ano rdnung,

Fig. 3 eine teilweise im Schnitt gezeigte Seitenansicht der einzelnen Bestandteile, die zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung benutzt werden, und

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Fig, 4 eine teilweise im Sclrnitt gezeigte Seitenansicht einer erfindungsgemäß hergestellten, vollständigen jJrahtseilanordnung»

In Fig. 1 ist eine Reibungssehweißmaschine 11 dargestellt, die zur Ausführung der Erfindung geeignet ist. Die Maschine 11 weist einen Rahmen oder ein Gehäuse 12 auf, das die verschiedenen Bestandteile der Maschine enthält. Die beiden zu schweißenden Teile, die Werkstücke WP-I und WP-2, werden in Einspannvorrichtungen 14 und l6 angeordnet.

Die Einspannvorrichtung 16 dreht sich nicht und ist auf einem Reitstock 18 angeordnet. Der Reitstock 18 ist axial beweglich auf dem Maschinenrahmen 12 mit Hilfe des Belastungszylinders 20» Ein nicht dargestellter Druoksteuerkreis regelt den Druck im Belastungszylinder 20 und bestimmt damit die Kraft, mit welcher sich die Teile WP-I und WP-2 berühren.

Die Einspannvorrichtung 14 sitzt an einer Spindel 22, und die Einspannvorrichtung und die Spindel sind drehbar innerhalb des Rahmens oder Gehäuses 12 angeordnet. Die Drehspindel 22 kann Schwungräder 24 aufnehmen, die verschiedene Größe und Maße haben, in Abhängigkeit von der jeweiligen Verwendung der Maschine,

Ein Elektromotor 26 dreht die Spindel 22 mit Hilfe einer hydrostatischen Transmission, die allgemein mit 28 bezeichnet

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ist. Die hydrostatische Transmission enthält eine Hydraulikpumpe 30, einen Hydraulikmotor 32 und einen Verteiler 3^
zwischen der Pumpe und dem Motor»

Das Antriebsverhältnis zwischen dem Motor und der Spindel 22 kann verändert werden, indem die Nockenwinkel entweder in
der Pumpe 30 oder dem Motor 32 verändert werden, üer Motor
und die Pumpe können benutzt werden, um wirksam den Motor 26 von der Spindel 22 zu trennen, indem der Nocken der Pumpe 30 in eine Stellung gebracht wird, in der die Pumpe 30 keinerlei Hydraulikflüssigkeit zum Motor 32 verdrängt.

Die Schwungradgewichte 24 können auf der Spindel 22 so angeordnet werden, daß die Schweißmaschine 11 als Trägheitsschweißmaschine entsprechend der ÜS-JPS 3·273.233 und entsprechend
der nachfolgenden Erläuterungen arbeiten kann. Ein Schweißvorgang zum Verbinden eines ersten Werkstückes, etwa eines mit
WP-I bezeichneten elektrischen Verbinders, mit einem zweiten werkstuck, etwa einem mit WP-2 bezeichneten elektrischen Kabel, kann dadurch ausgeführt werden, daß die Maschine in der folgenden allgemeinen Weise betätigt wird. Das erste Werkstück
WP-i wird fest in die drehbare Einspannvorrichtung Ik an der Spindel 22 eingespannt. Das zweite Werkstück WP-2 wird in die nicht drehbare Einspannvorrichtung l6 eingeklemmt, die an dem iteitstockteil 18 der Maschine sitzt. Nach Einschaltung des Motors 26 werden die Schwungräder und das Werkstück WP-I auf
eine vorbestimmte Geschwindigkeit beschleunigt·

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Nachdem die bestimmte Geschwindigkeit erreicht worden ist,
wird der Motor 26 ausgeschaltet oder abgetrennt und der
uruckkolben 20 betätigt, um den Reitstockteil 18 vorwärts
zu bewegen, so daß das Werkstück WP-2 veranlaßt wird, das
schnell sich drehende Vi'erkstüek tfP-1 zu berühren. Da die zwei Werkstücke unter einem mittels der Preßvorrichtung 20 angewendeten Anst-auchdruckes in Berührung gebracht werden, wird
Wärme an der Berührungs- oder Zwischenfläche der Schweißstücke erzeugt. Diese Erwärmung verstärkt sich, bis die Werkstücke die Schweißtemperatur erreichen. Zu dieser Zeit verursacht der von der Druckzylindervorrichtung 20 entweder konstant oder veränderlich angewendete Druck ein Anstauehen oder Auspressen eines Grates. Während dieser Erwärmung und des Anstaaahens hat die Drehgeschwindigkeit der Spindel 22 fortlaufend abgenommen, wenn die Drehung der Spindel aufhört, hat
das Anstauchen stattgefunden und die Schweißung ist abgeschlossen. Die Klemmkraft der Einspannvorrichtungen 14 und 16 wird
dann entlastet, der Druckzylinder 20 abgeschaltet, und die
fertige Schweißanordnung kann aus der Maschine herausgenommen werden.

Eine Drahtseilverbinderanordnung, die mit einem der z.Z, bekannten Verfahren hergestellt ist, ist in Fig. 2 gezeigt. Diese Anordnung 40 ist eine elektrische Kabelverbinderanordnung
und weist ein Verbindungsglied 42 und einen Kabelabschnitt 44 auf. Das Verbindungsglied 42 enthält einen massiven Gewinde-

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teil 46 auf dem einen Ende und einen hohlen, mit Bohrung versehenen Teil 48 auf dem anderen Ende. Der Ge.vindoabschnitt 46 dient dazu, die Anordnung 40 mit einem nicht dargestellten Anschluß zu verbinden. Der xiohrungsabschnitt 48 nimmt ein Ende des Kabels 44 auf. Eine schützende Isolierschicht jO umgibt das Kabel 44 mit Ausnahme des Endabschnittes 5^, uer in den ßohrungsabschnitt 4b des Verbindungsgliedes 42 eingeführt wird,

iNach uen bisher üblichen Verfahren weruen das Verbindungsstück 42 und das Kabel 44 zu einer Anordnung 40 vereinigt, indem der nackte Endabschnitt 52 des Kabels in die Bohrung 48 des Verbinders 42 eingeführt und ringsum üruck auf die Außenfläche des gebohrten Abschnittes 48 angewendet wird. Dadurch wird der Teil 48 auf dem Kabel 44 zusammengedrückt und mechanisch an dem Kabel befestigt. Die Wandung ^6 des gebohrten Abschnittes 48 kann einen oder mehrere in Längsrichtung gehende Schlitze enthalten, um das Zusammendrücken des Verbinders auf dem Kabel zu erleichtern.

In einer elektrischen Verbindungsanordnung, wie der Anordnung 40, wird Strom vom Kabel 44 zum Verbinder 42 allein mittels der äußeren Kabelstränge geleitet. Dies beruht auf der Art der mechanischen Verbindung zwischen dem Verbinder 42 und dem Kabel 44, bei der nur die äußeren Stränge des Kabele 44 in inniger Berührung mit dem Verbinder 42 sind. Da der Strom vom Kabel 44 auf den Verbinder 42 hauptsächlich durch die äußeren

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Stränge des iiabels 44 übertragen wird, ist ein gröüeres Kabel erforaerlieh, um eine gegebene Strommenge vom Kabel zum Verbinder zu übertragen. In einer solchen elektrischen Verbihderanoranung muß bislang das teurere Kupferkabel im üegensatz zu billigerem ^.luminiumkabel verwendet werden, da an der mechanischen Verbindung nur eine sehr schlechte Leitung vorliegt.

Die durch ^eibungsschweißung hergestellte Kabelanordnung 6O, s. Fig. j) und 4, weist ein Verbindungsglied 62, eine kreisförmig hohle Buchse 64 und eine Kabellänge 66 aus verseilten Drähten auf. Die Anordnung 60 ist eine elektrische Leiteranordnung ähnlich der Anordnung 40 in Fig. 2.

Der Verbinder 62 ist ein massives Glied, das einen ixewindeabschnitt 6s auf einem Ende und einen Schulterteil Jv an dem anderen finde aufweist. Die Buchse 64 ist mit einer durchgehenuen Bohrung 72, einem ersten Ende 74 zur Aufnahme des verseilten Kabels 66 und einem zweiten Endabschnitt 76 ausgebildet, der zum Sehulterabsehnitt 70 des Verbindungsstücks 62 paßt, üie Buchse 64 enthält einen Längsschlitz 82, der durch die .V'and der Buchse durchgeschnitten ist und über die gesamte Länge der Buchse verläuft. Obwohl der Schlitz 82 als parallel zu der Achse der Buchse verlaufend dargestellt ist, kann er auch in einem Winkel zur Längsachse der Buchse oder spiralig rum die Buchse verlaufen. Eine Schutzschicht 78 umgibt das Kabel 66 mit Ausnahme des Endabschnittes 80, der in die Bohrung 72 der Buchse 64 eingeführt wird,

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Die einzelnen Bestandteile werden dauerhaft zu einer einheitlichen Anordnung in uer folgenden iifeise verbunden. Uer üindabschnitt 80 des Kabels 66 wird in die Joiiruns; 72 der I3uchse 64 soweit eingeführt, bis die Endfläche 8·* des Labels in Flucht mit uer Endfläche 76 uer Buchse 64 ist. Eine radial nach innen gerichtete, zusammendrückende ivrai't wird dann auf die Umfangsflache 86 der Buchse 64 ausgeübt, wodurch die Buchse sich eng an das Kabel 66 anschmiegt und mecnanisch an das Kabel 66 angeschlossen wird. i»ie Endfläche 84 des Kabels 66 und die Endfläche 76 des Kabels 64 bilden jetzt zusammen eine gemeinsame ebene Fläche.

Die Anordnung, die aus dem Kabel und der daran angeschlossenen Buchse besteht, wird in eine nicht drehbare Einspannvorrichtung am Keitstock einer ile ibungsschweilieaschine eingeklemmt oder befestigt, jjsls Verbindungsglied 62 wird in eine drehbare Einspannvorrichtung oder Futter un der Spindel derselben Maschine eingespannt, ^in üeibungsschweißvorgang, wie vorstehend beschrieben, wird dann ausgeführt, und die gemeinsame ebene Fläche der Buchse und des Kabels wird mit dem Schulterabschnitt 70 des Verbindungsgliedes 62 zusammengeschweißt.

uie fertige, durch ileibungsschweiÄung hergestellte Anordnung 60 besteht aus der die Buchse und das Kabel enthaltenden Einheit, die durch iteibungsschweiüung mit dem Verbindungsglied

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an der Zwischeiiflache 88 verbunden ist. j^ine i'iclitige metallurgische Bindung oesteht jetzt zynischen uei Kaoel 06 und dem Verbinder o2. Jas ..aterial des ^aoels 66 und des Verbinders u2 bilden eine homogene !struktur, und es besteht zwischen uiesen oeiden Teilen absolut .lein Hindernis iiir das Fließen des elekti'isciie^ Stroms, u.ui urund uer metallurgischen Bindung zwischen uei.: ^abel und den Verbinder und der i'atsaohe, uaii die Materialien eine homogene Struktur im Falle einer elektrischen Verbinderanordnung bilden, können billigere Aluminiumkabel benutzt werden, um das teure Kupferkabel zu ersetzen, da der volle elektrische Stromfluß zwischen Kabel und Verbinder ermöglicht wird.

Nachdem der xieibungsschweißvorgang abgeschlossen ist, kann der Grat 90, der während des Schweißvorganges entstanden ist, spanabhebend entfernt werden, um eine glatte Außenfläche herzustellen. Nach Entfernung des Grates 90 sind keine äußeren Merkmale dafür vorhanden, daß zwischen dem Kabel, der Buchse und dem Verbinder eine Schweißverbindung besteht.

Obwohl die vorstehende Beschreibung angibt, daß die Buchse 64 mechanisch auf das Kabel 66 aufgeklemmt wird, während die Teile außerhalb der lieibungsschweißmaschine sind, würde es durchaus möglich und sogar erwünscht sein, mit dem Klemmkräften der Haltevorrichtung die erforderliche Kraft zu erzeugen, mit der die Buchse auf dem Kabel festgelegt wird. Da-

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mit wird ein gesonderter Vorgang zur Befestigung der Buohse auf dem Kabel vermieden.

Die Erfindung ist vorstehend mit besonderem Bezug auf eine
elektrische Verbindereinheit beschrieben worden. Das beschriebene Verfahren und der Gegenstand sind jedoch auch zur Verwendung für andere Materialien und Zwecke geeignet, z.B. der Befestigung eines Auges oder eines Hakenverbinders an einem Stahlkabel.

-Patentansprüche:—

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Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Ansetzen eines Drahtseilkabels an einen Verbinder, daduroh gekennzeichnet, daß das Kabel in das eine Ende einer hohlzylindrischen Buohse eingeführt wird, bis die Endfläche' des Kabels in Flucht mit dem anderen Ende der Buchse zur Bildung einer gemeinsamen ebenen Fläohe liegt, daß die Enden der das Kabel bildenden Drahtseilstränge duroh die ringsum gehende Einfassung durch die Buchse gegen eine radial nach außen gerichtete Bewegung zusammengehalten werden und daß der Verbinder und die Enden der Drahtseilstränge unter einer axialen Belastung zusammengepreßt werden, während sie sich in drehender Reibungsberührung befinden, wodruch die Teile bis auf einen plastischen Zustand erwärmt werden und die ebene Fläche der Buohse und des Kabels an dem Verbinder durch Reibung angeschweißt wird,

2* Verfahren nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß eine radial nach innen gerichtete zusammendrückende Kraft auf die ümfangsfläche der Buchse zur Verringerung von deren ümfangsmaß angewendet und damit das Kabel mechanisch in der Buchse befestigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1-2, gekennzeichnet durch Anwendung des Trägheits-Reibungsschweißverfahrens, bei welchem die zum Schweißen benötigte Energie in sich drehenden Schwungrädern gespeichert wird.

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4, Verfahren nach Anspruch 1-3, daduroh gekennzeichnet, daß die Buchse mit einem Längsschlitz über die axiale Länge der Buchse versehen und die zusammendrückende Kraft durch eine nicht drehende Haltevorrichtung angewendet wird, die einen Teil einer Reibungsschweißmaschine bildet.

5· Mit einem Verbinder versehenes Kabelende, gekennzeichnet durch eine mechanisch auf einem Endabschnitt (80) eines Kabels (66) befestigte Buchse (64), welche die Stränge des Kabels zusammenhalt, und durch einen Verbinder (62), der durch eine üeibungsschweißung an die in gleicher Ebene liegenden Endflächen (84,76) des Kabels und der Buchse angeschweißt ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Kabel, eine Buchse und einen Verbinder aus Kupfermaterial zur Verwendung als elektrische Verbinderanordnung.

7. Anordnung nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch eine elektrische Verbinderanordnung, bei welcher das Kabel, die Buchse und der Verbinder aus Aluminiummaterialien bestehen.

8. Anordnung nach Anspruch 5-7» dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (64) einen Längsschlitz (82) aufweist, der über die Länge der Buchse geht.

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9. Anordnung nach Anspruch 5-8, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen zwischen jedem Drahtende des Kabels und dem Verbinder ('7O) eine metallurgische Bindung besteht.

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