DE2346291A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von leiterverbindungen und leiterendverbindungen durch aufbringen von verbindungsklemmen im schmelz-schweissverfahren - Google Patents

Description

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CLARK, ICEW JERSEY /USA ?Ί/^r?91

Verfahren und Vorrichtimg zum Herstellen von Leiterverbindungen und Leiterendverbindungen durch Aufbringen von Verbindungsklemmen im Schmelz-Schweissverfahren.

Die Erfindimg betrifft allgemein das Anforinen von Klemmen auf Leitungsdrähten und bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Leiterverbindungen und Leiterendverbindungen durch Aufbringen von Verbindungsklemmon im Schmelz-Schweissverfahren auf die zu verbindenden Drähte, vjobei zuerst die Klemme um den Umfang der zu verbindenden Leiter herumgelegt und dann mit dem Umfang derselben verschmolzen wird.

Seit langem sind verschiedene Verfahren zum Herstellen von Leiterklendverbindungen für Leitungsdrähte bekannt. In letzter Zeit hat sich ein grosses Interesse für die Verwendung von mechanischen Kerbverbindern gezeigt, welche bei isolierten Leitern die Isolierung genügend auftrennen und einen elektrisch leitenden Kontakt mit den Leitungsdrähten herstellen. Mit einer in dem US-Patent 3,636,611 beschriebenen Einrichtung wird eine Klemme unter extrem hohem Druck in der Ausnehmung einer Matrize gekerbt.

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Es sind jedoch eine Reihe von technischen Problemen zu lösen» wenn für die Anbringung von Klemmen diese Kerbtechnik verwendet v/erden soll. Da die Verbindung mit kalt gekerbten Metallverbindern hergestellt wird, bleibt allen Teilen ihre Elastizität erhalten, so dass die Klemme bei der Einwirkung von Hitze oder elektrischem Strom bestrebt ist, zu ihrer Ausgangsgestalt zurückzukehren. Erfolgt die Einwirkung mit Hitze auf die Teile während der Benutzung zyklisch, so neigen die zusammengefügten Oberflächen dazu, sich voneinander zu trennen, wodurch die elektrischen und mechanischen Eigenheiten der Verbindung verloren gehen. Hinzu kommt, dass bei der Zusammenfügung.von Magnetdrähten die Orientierung oder Anordnung der Drähte in der Klemme sehr genau vorgenommen werden muss, da sonst eine Abtrennung oder mechanische Schwächung der dünneren Drähte erfolgen kann. Besonders wenn ein dicker oder sehr harter Draht mit einem dünneren oder weicheren Draht verbunden wird, muss der dickere Draht auf dem Boden der Klemme zu liegen kommen. Diese Voraussetzung beeinträchtigt die Arbeitszeit underöffnet die Möglichkeit für Bedienungsfehler,

Eine andere, allgemeine Ausführungsmöglichkeit für die Anformung von Klemmen auf Leitungsdrähten umfasst das Heissverschmelzungsverfahren, bei dem ein isolierter oder bl ii Leiter in eine rohrförmige Klemme eingesetzt wird und mittels eines Paares aktiver, hochwiderstandsfähiger Elektroden eine Erweichung der Teile und eine Verbindung

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der aneinanderliegenden Flächen mittels Adhäsion erfolgt.

Eine Maschine, die nach diesem Verfahren arbeitet, ist in dem US-Patent 3,44i,7o7 beschrieben. Auch diese Maschine und das Verfahren sind nicht frei von Problemen. Da hier eine der Elektroden den Klemmenhalter umfasst, müssen die anliegenden Teile aus nichtleitendem Material hergestellt sein (beispielsweise aus einem Material auf Phenolbasis oder aus einem keramischen Material). Die Bewegung der Elektroden und der die Klemme formenden Vorrichtung in und aus der Arbeitszone kann deren Enden zersplittern oder abrelssen und bildet ein Halterproblem wie auch eine mögliche Komplikation mit der elektrischen Verbindung. Die Formung der Klemme oder des Clips selbst umfasst eine Reihe von Arbeitsgängen zum Zusammenfalten des freien Endes in eine Rohrform rundherum um die Leitungsdrähte. Die Maschine zur Ausführung dieses Verfahrens ist beschränkt auf das Einsetzten des Drahtes von vorn und eignet sich nicht für die Herstellung eines "entgegengesetzten" Verbinders.

Es ist ein Hauptziel dieser Erfindung, eine neue und verbesserte Klemmen-Schmelzverschweissvorrichtung vorzusehen, welche die aufgezeigten Probleme löst und die Nachteile beseitigt. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein neues Verfahren für die Verschmelzung einer Leiterklemme mit den umschlossenen Leitern anzugeben, so dass die elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Klemmenver-

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bindung verbessert werden.

Dieses Ziel soll erfindungsgemäss mit einer Vorrichtung erreicht werden, deren obere Vorrichtung ein abgetrenntes Stück Klemmenband in eine U-förmige Klemme mittels einem Paar entgegengesetzt wirkender Führungen und einem Zentralrahmen formt, welcher die Klemme nach unten auf zwei oder mehrere Drähte aufzieht, die ausgerichtet mit oder in einer Matrizenvertiefung angeordnet sind. Der Rahmen treibt die Klemme in die Aufnahmestellung innerhalb der Matrizenvertiefung, in welcher die Schenkel der Klemme einwärts und aufwärts gebogen werden, um die Leitungsdrähte zu umfassen.

Daraufhin wird nach einer Weiterbildung der Erfindung die obere Vorrichtung nach oben abgezogen,und die Trägerplatte, welche die Vertiefung der Matrize enthält, wird nach unten abgezogen, so dass die Klemme mit den umschlossenen Leitern in einem freien Raum sich befindet. Anschliessend wird ein Paar gegeneinander wirkender Elektroden,vorzugsweise senkrecht zu den Achsen der oberen Vorrichtung ausgerichteten den freien Raum eingeführt, der zuvor von der Matrize besetzt gewesen war, um unter Einwirkung von Hitze und Druck die Klemme mit den Drähten zu verbinden. Danach werden die Elektroden zurückgezogen, und die Matrizenplatte kehrt in ihre Null- oder "vorbereitet" Stellung zurück.

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird nach dem Aufziehen auf die Leitungsdrähte die Klemme in Richtung der

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gegeneinander gerichteten Elektroden im Profil gestreckt. Wenn die Elektroden über die Klemme und die Leitungsdrähte miteinander in Berührung kommen, die letzteren durch die Hitze in den plastischen Zustand umgewandelt und so fest wie möglich zusammengepresst werden, wird die Form des Klemmenprofils senkrecht zur ersten Profilerweiterung gestreckt. Dabei sind die Elektroden mit Abstandsteilen versehen, um einem kleinen Teil des Klemmenmaterials es zu ermöglichen, aus der ausgerichteten Zusammenführungsrichtung der Elektroden herauszufliessen und einen grösseren Druck an die zu verschmelzendenFlächen anzulegen.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung betrifft die Abmessung der Elektrodenflächen, welche mit der Klemme in Kontakt kommen, die kleiner gewählt werden als die beeinflusste Klemmenabmessung, die dafür sorgt, dass die Klemmenenden sich erweitern.

V/eitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen.

Es zeigt:

Fig. 1 die Vorderansicht einer Klemmenbefestigungsvorrichtung;

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Fig. 2 die vergrösserte Teilansicht der Fig. 1 mit dem Vorkerbrad und Antriebsmechanismus;

Fig. 3 eine vergrösserte Teilansicht der Fig.2 entlang der Linie 3-3 mit dem Kerbrad;

Fig. 4 einen vergrösserten Abschnitt entlang der Linie 4-4 mit eine-" Vorkerbuug im Schnitt;

Fig. 5 eine Teilansicht der Fig.2 entlang der Linie 5-5 mit der Antriebsvorrichtung der Kerbvorrichtung;

Fig. 6 eine Seitenansicht der Fig.'! entlang der Linie 6-6 mit vergrösserten Teilen im Schnitt;

Fi'g. 6A einen Schnitt der Vorderansicht der Fig.6 entlang der unterbrochenen Linie 6a-6a;

Fig. 7 einen Längsschnitt der Vorderansicht der Fig.6 mit mehreren Teilen in bewegter Stellung;

Fig. 7A eine Vorderansicht der Fig.7;

Fiß. 8 eine auseinandergezogene Perspektive Ansicht von Teilen der Fig.6 ■
gedrehten Teilen;

Teilen der Fig.6 und 7 mit mehreren um 9o^ü

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Fig. 9 einen Schnitt der Fig.6A entlang der Linien 9-9;

Fig.io eine vergrösserte Teilansicht der Arbeitsstation der Fig.1;

Fig.11 einen Schnitt der Fig.1 entlang der Linie 11-11; Fig.12 eine Vorderansicht der Fig.11;

Fig.13 einen transversalen Schnitt der Fig.12 entlang der Linie 13-13;

Fig.i4-2o die fortlaufenden Arbeitsstufen der Vorrichtung nach den Fig.1-13 und des Verfahrens;

Fig.21 einen Schnitt der Fig.2o entlang der Linie 21-21;

Fig.22 ein anderes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach Fig.21 zum Zusammenfügen der Enden von zwei Leitern, die von vorn und von hinten in die Verschmelzungsstation eingeführt werden.

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Die Fig.1 zeigt eine Klemmen-Schmelverschweissvorrichtung mit einem ortsfesten Gestell 1o und einer auf diesem Gestelle angeordneten Klemmen-Form- und Verschweissvorrichtung 12, die allgemein mit 14 gekennzeichnet sind und aus der unteren Klemraenführung und der Elektrodenvorrichtung 16

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sowie aus der oberen Klemmen-Form-Vorrichtung und dem Rahmen 18 bestehen. Auf bzw. unter dem Gestell 1o ist auch der mechanische Antrieb ¹JiId der Getriebekasten 2o, der Elektrodenspeisungskreis 22 und der Zeitsteuerkreis 24 untergebracht, welcher die Anlegung des Verschmelzungsstromes im Zeitverhältnis zur Bewegung der verschiedenen Teile steuert, wie nachfolgend beschrieben wird. In dem Zeitsteuerkreis 2k können elektrische Stromkreise vorgesehen sein, welche automatisch die elektrische Qualität der Klemmenverbindung prüfen, die in der Schmelzverschweissungsstation 14 hergestellt v/ird und die einen Zurückweisungsalarm für jede Klemmenverbindung auslöst, die einer festgelegten Güte nicht entspricht. Der mechanische Antrieb und die Getriebevorrichtung 2o, die von einem Elektromotor und einem Schwungrad angetrieben werden kann, sowie die Stromversorgung 22 und Steuerkreise 2k können von bekannter Bauart oder ohne Erfindungsmerkmale hergestellt sein. Ihre Erwahnung in der vorliegenden Beschreibung ist für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht unbedingt erforderlich.

Auf dem Gestellrahmen 1o ist auch die Klemmenbandvorratsrolle 26 angeordnet, das aus Kupfer, Alloy oder einem anderen Material bestehen kann, das sich zum Formen und

das als Leitungsklemme eignet. Die Rolle, welche/Klemmenband 26 trägt, sitzt rotierbar auf der Achse 3o, die fest in das Gestell 1o eingesetzt ist. Das Klemmenband 28 wird mit einer Vorratsfördereinrichtung 32 über den Bandführungskanal "5k

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gefördert, der mit der oberen Rahinenvorrichtung 18 in Verbindung steht, wie nachfolgend beschrieben wird.

Bei der Arbeit werden von der Bedienung zwei oder mehrere isolierte und/oder blanke, mit einer Klemme elektrisch leitend zuVerbindende Leiter in die Klemmen-Form- und Schmelzverschweißstation 14 eingesetzt,und durch Bedienung eines Pedals wird ein geeigneter Mechanismus ausgelöst, welcher die Steuerkreise für die Klemmen-Form-Schmelzverschweißstation auslöst. Nach der Auslösung schneidet die obere Vorrichtung 18 eine bestimmte Länge des Klemmenvorratsbandes vom Vorderende ab, das sich in die Vorrichtung erstreckt, und formt daraus einen U-förinigen Rohling oder Clip, welcher von dieser Vorrichtung in die Bodenerweiterung 16 eingeführt wird. Dabei gelangen die Schenkel der Klemme mit der Matrizenplatte in Kontakt, welche sich einwärts auf die Leiter schiebt. Sobald die Klemme die Leiter umfasst, wird der Rammenmechanismus der Vorrichtung 18 und Matrizenplatte 44 der Vorrichtung 16 aus der Klemmen-Formstation herausgezogen, so dass die Klemme mit den darin befindlichen Leitern sich in einem freien Raum befindet und zwischen einem Paar gegeneinander gerichteter Elektroden in der Vorrichtung 16 zu liegen kommt, welche die Klemme mit der darin befindlichen Leitergruppe unter gesteuerten Druck- und Temperaturbedingungen verschweissen. Die Leiter können isoliert oder blank sein und, wie erwünscht, einen Draht oder eine Litze darstellen. Bei der Schmelzverschweissung wird mittels

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der Elektroden die Isolierung abgebrannt, um die elektrische Integrität der Verbindung zu vergrössern. Durch die Zusammenfügung der Klemmenteile mittels eier Elektroden verlieren die einzelnen Teile ihre eigenen metallischen Eigenheiten, so dass eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften der Klesimenverbinäung rächt auftritt. Nutzen und Vorteile der Schmslzverschweissung von elektrischen Klemmen können allgemein auch in dom Artikel ve.α Allan Warner "Commutator Schmelzverschweissung" in IEEE, Pub. No. 69C33-EI, Heft No. 7"C3B EI-34 vom 2o.9.71 nachgelesen werden.

Nach beendeter Schraelzverschwe.:.:^so;:aration_f wenn die Elektroden ir; der Vorrichtung Io zurückgezogen sind und dieVorratsband-Vorschubvorrichtung 32 eine vorbestircmte Klemmenbandlänge 2Q in die ooere Vo::ri·.u-i.ung ''8 eingeschoben hat, entnimmt die Bedienung die fertige Klemme, löst das Bedienungspedal oder gibt es frei, und die Maschine ist für die nächste Klemmenverschweissungsopernei on vorbereitet.

Die Fig. 2 bis 5 zeigen den Antrieb 32 der Klemmenbandvorratsrolle, welcher die Antriebsrollen 34a und 36 umfasst, die entsprechend auf den Antriebswellen 38 und Ao angeordnet sind. Auf den Wellen 33 und 4o sind auch die Zahnräder 42 und 44 mit den Stiften 46,48 entsprechend verstiftet im.* stehen miteinander im Eingriff. Dabei ist die Welle 38 mechanisch mittels einer geeigneten Einrichtung (nicht dargestellt) an eine mechanische A/ic: J.ebs- und Getriebe-

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vorrichtung angekoppelt, viel ehe s die Welle 38 im Uhrzeiger entgegengesetzten Sinn um 36o° dreht, v/ie Fig.2 zeigt. Gleichzeitig wird dabei über die Zahnräder 42 und 44 die Welle 4o und das Antriebsrad 36 im Uhrzeigersinn um eine volle Umdrehung angetrieben. Die Räder 34 und 36 sind so ausgebildet, dass sie beide mit dem Vorratskiemmenband nur dann in Kontakt stehen, wenn dieses zwischen ihnen mit einer Länge transportiert wird, die von dem Kreisbogen 37 auf dem Rad 36 bestimmt ist. Die Länge des Kreisbogens 37 ist im wesentlichen genau so lang wie die Grosse des Vorratsbandes, die durch den Führungskanal 34 geführt wird, v/obei d;r Start des Vorratsbandvorschubs abhängig ist von der Einstellung des Winkelverhältnisses zwischen den Rädern 34a und 36.

Direkt oberhalb der Antriebräder 34a und 36 ist eine Vorratsband-Krebvorrichtung 5o angeordnet, welche die Fläche der Vorratsklemme mit runden Eindrücken oder Kerben versieht, wie Fig.4 zeigt. Die Vorrichtung 5o umfasst ein Paar kontinuierlicher Kerbrolien 52,54, die ausgerichtet in einer Ebene angeordnet sind, die senkrecht zur Bandebene 28 verläuft. Die Rolle 52 sitzt rotierbar auf dem Achsstift 53 in dem Block 55, der in dem Gehäuse 56 angeordnet ist (Fig.3). Desgleichen ist in dem Gehäuse 56 der Block 57 angeordnet, in dessen Ausschnitt die Rolle 54 auf dem Achsstift 58 rotierbar ist. Der Blcok 57 liegt angepresst und ausgerichtet an dem Block 55, wobei die Rolle 52 an dem Vorratsband

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anliegt und gegenüberliegend die Rolle 54 mit einem Druck wirksam ist, der von der einstellbaren Druckbolzenvorrichtung 59 zur Verfügung gestellt wird, welcher auf die Wand einwirkt, die an dem Gehäuse 56 befestigt ist.

Ale Klemmen-Vorratsmaterial kann Jedes geeignete Material wie Kupfer, reicher Messing, rostfreier Stahl oder eine Nickelverbindung verwendet werden. Als Beispiel kann eine Breite von 3»81 mm für eine Vorratsklemme angenommen werden.

Wie die Fig.6 bis 8 zeigen, umfasst die obere Vorrichtung einen Gehäusekasten 62, der an dem ortsfesten Gestell 1o befestigt ist. Der Gehäusekasten 62 umschliesst einen Raum 64, in dem eine exzentrische Antriebsvorrichtung 66 gelagert ist und einen unteren Führungεschlitz 68, in welchem eine Ambossvorrichtung 7o angeordnet ist, die weiter unten beschrieben wird. Ausserdem umfasst das Gehäuse 62 noch einen länglichen Rechteckblock 72, der mit der vorderen Gehäuseabdeckung zusammenwirkt und einen vertikelenGleitweg für die Führungsträgervorrichtung 76 und die Ranraeneinrichtung 78 bildet. Ein Schneidblock 8o ist an dem Gehäuse 68 angrenzend an dessen Boden als Gleitweg befestigt und trägt das Schneide-Führungsteil 82, das sich in den Boden des Gleitweges erstreckt. Der Schneidblock 8o ist auch mit dem Vorratsklemmen-Transportkanal 84 versehen, der in den Fig.6A und 7A veranschaulicht ist und mit dem Kanal 34 (Fig.2) in Verbin-

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dung steht. Das erhaltene Klemmenvorratsband 28 wird über den Kanal 84 und dessen Ausgang 86 quer zum Gleitweg ausgeworfen. Die Exzentereinrichtung 66 wird mit der Welle 88 angetrieben, die mit dem mechanischen Antriebs- und Getriebekasten 2o verbunden ist und nach dem Einschalten im Uhrzeigersinn um 18o° und anschliessend in entgegengesetzter Drehrichtung bis zur Ausgangsposition gedreht wird, wie mit Fig.6A und 7A dargestellt ist. Die Exzentervorrichtung 66 umfasst das Antriebsrad9o, das koaxial mit der Welle 88 angeordnet ist und den Antriebsstift 92 dreht, der sich nicht koaxial mit der Achse des Rades 9o, sondern mit einem vorbestimmten Abstand davon entlang der Achse des Gleitweges erstreckt. Eine Ramm-Vorrichtung 78 wird in dem Gleitweg für die vertikale Pendelung gehalten und angetrieben mit dem Ramm-Antriebsglied 54, das am oberen Ende mit einer öffnung

96 für die Aufnahme des Antriebsstiftes 92 versehen ist und am Boden eine öffnung 98 für den Stift 99 aufweist, der an der Ramm-Vorrichtung 78 befestigt ist. Der Führungsträger 76 wird ebenfalls für die vertikale Pendelung innerhalb des Gleitwegs mit der Verkleidung 74 und dem Gehäuse 62 gehalten. Der zweite Führungsträger 76 wird von dem Führungsträgerglied

97 angetrieben, der mit einer Bodenöffnung 95 versehen ist, in welche der Stift 92 eingreift und der mit einer oberen öffnung 93 versehen ist, in welche der an dem Träger 76 befestigte Stift 91 eingreift.

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Der Boden des Trägers 76 bildet ein Paar Montagekanäle 11, 13, die mit darin befestigten linken und rechten Führungen 15,17 entsprechend versehen sind. Die rechte Führung 17 umfasst einen länglichen, vertikalen Kanal 19 mit einem Profil, das zu dem Profil des vorstehenden Teiles 82 des Schneidblocks 8o komplementär ist, so dass die Bodenkante der Führung 17 im Zusammenwirken mit der Bodenfläche der öffnung 86 des Schneidblocks 8o als Schneidfläche wirksam ist. Die Führungen 15 und 17 sind ausserdem mit einwärts eingeschnittenen Kanälen 21,23 versehen, die zur Aufnahme der Ramme 25 der Ramm-Vorrichtung 78 dienen.

Wie aus den Fig. 6 und 7 zu ersehen ist, trägt der Stift rotierbar die Ambossvorrichtung 7o, die mit der. Feder 29 vorgespannt an dem Anschlag 31 des Gehäuses 62 gehalten wird. In der mit Flg.6 gezeigten Position erstreckt sich der Amboss 31 in den Gleitweg ausgerichtet mit der Bodenkante der Ramme 25. Die Vorrichtung 7o umfasst auch noch eine. Nockeneinrichtung 33, die sich in die Längsebene der linken Führung 15 erstreckt. Die Führung 15 ist mit einem Ansatz versehen, der mit der Nocke 33 zusammenwirkt, wenn die Vorrichtung 76 nach unten sich bewegt hat, so dass dadurch die Vorrichtung 7o im Uhrzeigersinn gegen die Wirkung der Feder 29 verschwenkt wird und den Amboss 31 aus der Ebene des Gleitweges zieht, wie aus Fig.7 zu sehen ist.

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Bei der Arbeit wird das Klemmenvorratsband in dem Kanal 84 transportiert bis eine vorbestimmte Länge aus dem Ausgang vorsteht und direkt über dem Amboss 31 liegt. Das Band gelangt in die vorbereitende Stellung im Ergebnis des letzten Arbeitsganges nach der Maschinenbetätigung» Nach dem Ingangsetzen der Vorrichtung 18 beginnt der Antrieb 9o zu rotieren aus der in Fig.6 gezeigten Stellung und treibt die Ramme und den FUhrungsträger mittels der Arbeitsglieder 94 und 97 entsprechend an. Durch deren entsprechende Start-Winkel Stellungen und deren Verhältnis zu dem Stift und der Achse des Antriebes 88 besitzt der FUhrungsträger 76 einen grösseren Ahfangs-Abwärtslauf pro Rotationswinkelgrad der Scheibe 9o als dies bei der Ramm-Vorrichtung 78 der Fall ist» Andererseits, wenn die Antriebswelle 88 sich ihrem 18osten Halbzyklus-Winkelgrad nähert, hat die Ramm-Vorrichtung eine grb'ssere Abwärtslauf-Winkelgeschwindigkeit als der Führungsträger pro Rotations-Winkelgrad des Antriebsrades 9o. Daher bewirkt das Zusammenwirken der Vorrichtungen nach Fig.6A und 7A, dass die Führungen 15 und 17 zuerst abgesenkt werden, um ein Ende des Vorratsbandes 28 abzutrennen, das in deren Gleitweg sich befindet und dann nach unten weiterleiten, um das abgetrennte Ende des Vorratsbandes weiter nach unten zu transportieren, entweder über die eine oder die andere Seite des Ambosses 31, bevor die Ramme 25 eine erkennbare Abwärtsbewegung ausführt. Wenn die Vorrichtung 76 in ihrer Abwärtsbewegung fortfährt, wirkt der Ansatz 35 auf den Anschlag 33 ein, so dass der Amboss 31 aus der Ebene des Gleitweges

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gebracht und die U-förmige Klemme sicher zwischen der linken und der rechten Führung 15»17 gehalten wird. Nachdem das Segment nun über die Leiter in die Matrize eingeführt ist, wie weiter unten beschrieben wird, beginnen die Vorrichtungen 76 und 78 wieder in ihre Ausgangsstellungen durch den Rücklauf der Welle 88 zurückzukehren und setzen diesen Weg fort, bis alle Einrichtungen die Null- oder Vorbereitungsstellung wieder erreicht haben, wie mit Fig.6 gezeigt ist.

Die Bodeneinrichtung (Fig.11,12,13) enthält die Klemmenformungsmatrize 41, die vertikal bewegbar in dem Rahmen 1o gelagert und vertikal mit der Ramme 25 ausgerichtet ist. Die Formungsmatrize 41 umfasst die Matrizenplatte 43» die eine aufrechte Ausnehmung besitzt und abnehmbar an der Matrizenplatte befestigt ist, wie nachfolgend beschrieben wird. An den Schneidklingenträgern 49 ist abnehmbar eine Schneide 47 befestigt, wobei der Schneidklingenträger unabhängig eine vertikale Auf- und Abwärtsbewegung hinter der Trägerplatte ausführen kann. An dem Rahmen 1o sind im festen.Verhältnis ein Paar Führungsblöcke 51 und 53 befestigt, die als Gleitweg für die Träger 45 und 49 dienen. Für den Fall, dass es erwünscht ist, die von vorn und rückwärts in die Matrizenplatte 43 eintretenden Leiter zu verbinden, wird die Schneide 47 entfernt, so dass keine Schneidoperation stattfinden kann, wenn der Schneidklingenträger 49 nach oben bewegt wird. Die Leiterführungsplatte 111 ist an dem Rahmen 1o befestigt und bewirkt die Schliessung der Front-

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seite der Matrizenplatte 42, um den Stift 61 festzuhalten. Sie ist auch mit einem oberen Teil versehen, das eine V-förmige Nocke 113 aufweist, die an die Vertiefung angrenzt, Die Nocke 113 zeigt der Bedienung an, wohin die Leiter gebracht werden , und sie bewirkt auch, dass die Leiter genau ausgerichtet in der Vertiefung der Matrize gehalten werden.

Wie Fig.12 zeigt, ist die Nockenplatte 55 horizontal verschwenkbar und mit Matrizen-Nockenschlitz 57 und dem Messer-Nockenschlitz 59 versehen. Die Träger 45 und 49 werden von den Stiften 61 und 63 entsprechend getragen, die ihrerseits in den Rollen 65 und 67 angeordnet sind, die sich den Nockenschlitzen 57 und 59 bewegen. In der Null- oder Klammerbildungsstellung nimmt die Nockenplatte 55 die mit Fig.12 gezeigte Stellung ein, in welcher der Matrizenträger 45 in Arbeitsstellung sich befindet. Nach einer linksseitigen Verschiebung der Platte 55 wird die Rolle 57 mit dem Nockenschlitz 59 nach oben gehoben. Die Rolle 65 Qedoch verbleibt auf dem gleichen Niveau infolge der horizontalen Ausbildung des Schlitzes 57. Die LinksverSchiebung der Platte 55 besorgt nachfolgend die Ramme 25, wenn diese ihre unterste Stellung erreicht. Die Schneidklinge 47 bewegt sich aufwärts,um das vorstehende Ende der Leiter in Zusammenarbeit mit der rückwärtigen Kante der Ramme 25 abzutrennen, die als Schneide wirkt. Danach wird die Platte 55 nach rechts bewegt und der Träger 49 in die mit Fig.12 gezeigte

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Stellung abgesenkt. Bei dieser Bewegung werden auch die Träger 45 und 49 unter der Steuerung der Schlitze 57 und 59 abgesenkt. Auf diese Weise werden die Matrizenplatte 43 und die Schneidklinge 47 aus der Formgebungs- und Schmelzverschweissungsstation herausgezogen, wenn die Ramme 25 und die Führungen 15 und 17 nach oben herausgezogen werden, wie folgend beschrieben wird.

Die Bewegung der Platte 55 steuert und führt aus ein Hebelarm 69, welcher von der Antriebs- und Getriebevorrichtung mittels einer geeigneten mechanischen Kupplung beaufschlagt wird. Dieser Arm ist seinerseits mit der Platte 55 mittels eines Verbindungsgliedes verbunden, dessen Länge mit der . Mutter 73 eingestellt werden kar.n. Ein Elektrodenpaar 75 und 77 ist mit einem Ausgangsabstand auf einer Seite der Klammerbildungsstation abnehmbar an dem entsprechenden linken und rechten Elektrodengleitträger befestigt und horizontal auf dem Rahmen 1o bewegbar. Jede Elektrode besitzt vier Elektrodenflächen, an Jeder Seite iarer quadratischen Form eine. Nach Abnutzung oder Zerstörung einer Elektrodenfläche steht eine neue durch einfaches Drehen der Elektrode um 9o° zur Verfügung. Jede Elektrode ist aus einem geeigneten Material hergestellt. Wenn das Vorratsklemmenband 20 aus weichem Material besteht, wie beispielsweise Kupfer, bestehen die Elektroden aus einem härteren Material und umgekehrt, wenn die Elektroden aus einem weichen Material bestehen, wird das Material für das Klemmenbend härter gewählt. In dem beschrie-

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benen Ausführungsbeispiel wird die Verwendung von hochwiderstandsfähigen, d.h. harten Elektroden angenommen. Die horizontale Bewegung des Gleiters 79 wird mit dem Gleiterblock 83 gesteuert, der mit dem Gleiter 79 verbunden ist und einen Schlitz 85 zur Aufnahme des Stiftes 87des exzentrischen Antriebsrades 89 besitzt. Der Gleiter 81 ist mit dem hinteren Gleiterblock 1o1 verbunden, welcher einen Schlitz 1o3 für den zweiten Stift 1o5 des exzentrischen Antriebsrades 89 aufweist. Ausserdem ist mit dem Block 1o1 ein Kontaktschalter verbunden, welcher die Anlegung des Schmelzstromes steuert. Die Anpressungskraft der Elektroden während der Verschmelzungsoperation wird gesteuert mit der Mutter 1o7 durch Einstellung der Federspannung auf dem Verbindungsglied 1o9.

Der exzentrische Antrieb 89 wird mit der Antriebswelle 1o6 betätigt, welche mit dem Getriebe 2o auf geeignete Weise verbunden ist (nicht dargestellt). Nach der Betätigung wird der exzentrische Antrieb 89 zuerst im Uhrzeiger entgegengesetzten Sinn gedreht (Fig.12), um die Elektroden 75 und 77 gegeneinander zu bewegen und die Verbindungsklemme und die Leiter zusammenzupressen, wie nachfolgend beschrieben wird. Nach dem Aufbau eines vorbestimmten Druckes auf der Gleitfeder wird der Schalter auf dem Kontakt wirksam und der Stromfluss beginnt. In der festgelegten Zeit werden Schmelzstrom-Intervalle unter der Steuerung des Zeitsteuerkreises

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24 den Elektroden zugeführt. Nach vollständiger Beendigung der Verschmelzungsoperation dreht sich der Antrieb 89 im Uhrzeigersinn und zieht die Elektroden 75 und 77 voneinander ab in die mit Fig.12 gezeigte Stellung. Danach wird der Arm 69 wirksam und bringt die Platte 43 in die Klemmenformungsstation, und zwar in die mit Fig.12 dargestellte Vorbereitungsstellung.

Nach Fig.io und den Fig. 14 bis 21 haben die betreffenden Teile vor der Betätigung die in Fig.i4 gezeigte Stellung eingenommen. Nach Betätigung der linken und der rechten Führung 15,16 nach unten, um das vorgeschobene Ende des Klemmenvorratsbandes 28 abzutrennen und bei der Weiterbewegung nach unten, um die abgetrennte Klemme in die Klemmenform über dem Amboss zu pressen (auf Fig.15,i6), folgt die Ramme 25 unmittelbar der Bewegung der Führungen 15 und 17, wenn die Vorrichtung nach unten sich bewegt. Wenn diese Bewegung ausgeführt wird, greift ein Ansatz an der Führung 17 an den Anschlag 33 an und zieht den Amboss 31 aus dem Gleitweg. Die Ramme und die Führungsvorrichtung setzen ihren Weg nach unten fort bis die Führungen 15 und 17 fast die obere Fläche der Matrizenplatte erreichen, wobei der Abstand beispielsweise o,o5 mm beträgt.

Die Ramme setzt dann ihre relative Abwärtsbewegung fort und treibt die freien Enden der Klemmen 28a in Kontakt mit der gebogenen Seite des Bodenteils der Matrizenausnehmung.

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In dieser Zeit ist die Auswärtsbewegung des Seitenteils der Klemme 28a auf die Führungen 15 und 17 beschränkt. Die Ramme 25 setzt ihre Bewegung fort bis sie die in Fig.17 gezeigte Stellung erreicht hat, in welcher die Klemme 28a eingeschlossen und um die Leiter herumgepresst ist. In diesem Fall ist die Klemme noch keine Endklemme und die Klemmenformvorrichtung keine EndklemmenherStellvorrichtung, Hierzu bedarf es noch einer Klemmenkerbung.

Wenn eine Kerbung erwünscht ist, bewegt die Schneide 47 die Rückseite der Platte 43 weg und trennt mit der Rückseite der Ramme 25 ab (Fig.18). Danach werden die Ramme 25 und die Führungen 15 und 17 nach oben und die Matrizenplatte und der Schneidklingenträger nach unten abgezogen, so dass die Klemme mit den Leitern freiliegt und von den Elektroden erfasst werden kann. Es ist zu beachten, dass das allgemeine Profil der Klemmenverbindung mit den Leitern vor der Verschmelzung in der horizontalen Ebene länglich ist (Fig.19). Wenn die Elektroden die Klemme erfassen, schmilzt durch die Anwendung des Verschmelzungsstromes bzw. der dabei auftretenden Hitze die Isolierung der isolierten Leiter mindestens soweit ab, dass eine gute elektrische Verbindung hergestellt werden kann und die Klemme und die Leiter in ihren plastischen Zustand überführt werden. Wenn die Verschmelzung beginnt, dienen die Furchen oder Kerben der Klemme 28a als Hitzesammler, wenn Strom durch die Klemme 28a fliesst.

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Die Wärmekonzentration in den Furchen und Kerben wird auf die Isolierung übertragen und brennt diese ab, so dass die Oberfläche der Kerben auf den blanken Drähten aufliegt. Durch die nun einsetzende Druckanwendung tritt die Kerbenoberfläche mit der Drahtoberfläche in Kontakt und leitet den Strom in den Draht. Eine weitere Aufgabe der Kerben besteht darin, dass sie während der Verschmelzung in die erweichte Oberfläche des Drahtes getrieben werden, wenn letzterer sich im plastischen Zustand befindet. Nach dem Abkühlen und Aushärten des Drahtes und der Klemme erhöhen die Kerben die mechanische Integrität der Klemme durch Einführung aller verschmolzenen Flächen in den Widerstand gegen eine Längsverschiebung zwischen Klemmeund den Drähten. Bei der Verschmelzung werden durch die Anwendung des Elektrodendruckes die Klemmen und Leiter zusammengepresst in Richtung ihres früheren länglichen Profils, so dass eine Rückdrückung der inneren Leiter und der Klemme entlang der neuen Druckrichtung erfolgt. Da Druck- und Hitzeanwendung fortgesetzt werden, wird die Klemme veranlasst, ein längliches, vertikales Profil einzunehmen, wie es Fig.2o zeigt. Um eine grössere Wirksamkeit nach der Druckanlegung zu erreichen, sind zwischen den Elektroden Zwischenräume vorgesehen, welche die Bildung von kleinen Wulsten ermöglichen und mit den Bezugsziffern 12o und 122 gekennzeichnet sind (Fig.2o). Auch die Kontaktflächen der Elektroden sind bogenförmig ausgebildet, um die Druckkräfte auf eine gemeinsame Mittelzone zu richten.

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Wie Fig.21 zeigt, ist dio Dicke der Elektroden, die mit der Klemme in Kontakt kommen, geringer als die Dicke der Klemme (beispielsweise 2,28 mm).Ausserdem erfassen die Elektroden die Klemme an dem freien Ende, das die eingeschlossenen Leiter umgibt, und ermöglichen so dem anderen Ende, das sie umschliesst, dass es sich,wie mit Bezugsziffer 124 in Fig.21 gezeigt, ausweiten kann. Dies ist dadurch möglich, weil die Drähte ohne abisoliertes oder abgeschnittenes Klemmenende in unterschiedliche Richtungen sich ausdehnen.

Während der Verschmelzungsoperation werden automatische Kontrollkreise innerhalb des Steuerkreises 24 wirksam und führen eine automatische Kontrolle durch Abtasten des Sekundärstromes aus. Diese Kontrolle kann die Eigenschaften oder die Qualität des verschmolzenen Materials, die Zeit der Anlegung des Spitzenstromes und die Änderung in der Elektrodenqualität betreffen, so dass, wenn die Eigenschaften des Sekundärstromes unter einen vorgeschriebenen Wert absinken, eine Alarmquelle eingeschaltet wird, die anzeigt, dass Korrekturmaßnahmen oder Schritte vorzunehmen sind.

Wenn eine Klemmverbindung in der Mitte eines Leiters mit beiden ausgeweiteten Enden der Klemme ausgeführt werden soll, werden die Elektroden 75 und 77 durch die Elektroden 128 und 13o (Fig.22) ersetzt. Diese Elektroden sind so ausgebildet, dass sie die Klemme 28a in der Mittelzone erfassen und mit den umfassten Drähten verschmelzen. Dabei werden beide Enden der Klemme 28a ausgeweitet, wie die Figur zeigt.

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Wie oben beschrieben wurde, wird die Schneidvorrichtung zurückgezogen, wenn eine derartige Klemmenverbindung hergestellt wird. Es ist zu beachten, dass die Ausrichtung und Bewegung der Teile in der oberen Vorrichtung 18 und in der unteren Vorrichtung in einer gemeinsamen (vertikalen) Ebene erfolgt, wodurch es der Bedienung ermöglicht wird, von beiden Seiten dieser Ebene Drähte einzusetzen.

Es ist offensichtlich, dass das erfindungsgemässe Verfahren und die als Ausführungsbeispiel beschriebene Vorrichtung einen grossen Nutzen bei der Herstellung von Klemmverbindungen mit isolierten und blanken Leitern bringt und Aluminium-Stahl-Kupfer-Alloys oder irgend ein anderes Leitermaterial mit jeder Form oder Formenkombination zu verbinden gestattet (beispielsweise mit einem Durchmesser gemäss 45 = o,oo55 - o,15o der US-Drahtstandardlehre oder noch grosser).

Es ist auch offensichtlich, dass verschiedene Änderungen an den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung vorgenommen werden können, ohne von dem Geist und dem Umfang der Erfindung abzuweichen, da jede Form von Klemmenverbindungen durch die richtige Wahl der Elektrodenkontaktfläche ausgeführt werden kann.

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Claims (16)

*■ 25 - Patentansprüche

1) Verfahren zur Herstellung von elektrischen Verbindungen zwischen zwei oder mehreren Leitern mit Hilfe einer Verbindungsklemme,

dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsklemme (28a) um die Leiterdrähte herum derart geformt wird, dass die Klemme und die Drähte ein in einer Richtung längliches Profil aufweisen, dass Hitze und elektrischer Strom an die Klemme und die Drähte angelegt wird, der ausreicht, um dieselben zu erweichen, dass die Klemme und die Drähte zusammengepresst und unter gesteuertem Druck verschmolzen werden, der bewirkt, dass ein Teil der Klemme und der Drähte ein Profil annimmt, das im allgemeinen im Verhältnis zu der zuerst genannten Richtung senkrecht gestreckt ist.

2) Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass nach dem anfänglichen Einwirken mit Hitze und elektrischem Strom auf die Drähte die Hitze und der elektrische Strom auf vorbestimmte Zonen konzentriert wird.

3) Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Druck auf weniger als auf die volle Länge der

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Klemme (28a) eingewirkt wird, so dass wenigstens ein Ende (124) der Klemme, durch das sich Drähte erstrecken, aufgeweitet wird.

4) Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Druck auf weniger als auf den vollen Umfang der Klemme (28a) eingewirkt und dadurch ermöglicht wird, Klemmenmaterialwulste an der Klemme auszubilden.

5) Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4 mit einem Gestellrahmen und einer von diesem getragenen Matrizenplatte, die eine offene Vertie- fung für die Aufnahme von zwei oder mehr Drähten aufweist, wenn sie sich in der Arbeitsstellung relativ zum Gestellrahmen befindet, und mit einer Rammvorrichtung, die mit der Vertiefung der Matrize ausgerichtet angeordnet ist für die Aufnahme und Bewegung eines U-förmigen Teiles des Klemmenmaterials in Richtung auf die Vertiefung, wobei die Schenkel des U-förmigen Teiles auf die Formfläche der Vertiefung gerichtet sind, die eine Ramme umfasst, welche die Klemmenschenkel in die Formungsfläche der Vertiefung zur Formung einer Klemme über den Drähten hineinpresst, und die eine weitere Vorrichtung zum Zurückziehen der Rammvorrichtung aus der Arbeitslage in der Vertiefung besitzt, wenn die Verbindungsklemme ausgebildet und über den Leiterdrähten geformt ist,

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gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (55) zum Zurückziehen der Matrizenplatte (41,45) von der Betätigungsstellung der Matrizenvertiefung nach dem Formen einer Verbindungsklemme auf den zu verbindenden Leitern,durch ein Elektrodenpaar (75,77) und eine Vorrichtung (89) zum Bewegen der Elektroden in die Arbeitsstellung der Matrizenvertiefung, wenn die Rammvorrichtung (25) und die Matrizenplatte (41,45) zurückgezogen sind, um Hitze, elektrischen Strom und Druck der Verbindungsklemme (28a) und den umschlossenen Leiterdrähten zuzuführen, die zusammengepresst sind und deren Kontaktflächen dabei verbunden werden.

6) Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Rammvorrichtung (25) und die Matrizenplatte (41, 45) gegenseitig ausgerichtet und in einer gemeinsamen Ebene bewegbar sind, und dass die Elektroden (75,77) durch die Arbeitsstellung der Matrizenvertiefung ausgerichtet und in einer gemeinsamen Ebene bewegbar sind, wobei die Elektroden an entgegengesetzten Enden der Arbeitsstellung der Matrizenvertiefung voneinander mit Abstand angeordnet sind.

7) Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (75,77) auf einer Strecke bewegbar

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sind, die im allgemeinen senkrecht zur Bewegungsstrecke der Matrizenplatte (41,45) verläuft.

8) Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Rammvorrichtung (25) und die Matrizenvertiefung so ausgebildet sind, dass sie die Verbindungsklemme (28a) und das damit umgebene Leitergebilde in ein in einer Richtung längliches Profil formen, das auf die Bewegungsstrecke der Elektroden (75,77) ausgerichtet ist, wobei die mit der Verbindungsklemrae in Kontakt stehenden Flächen der ELektroden so ausgebildet sind, dass sie die Verbindungsklemme und die umschlossenen Leiter zu einer Gestalt formen, die allgemein senkrecht im Verhältnis zu der erwähnten Bewegungsstrecke verläuft.

9) Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (75,77) mit einer Vorrichtung (89) gegeneinander bis auf einen vorbestimmten Abstand (12o, 122) bewegt werden, so dass es einem Teil des erweichten Klemmenmaterials ermöglicht wird, in den Elektrodenzwischenraum einzudringen und den Druck auf die umschlossenen Leiter und die Innenfläche der Verbindungsklemme zu verstärken.

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10) Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen der Elektroden (75,77) so geformt sind, dass das Klemmen- und Leitergebilde zu einer schmalen Abmessung relativ zum Abstand von mindestens einem der offenen Klemmenenden gepresst wird.

11) Vorrichtung nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schneidvorrichtung (47) zum Abschneiden der auf der Rückseite aus der Matrizenvertiefung vorstehenden Leiter vorhanden ist, und dass die Kontaktflächen der Elektroden (75,77) so ausgebildet sind, dass sie die schmale Abmessung der Klemme in der Nähe ihres Endes beim Zusammenpressen erzeugen.

12) Vorri chtung nach Anspruch 1 ο, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen der Elektroden (75,77).so ausgebildet sind, dass sie die Klemme in der Mittelzone zusammenpressen, wobei beide Klemmenenden aufgeweitet verbleiben.

13) Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass am Gestellrahmen (io) eine Führung (51,53) befestigt

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ist, welche eine Nockenplatte (55) umfasst, die die Leiterdrähte relativ zur Arbeitsstellung der Matrizenvertiefung aufnimmt und hält.

14) Verbindungsklemme zum Verbinden von zwei oder mehr Leitungsdrähten durch Formung einer Klemme (28a) um die Leitungsdrähte herum, so dass die Klemme und die Leiter ein Gebilde mit länglichem Profil in einer Richtung bilden, und durch Anlegung von Hitze und elektrischem Strom mit einer ausreichenden Stärke, um die Klemme und die Leiter über die Elastizitätsgrenze hinaus zu erweichen, und durch Zusammenpressen der Klemme und der Leiter zum Zwecke der Verschmelzung ihrer Kontaktflächen im erweichten Zustand und Steuerung des Druckes so, dass ein Teil des Klemmen- und Leitergebildes in einer Richtung gstreckt werden, die im allgemeinen senkrecht zu der erstgenannten Richtung verläuft.

15) Verbindungsklemme nach dem Verfahren des Anspruchs 14, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst eine Klemm mit ineinandergreifender Verbindungsnaht geformt und wenigstens ein Kontaktteil der Nahtenden miteinander verschmolzen wird, wenn die Verbindungsklemme erhitzt und im erweichten Zustand zusammengepresst wird.

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16) Verbindungsklemme nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemme so zusammengepresst wird, dass eine teilweise Wulstbildung in Längsrichtung während des Zusaimnenpressens entsteht.

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