DE2346291B2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer elektrischen verbindung zwischen zwei oder mehreren leiterdraehten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen zwei oder mehreren Leiterdrähten, bei dem an der Verbindungsstelle eine Hülse um die nebeneinanderliegenden Drähte geformt und Wärme zugeführt wird, sowie eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.

Seit langem sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Klemmverbindungen für Leitungsdrähte bekannt. Dazu gehören Kerbverbindungen, die bei isolierten Leitern die Isolierung auftrennen und einen elektrisch leitenden Kontakt mii den Leitungsdrähten herstellen. So wird gemäß US-PS 36 36 611 eine Klemme unter hohem Druck in der Ausnehmung einer Matrize gekerbt. Da die Verbindung kali hergestellt wird, bleibt jedoch allen Teilen ihre Elastizität erhalten, so daß die Klemme unter der Einwirkung von Wärme bestrebt ist, zu ihrer Ausgangsgestalt zurück zu kehren. Erfolgt Jie Einwirkung von Wärme zyklisch, so neigen die Oberflächen dazu, sich voneinander zu trennen.

I.

Hinzu kommt, daß die Orientierung oder Anordnung jer Drähte in der Klemme sehr genau vorgenommen werden muß. Besonders wenn eil; 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 Bedingung verlängert die Arbeitszeit und eröffnet die Möglichkeit für Bedienungsfehler.

Eine andere Möglichkeit für die Anformung von Klemmen an Leitungsdrähten ist das Verschmelzungsverfahren, bei dtm ein isolierter oder blanker Leiter in eine rohrförmige Klemme eingesetzt wird und mittels eines Eiektrodenpaares eine Erweichung der Teile und eine Verbindung der aneinanderliegenden Flächen erfolgt. Eine Maschine für dieses Verfahren ist ebenfalls bekannt (US-PS 34 41 707). Auch hier treten jedoch Probleme auf. Insbesondere ist die Kontakigiite häufig nicht ausreichend. Da bei der Maschine eine der Elektroden der Klemmenhalter bildet, müssen die anliegenden TeUe aus nichtleitendem Material hergestellt sein, das bei einer Bewegung der Elektroden und der die Klemme formenden Vorrichtung in und aus der Arbeitszone leicht bricht oder abreißt. Die Drähte können außerdem nur von vorn und nicht von beiden Seiten in die Klemme eingesetzt werden.

Es ist auch bereits bekannt (US-PS 30 20 333), zur Herstellung einer Verbindung zwischen Drähten aus unterschiedlichen Metallen, insbesondere Kupfer und Aluminium, eine Hülse aus Aluminiumblech um die beiden Drähte zu legen und dann an einem Ende zusammen mit den beiden Drahtenden aufzuschmelzen, derart, daß eine Schmelzperle entsteht. Die Hülse hält lediglich die beiden Drähte zusammen und steuert Material zur Schmelze bei. Ein Preßvorgang findet nicht statt. Bei einer solchen Verbindung treten Probleme metallurgischer Art sowie Nachteile für eine schnelle Massenfertigung auf.

Schließlich ist auch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen Kupfer- und Aluminiumteilen, insbesondere einem Aluminiumdraht, und einer Anschlußhülse aus Kupfer bekannt (US-PS 35 66 008). Dabei wird der Draht zur Herstellung der Verbindung in einen rohrförmigen Hohlraum eingeführt, der mit öffnungen versehen ist. Dann bringt man das Aluminium zum Schmelzen, so daß es unter Anwendung von Druck durch die öffnungen austritt.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung elektrischer Verbindungen anzugeben, bei dem ohne Aufschmelzen der Leiterdrähte eine zuverlässige und dauerhafte Verbindung und Kontaktherstellung in Massenfertigung schnell und sicher hergestellt werden kann. Darüber hinaus will die Erfindung Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens angeben.

Zur Lösung der Aufgabe geht die Erfindung aus von v-, einem Verfahren der eingangs genannten Art und ist dadurch gekennzeichnet, daß an der Verbindungsstelle die Hülse mit den Drähten unter Zuführung von zur Aufweichung ausreichenden Stroms und Wärme nach Art des Schmiedepressens so zusammengepreßt wer- w> den, daß die Längsausdehnung der gebildeten Querschnittsfläche im wesentlichen rechtwinklig zur Längsausdchnung der ursprünglichen Quersohnittsfläche verläuft und die Kontaktflächen verschmelzen. Durch die Änderung der Querschnittsfläche unter der Einwir- n> kung von Wärme wird erreicht, daß die metallischen Drähte in innigen Kontakt kommen, wobei die Stromwärme ein Wegbrennen der Isolation bewirkt und ein Zusammenschmelzen der sich berührenden Metallf'ächen ergibt. Im Gegensatz zu einem bloßen Zusammendrücken der Drähte mit der umgebenden Hülse ohne eine solche Profiländerung und damit ohne ein Verschieben der Einzeldrähte gegeneinander unter Druck und Reibung mit einem gegenseitigen Vertauschen und lneinanderdringen kann eine wesentlich bessere elektrische und mechanische Verbindung mit kleinem und konstantem Übergangswiderstand erzielt werden.

Im Gegensatz zu den bekannten kalt gequetschten Verbindungen zwischen den Drähten und/oder Hülsen wird das Formerhaltungsbestreben der Metallteile durch das Erhitzen beseitigt, so daß eine Verschlechterung der elektrischen Verbindung durch Ablösen der Kontaktflächen, insbesondere bei thermischen Wechselbeanspruchungen, nicht auftritt. Andererseits werden die zu verbindenden Drähte aber auch nicht unter Bildung einer Schmelze verschweißt, d. h., die Erhitzung führt nicht über den eutektischen Punkt hinaus. Vielmehr werden die Drähte nur soweit erhitzt, daß eine Erweichung als Voraussetzung für eine gute Oberflächenverbindung und für die Querschnittsumformung stattfindet

Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie Vorrichtungen zur Ausführung des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 die Vorderansicht einer Hülsenverbindungsmaschine nach der Erfindung;

F i g. 2 eine vergrößerte Teilansicht der F i g. 1 mit einem Kerbrad und Antriebsmechanismus;

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in F ig. 2;

Fig.4 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie4-4in Fig. 2;

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 in Fig. 2;

F i g. 6 eine Seitenansicht in Richtung der Linie 6-6 in Fig.l;

F i g. 6A eine Schnittansicht entlang der unterbrochenen Linie 6a-6a in F i g. 6;

F i g. 7 eine Schnittansicht ähnlich F i g. 6 mit mehreren Teilen in bewegter Stellung;

F i g. 7 A eine Vorderansicht der F i g. 7;

F i g. 8 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht von Teilen der F i g. 6 und 7 mit mehreren um 90° gedrehten Teilen;

F i g. 9 einen Schnitt der F i g. 6A entlang der Linie 9-9;

Fig. 10 eine vergrößerte Teilansicht der Arbeitsstation der F ig. 1;

Fig. 11 einen Schnitt der Fig.l entlang der Linie 11-11;

F i g. 12 eine Vorderansicht der F i g. 11;

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

Fig. 14 bis 20 die fortlaufenden Arbeitsstufen der Vorrichtung nach den F i g. 1 bis 13;

Fig. 21 einen Schnitt der F i g. 20 entlang der Linie 21-21;

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

Fig.l zeigt eine Hülsenschmelzverschweißvorrich-

tung mit einem Gestell 10 und einer darauf angeordneten Hülsenform- und Verschweißvorrichtung 12, die allgemein mit 14 gekennzeichnet sind und aus der unteren Hülsenführung und der Elektrodenvorrichtung 16 sowie aus der oberen Hülsenformvorrichtung und dem Rahmen 18 bestehen. Auf bzw. unter dem Gestell 10 ist auch der mechanische Antrieb und der Getriebekasten 20, die Elektrodenstromversorgungsschaltung 22 und die Zeitsteuerschaltung 24 untergebracht, welche die Anlegung des Verschmelzungsstromes im Zeitverhältnis zur Bewegung der verschiedenen Teile steuert, wie nachfolgend beschrieben wird. In der Steuerschaltung 24 können elektrische Schaltungen vorgesehen sein, welche automatisch die elektrische Qualität der Klemmverbindung prüfen, die in der Schmelzverchweißungsstation 14 hergestellt wird, und die einen Alarm für jede Verbindung auslösen, die einer festgelegten Güte nicht entspricht. Der mechanische Antrieb und die Getriebevorrichtung 20, die von einem Elektromotor und einem Schwungrad angetrieben werden, sowie die Stromversorgung 22 und die Steuerschaltung 24 können von bekannter Bauart sein.

Auf dem Gestellrahmen 10 ist auch eine Vorratsrolle 26 für das Hülsenband angeordnet, das aus Kupfer oder einem anderen Material bestehen kann, das sich zum Formen und als Leitungsklemme eignet. Die Rolle 26 sitzt drehbar auf der Achse 30, die fest in das Gestell 10 eingesetzt ist. Das Band 28 wird mit einer Fördereinrichtung 32 über den Bandführungskanal 34 gefördert, der mit der oberen Rahmenvorrichtung 18 in Verbindung steht, wie nachfolgend beschrieben wird.

Von der Bedienungsperson werden zwei oder mehrere isolierte und/oder blanke, elektrisch leitend zu verbindende Leiter in die Hülsenform- und Schmelzverschweißungsstatlon 14 eingesetzt. Durch Pedal wird ein geeigneter Mechanismus ausgelöst, welcher die Steuerschaltungen auslöst. Nach der Auslösung schneidet die obere Vorrichtung 18 eine bestimmte Länge des Hülsenbandes ab, und formt daraus einen U-förmigen Rohling oder Clip. Dabei gelangen die Schenkel des Rohlings mit der Matrizenplatte in Kontakt, welche sie einwärts um die Leiter biegt. Sobald die Schenkel die Leiter umfassen, so daß eine Hülse entsteht, werden der Rammenmechanismus der Vorrichtung 18 und die Matrizenplatte 44 der Vorrichtung 16 aus der Hülsenformstation 14 herausgezogen, so daß die Hülse 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 Hülse mit den darin befindlichen Leitern unter gesteuerten Druck- und Temperaturbedingungen verschweißen. Die Leiter können isoliert oder blank sein und aus einem Volldraht oder einer Litze bestehen. Bei der Schmelzverschweißung wird mittels der Elektroden die Isolierung abgebrannt, um die elektrische Güte der Verbindung zu sichern. Durch das Verschweißen der Teile mittels der Elektroden verlieren die einzelnen Teile ihr Formbeibehaltungsbestreben, so daß eine spätere Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften der Verbindung nicht auftritt. Nutzen und Vorteile der Schmelzverschweißung von elektrischen Klemmen können auch in dem Aufsatz von Allan Warner »Commutator Schmelzverschweißung«, in IEEE, Pub. No. 69C33-EI, Heft No. 71C38 EI-34 vom 20. 9.197) nachgelesen werden.

Nach beendeter Schmelzverschweißoperation, wenn die Elektroden in der Vorrichtung 16 zurückgezogen sind und die Vorratsband-Vorschubrichtung 32 eine vorbestimmte Bandlänge 28 in die obere Vorrichtung 18 eingeschoben hat, entnimmt die Bedienungsperson die fertige Verbindung, löst das Bedienungspedal und die Maschine ist für die nächste Operation vorbereitet.
F i g. 2 bis 5 zeigen den Antrieb 32 der Bandvorratsrolle, welcher die Antriebsrollen 34a und 36 umfaßt, die entsprechend auf den Antriebswellen 38 und 40 angeordnet sind. Auf den Wellen 38 und 40 sind auch die Zahnräder 42 und 44 mit den Stiften 46,48 befestigt und

ίο stehen miteinander im Eingriff. Dabei ist die Welle 38 mittels einer geeigneten Einrichtung (nicht dargestellt) an eine Antriebsvorrichtung angekoppelt, welche die Welle 38 im Gegenuhrzeigersinn um 360° dreht. Gleichzeitig wird dabei über die Zahnräder 42 und 44 die Welle 40 und das Antriebsrad 36 im Uhrzeigersinn um eine volle Umdrehung angetrieben. Die Räder 34 und 36 sind so ausgebildet, daß sie beide mit dem Vorratsband 28 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 genauso lang wie die Länge des Vorratsbandes 28, die durch den Führungskanal 34 geführt wird, wobei der Start des Vorratsbandvorschubs 28 abhängig ist von der Winkeleinstellung zwischen den Rädern 34a und 36.

Direkt oberhalb der Antriebsräder 34a und 36 ist eine Kerbvorrichtung 50 angeordnet, welche die Fläche des Vorratsbandes 28 mit runden Eindrücken oder Kerben versieht, wie Fig.4 zeigt. Die Vorrichtung 50 umfaßt ein Paar von Kerbrollen 52, 54, die in einer Ebene angeordnet sind, die senkrecht zur Ebene des Bandes 28 verläuft. Die Rolle 52 sitzt drehbar auf der Achse 53 im Block 55, der im Gehäuse 56 angeordnet ist (F i g. 3). Desgleichen ist in dem Gehäuse 56 der Block 57 angeordnet, in dessen Ausschnitt die Rolle 54 auf der Achse 58 drehbar ist. Der Block 57 liegt angepreßt und ausgerichtet an dem Block 55, wobei die Rolle 52 an dem Vorratsband 28 anliegt und gegenüberliegend die Rolle 54 mit einem Druck wirksam ist, der von der

■to einstellbaren Druckbolzenvorrichtung 59 zur Verfügung gestellt wird, welcher auf die Wand 60 einwirkt, die an dem Gehäuse 56 befestigt ist.

Als Vorratsbandmaterial kann jedes geeignete Material, wie Kupfer, reicher Messung, rostfreier Stahl oder eine Nickelverbindung verwendet werden. Als Beispiel kann eine Breite von 3,81 mm für das Band angenommen werden.

Wie F i g. 6 bis 8 zeigen, umfaßt die obere Vorrichtung 18 einen Gehäusekasten 62, der an dem Gestell 10

so befestigt ist. Der Gehäusekasten 62 umschließt einen Raum 64, in dem eine exzentrische Antriebsvorrichtung 66 gelagert ist und einen unteren Führungsschlitz 68, in welchem eine Amboßvorrichtung 70 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 vertikalen Gleitweg für die Führungsträgervorrichtung 76 und die Rammeneinrichtung 78 bildet. Ein Schneidblock 80 ist an dem Gehäuse 68

wi angrenzend an dessen Boden als Gleitweg befestigt und trägt das Schneide-Führungsteil 82, das sich in den Boden des Gleitweges erstreckt. Der Schneidblock 80 ist auch mit dem Vorratsband-Transportkanal 84 versehen, der in F i g. 6A und 7A veranschaulicht ist und

'·' mit dem Kanal 34 (Fig. 2) in Verbindung steht. Das Vorratsband 28 wird über den Kanal 84 und dessen Ausgang 8*i quer zum Gleitweg ausgeworfen. Die Exzentereinrichtung 66 wird mit der Welle 88

angetrieben, die mit dem Antriebs- und Getriebekasten 20 verbunden ist und nach dem Einschalten im Uhrzeigersinn um 180° und anschließend in entgegengesetzter Drehrichtung bis zur Ausgangsposition gedreht wird, wie in Fig.6A und 7A dargestellt ist. Die Exzentervorrichtung 66 umfaßt das Antriebsrad 90, das auf der Welle 88 angeordnet ist und einen exzentrischen Antriebsstift 92 besitzt. Eine Rammvorrichtung, 78 kann sich in dem Gleitweg vertikal hin und herbewegen und wird angetrieben mit dem Antriebsglied 94, das am oberen Ende mit einer Öffnung % für die Aufnahme des Antriebsstiftes 92 versehen ist und unten eine öffnung 98 für einen Stift 99 aufweist, der an der Rammvorrichtung 78 befestigt ist. Der Führungsträger 76 kann sich ebenfalls innerhalb des Gleitwegs vertikal bewegen und ι s wird mit der Verkleidung 74 und dem Gehäuse 62 gehalten. Der Führungsträger 76 wird von dem Verbindungsglied 97 angetrieben, das mit einer unteren öffnung 95 versehen ist, in welche der Stift 92 eingreift, und mit einer oberen öffnung 93, in welche der an dem Träger 76 befestigte Stift 9t eingreift.

Das Unterteil 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 Teils 82 des Schneidblocks 80 komplementär ist, so daß die Unterkante der Führung 17 im Zusammenwirken mit der Unterkante der öffnung 86 im Schneidblock 80 als Schneidfläche wirksam ist. Die Führungen 15, 17 sind außerdem mit einwärts eingeschnittenen Kanälen 21,23 versehen, die zur Aufnahme der Ramme 25 der Rammvorrichtung 78 dienen.

Wie aus F i g. 6 und 7 zu ersehen ist, trägt der Stift 27 drehbar die Amboßvorrichtung 70, die mit der Feder 29 vorgespannt an einem Gehäuse 62 gehalten wird. In der mit F i g. 6 gezeigten Position erstreckt sich der Amboß 31 in den Gleitweg ausgerichtet mit der Bodenkante der Ramme 25. Die Vorrichtung 70 umfaßt auch noch einen Nocken 33, der 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 sich nach unten bewegt hat, so daß dadurch die Vorrichtung 70 im Uhrzeigersinn gegen die Wirkung der Feder 29 verschwenkt wird und den Amboß 31 aus der Ebene des Gleitwegs zieht, wie aus F i g. 7 zu sehen ist. Im Betrieb wird das Hülsenvorratsband 28 im Kanal 84 transportiert bis eine vorbestimmte Länge aus dem Ausgang 86 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 sich das Antriebsrad 90 aus der in F i g. 6 gezeigten Stellung zu ^r/> drehen und treibt die Ramme und den Führungsträger mittels der Glieder 94,97 an. Durch deren Anfangswinkclstellungen mit Bezug auf den Stift 92 bewegt sich der Führungsträger 76 zu Anfang um einen gröüeren Betrag pro Rotationswinkclgrad des Rades 90 als die m> Rammvorrichlung 78. Wenn andererseits die Antriebswelle 88 sich ihrer 180°-Lagc nähert, bewegt sieh die Rammvorrichtung 78 um einen größeren Betrag als der Führungsträger 76. Daher bewirkt das Zusammenwirken der Vorrichtungen nach Fig.6A und 7A, daß die i)^r. Führungen 15, 17 zuerst abgesenkt werden, um ein Stück des Vorratsbandes 28 abzutrennen, das sich in deren Gleitweg befindet, und dann nach unten weitergleiten, um das abgetrennte Stück des Vorratsbandes weiter nach unten über beide Seiten des Ambosses 31 zu transportieren, bevor die Ramme 25 eine größere 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 Gleitwegs gebracht und der U-förmige Rohling der Hülse sicher zwischen der linken und der rechten Führung 15, 17 gehalten wird. Nachdem der Rohling nun um die Leiter in der Matrize gelegt ist, wie weiter unten beschrieben wird, laufen die Vorrichtungen 76 und 78 bei Rücklauf der Welle 88 wieder in ihre Ausgangsstellungen gemäß F i g. 6.

Die Einrichtung 16 (Fig. 11 bis 13) enthält die Hülsenformungsmatrize 41, die vertikal bewegbar im Rahmen 10 gelagert und vertikal zu der Ramme 25 gerichtet ist. Die Formungsmatrize 41 umfaßt die Matrizenplatte 43, die eine Ausnehmung besitzt und abnehmbar an einem Matrizenträger 45 befestigt ist, wie nachfolgend beschrieben wird. An dem Schneidklingenträger 49 ist abnehmbar eine Schneide 47 befestigt, wobei der Schneidklingenträger unabhängig eine vertikale Auf- und Abwärtsbewegung hinter dem Träger 45 ausführen kann. Am Rahmen 10 sind Führungsblöcke 51 und 53 befestigt, die als Gleitweg für die Träger 45 und 49 dienen. Für den Fall, daß es erwünscht ist, von vorn und rückwärts in die Matrizenplatte 43 eintretende 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 am Rahmen 10 befestigt und verdeckt die Frontseite der Matrizenplatte 42, um den Stift 61 festzuhalten. Der obere Teil der Platte weist eine V-förmige Nocke 113 auf, die an die Vertiefung angrenzt. Die Nocke 113 zeigt der Bedienungsperson an, wohin die Leiter gebracht werden sollen, und sie bewirkt auch, daß die Leiter genau ausgerichtet in der Vertiefung der Matrize gehalten werden.

Wie Fi g. 12 zeigt, ist die Nockenplatte 55 horizontal verschwenkbar und mit einem Matrizen-Nockenschlitz 57 und einem Messer-Nockenschlitz 59 versehen. Die Träger 45 und 49 werden von den Stiften 61 und 63 getragen, die ihrerseits in den Rollen 65 und 67 angeordnet sind, die sich in den Nockenschlitzen 57 und 59 bewegen. In der Null- oder Hülsenbildungsstellung nimmt die Nockenplatte 55 die in Fig. 12 gezeigte Stellung ein, in welcher der Matrizenträger 45 sich in Arbeitsstellung befindet. Nach einer linksseitiger Verschiebung der Platte 55 wird die Rolle 67 durch der Nockcnschlitz 59 nach oben gehoben. Die Rolle 6i jedoch verbleibt auf dem gleichen Niveau infolge de horizontalen Ausbildung des Schlitzes 57. Die Linksver Schiebung der Platte 55 besorgt nachfolgend die Ramm 25, wenn diese ihre unterste Stellung erreicht. Di Schneidklinge 47 bewegt sich aufwärts, um da vorstehende Ende der Leiter in Zusammenarbeit mit de rückwärtigen Kante der Ramme 25 abzutrennen, die a Schneide wirkt. Danach wird die Platte 55 nach rech bewegt und der Träger 49 in die in Fig. 12 gezeig Stellung abgesenkt. Bei dieser Bewegung werden am die Träger 45 und 49 unter Steuerung der Schlitze ! und 59 abgesenkt. Auf diese Weise werden d Matri/.enplatle 43 und die Schneidklinge 47 aus d Formgebungs- und Schmelzverschweißungsstation hc ausgezogen, wenn die Ramme 25 und die Führungen
und 17 nach oben herausgezogen werden, wie folge
beschrieben wird.

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Die Bewegung der Platte 55 steuert einen Hebelarm 69, welcher von der Antriebs- und Getriebevorrichtung 20 beaufschlagt wird. Dieser Arm ist mit der Platte 55 mittels eines Verbindungsgliedes 71 verbunden, dessen Länge mit der Mutter 73 eingestellt werden kann.

Zwei Elektroden 75, 77 sind mit Abstand auf beiden Seiten der Hülsenbildungsstation lösbar an einem linken bzw. rechten Elektrodenschlitten 79 bzw. 81 befestigt und horizontal auf dem Rahmen 10 bewegbar. Jede Elektrode ist quadratisch ausgebildet und hat vier Elektrodenflächen. Nach Abnutzung oder Zerstörung einer Elektrodenfläche steht eine neue durch einfaches Drehen der Elektrode um 90° zur Verfügung. Wenn das Vorratsband 28 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 Band härter gewählt. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Verwendung von hochwiderstandsfähigen, d. h., harten Elektroden angenommen. Die horizontale Bewegung des Schlittens 79 wird mit dem Block 83 gesteuert, der mit dem Schlitten 79 verbunden ist und einen Schlitz 85 zur Aufnahme des Stiftes 87 eines Exzenterrades 89 besitzt. Der Schlitten 81 ist mit dem hinteren Block 101 verbunden, welcher einen Schlitz 103 für den zweiten Stift 105 des Rades 89 aufweist. Außerdem ist mit dem Block 101 ein Kontaktschalter verbunden, welcher die Zuführung des Schmelzstromes steuert. Die Anpressungskraft der Elektroden während der Verschmel- tu zungsoperation wird mit der Mutter 107 durch Einstellung der Federspannung auf dem Verbindungsglied 109 gewählt.

Das Exzenterrad 89 wird mit der Welle 106 angetrieben, welche mit dem Getriebe 20 verbunden ist (nicht dargestellt). Nach der Betätigung wird das Rad 89 zuerst im Gegenuhrzeigersirsn (Fig. 12) gedreht, um die Elektroden 75, 77 gegeneinander zu bewegen und die Verbindungshülse und die Leiter zusammenzupressen, wie nachfolgend beschrieben wird. Nach dem Aufbau eines vorbestimmten Druckes in der Feder 109 wird der Schalter wirksam und der Stromfluß beginnt. Während einer festgelegten Zeit wird unter der Steuerung der Zeitsteuerschaltung 24 den Elektroden ein Schmelzstrom zugeführt. Nach Beendigung der Verschmelzungsoperation dreht sich das Rad 89 im Uhrzeigersinn und zieht di-_- Elektroden 75, 77 voneinander ab in die in Fig. 12 gezeigte Stellung. Danach wird der Arm 69 wirksam und bringt die Platte 43 in die Hülsenformungsstation, und zwar in die in Fig. 12 dargestellte Vorbereitungsstellung.

Gemäß Fig. 10 und 14 bis 21 haben die betreffenden Teile vor der Betätigung die in Fig. 14 gezeigte Lage. Danach senken sich die linke und die rechte Führung 15, 16, um das vorgeschobene Ende des Vorratsbandes 28 ',5 abzutrennen und bei der Weiterbewegung nach unten das abgetrennte Stück über dem Amboß 31 zu pressen (Fig. 15). Gemäß Fig. 15 folgt die Ramme 25 unmittelbar der Bewegung der Führungen 15, 17. Dabei greift ein Ansatz an der Führung 17 am Anschlag 33 an _bo und zieht den Amboß 31 aus dem Gleitweg. Die Ramme 25 und die Führungsvorrichtung setzen ihren Weg nach unten fort bis die Führungen 15 und 17 fast die obere Fläche der Matrizcnplatte 43 erreichen, wobei der Abstand beispielsweise 0,05 mm beträgt. _b5

Die Ramme setzt dann ihre Abwärtsbewegung fort und treibt die freien Schenkel des Rohlings 28a in Kontakt mit den gebogenen Flächen der Matrizenaus-

nehmung. Dabei wird eine Auswärtsbewegung der Schenkel durch die Führungen 15, 17 verhindert. Die Ramme 25 setzt ihre Bewegung fort bis sie die in Fig. 17 gezeigte Stellung erreicht hat, in welcher der Rohling 28a unter Bildung einer Hülse um die Leiter herum gepreßt ist.

Wenn ein Abschneiden erwünscht ist, bewegt die Schneide 47 sich entlang der Rückseite der Platte 43 nach oben und trennt die Leiter an der Rückseite der Ramme 25 ab (F i g. 18). Danach werden die Ramme 25 und die Führungen 15, 17 nach oben und die Matrizenplatte 43 und der Schneidklingenträger nach unten gezogen, so daß die Hülse 28a mit den Leitern frei liegt und von den Elektroden 75,77 erfaßt werden kann. Es ist zu beachten, daß das Profil der Hülse mit den Leitern vor der Verschmelzung in der horizontalen Ebene länglich ist (Fig. 19). Wenn die Elektroden 75,77 die Hülse 28a erfassen, schmilzt durch die Anwendung des Verschmelzungsstromes bzw. der dabei auftretenden Hitze die Isolierung der Leiter mindestens so weit ab, daß eine gute elektrische Verbindung hergestellt werden kann und die Hülse und die Leiter in ihren plastischen Zustand überführt werden. Wenn die Verschmelzung durch Fließen des Stromes über die Hülse 28a beginnt, dienen die Kerben der Hülse zur Konzentration der Wärme auf die Isolierung. Diese brennt dann 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 Hülse erhöhen die Kerben die mechanische Güte der Verbindung durch Erhöhen des Widerstandes gegen eine Längsverschiebung zwischen Hülse und den Drähten. Bei der Verschmelzung werden durch den Druck der Elektroden die Hülse und die Leiter in Richtung ihres früheren länglichen Profils zusammengepreßt, so daß eine Neuformung der Leiter und der Hülse entlang der Druckrichtung erfolgt. Da Druck- und Hitzeanwendung fortgesetzt werden, nimmt die Hülse ein in vertikaler Richtung längliches Profil ein, wie es Fig. 20 zeigt. Um den Anpreßdruck möglichst gut auszunutzen, sind zwischen den Elektroden 75, 77 Zwischenräume vorgesehen, welche die Bildung von kleinen Wulsten 120, 122 ermöglichen (Fig. 20). Auch die Kontaktflächen der Elektroden 75, 77 sind muldenförmig ausgebildet, um die Druckkräfte auf eine gemeinsame Mittelzone zu richten.

Wie Fig. 21 zeigt, ist die Dicke (beispielsweise 2.28 mm) der Elektroden, die mit der Hülse in Kontakt kommen, geringer als die Lange der Hülse. Außerdem erfassen die Elektroden die Hülse am freien Ende, so diiü das andere Ende sich, wie mit Bezugsziffer 124 in Fig. 21 gezeigt, ausweiten kann. Dies ist wünschenswert, weil die Drähte dann in unterschiedliche Richtungen wegführen können, ohne daß die Isolierung der Drähte durch die Hülsenkante zerschnitten wird.

Während der Verschmelzungsoperation werden automatische Prüfschallungen innerhalb der Steuerschaltung 24 wirksam und führen eine Kontrolle durch Abtasten des Sekundürstromcs aus. Diese Kontrolle kann die Eigenschaften oder die Qualität des verschmolzenen Materials, die Zeit der Anlegung des Spitzenstromes und die Änderung in der Elektrodenqualitüt

It

betreffen, so daß, wenn die Eigenschaften des Sekundärstromes unter einen vorgeschriebenen Wert absinken, ein Alarm eingeschaltet wird, der anzeigt, daß Korrekturmaßnahmen vorzunehmen sind.

Wenn eine Verbindung von zwei nach beiden Seiten wegführenden Leitern mit an beiden Enden ausgeweiteter Hülse ausgeführt werden soll, werden die Elektroden 75, 77 durch die Elektroden 128, 130 (Fig. 22) ersetzt. Diese Elektroden sind so ausgebildet, daß sie die Hülse 28a in der Mittelzone erfassen und mit den umfaßten Drähten verschmelzen. Dabei werden beide Enden der Hülse 28a ausgeweitet, wie die Figur zeigt.

Wie oben beschrieben, wird die Schneidvorrichtung 47 zurückgezogen, wenn eine derartige Verbindung

hergestellt wird. Es ist zu beachten, daß die Ausrichtung und Bewegung der Teile in der oberen Vorrichtung 18 und in der unteren Voi richtung 16 in einer gemeinsamen (vertikalen) Ebene erfolgt, wodurch es der Bedienungsperson ermöglicht wird, von beiden Seiten dieser Ebene Drähte einzusetzen.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die als Ausführungsbeispiel beschriebene Vorrichtung ermöglichen die Herstellung von Verbindungen mit isolierten und blanken Leitern aus Aluminium, Stahl-Kupfer-Legierungen oder irgendein anderes Leitermaterial mit jeder Form oder Größenkombination (beispielsweise mit einem Durchmesser gemäß 45 «= 0,0055 — 0,150 dei US-Drahtstandardlehre oder noch größer).

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen zwei oder mehreren Leiterdrähten, bei dem an der Verbindungsstelle eine ^r> Hülse um die nebeneinanderliegenden Drähte geformt und Wärme zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß an der Verbindungsstelle die Hülse (28a,} mit den Drähten unter Zuführung von zur Abweichung ausreichenden Stroms und Wärme nach Art des Schmiedepressens so zusammengepreßt werden, daß die Längsausdehnung der gebildeten Querschniltsf'äche im wesentlichen rechtwinklig zur Längsausdehnung der ursprünglichen Querschnittsfläche verläuft und die Kontaktflä- ι¹» chen verschmelzen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem anfänglichen Einwirken von Wärme und elektrischem Strom auf die Drähte die Wärme und der Strom auf vorbestimrnte Zonen konzentriert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Pressen auf weniger als auf die volle Länge der Hülse {28a) eingewirkt wird, so daß wenigstens ein Ende (124) der Hülse, 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 Hülse (2Sa) eingewirkt und dadurch ermöglicht wird, Materialwülste (120. 122) so an der Hülse auszubilden (F i g. 20).

5. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Matrizenplatte (43), die eine offene Vertiefung für die Aufnahme von zwei oder mehr Drähten aufweist, J5 eine zu der Vertiefung der Matrizenplatte (43) ausgerichtete Rammvorrichtung für die Aufnahme und den Transport eines U-förmigen Abschnittes (28a) des Hülsenmaterials in Richtung auf die Vertiefung, wobei die Schenkel des U-förmigen Abschnittes (28a^auf die Formfläche der Vertiefung gerichtet sind, mit einer Ramme (25), welche die Schenkel in die Formungsfläche der Vertiefung zur Formung der Hülse (28a) um die Drähte preßt, durch Vorrichtungen (76, 78; 55) zum Zurückziehen der Rammvorrichtung und der Matrizenplatte (43) aus der Arbeitslage nach dem Formen der Hülse (28a^ um die Drähte, durch ein Elektrodenpaar (75,77) und eine Vorrichtung (89), die die Elektroden in die Arbeitsstellung unter Anliegen an der Hülse (28a^ bringt, wenn die Rammvorrichtung (25) und die Matrizenplatte (43) zurückgezogen sind, um Hitze, elektrischen Strom und Druck der Hülse (28a) und den umschlossenen Drähten zuzuführen, und die Kontaktflächen dabei zu verschmelzen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rammvorrichtung (25) und die Matrizenplatte (43) in einer gemeinsamen Ebene bewegbar sind, daß die Elektroden (75, 77) zur Arbeitsstellung der Matrizenvertiefung ausgerichtet w> und ebenfalls in der gemeinsamen Ebene bewegbar sind, und daß die Elektroden an entgegengesetzten Enden der Arbeitsstellung der fviatrizeriverüefuiig voneinander mit Abstand angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch i>^r> gekennzeichnet, daß die Elektroden (75, 77) in einer Richtung bewegbar sind, die senkrecht zur Bewegungsrichtung der Matrizenplatte (43) verläuft.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rammvorrichtung (25) und die Matrizenvertiefung so ausgebildet sind, daß sie die Hülse (28a^und die umschlossenen Drähte mit einer Querschnittsfläche formen, deren Längsrichtung parallel zur Bewegungsrichtung der Elektroden (75, 77) verläuft, und daß die mit der Hülse in Kontakt stehenden Flächen der Elektroden so ausgebildet sind, daß sie die Hülse und die umschlossenen Drähte zu einer Gestalt mit einer Querschnittsfläche umformen, deren Längsrichtung senkrecht zur Bewegungsrichtung der Elektroden verläuft.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (75, 77) mit einer Vorrichtung (89) gegeneinander bis auf einen vorbestimmten Abstand (120, 122) bewegt werden, derart, daß ein Teil des erweichten Hülsenmaterials in den Elektrodenzwischenraum eindringt und den Druck auf die umschlossenen Drähte und die Innenfläche der Hülse (28a) verstärkt.

10. Vorrichtung nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen der Elektroden (75, 77) so geformt sind, daß die Querschnittsabrnessungen der Hülse (28a) mit den umschlossenen Drähten proportional zum Abstand von mindestens einem offenen Hülsenende kleiner werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schneidvorrichtung (47) zum Abschneiden der auf der Rückseite aus der Matrizenvertiefung vorstehenden Drähte vorhanden ist, und daß die Kontaktflächen der Elektroden (75, 77) so ausgebildet sind, daß beim Zusammenpressen die kleineren Querschnittsabmessungen in der Nähe der Abschneideseite erzeugt werden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen der Elektroden (75, 77) so ausgebildet sind, daß sie die Hülse (28a,) in der Mittelzone zusammenpressen, und beide Hülsenenden aufgeweiiet verbleiben.

13. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Gestellrahmen (10) eine Führung (111) befestigt ist, Vielehe eine Ausnehmung (113) umfaßt, die die Leiterdrähte relativ zur Arbeitsstellung der Matrizenvertiefung aufnimmt und hält.