DE2438215A1

DE2438215A1 - Verfahren zur herstellung eines kontakts an einem metallteil und vorrichtung zur durchfuehrung desselben

Info

Publication number: DE2438215A1
Application number: DE2438215A
Authority: DE
Inventors: Stanton Brenneman Lefever; Robert Michael Matrisian
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1973-08-09
Filing date: 1974-08-08
Publication date: 1975-02-20
Also published as: HK78379A; FR2240547B1; FR2240547A1; GB1481324A; JPS5045276A; NL7410663A; US3941969A

Description

Patentanwiltt:

Dr, Dieter F. Morf Or, Hans-A. Brauns

EL-4105

E.I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY 10th and Market Streets, Wilmington, Delaware I9898, V. St. A,

Verfahren zur Herstellung eines Kontakts an einem Metallteil und Vorrichtung zur Durchführung desselben

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Kontakten zur Verwendung in elektrischen Schaltkreisen und insbesondere zur Befestigung eines elektrischen Kontakts an einem Met all teil, welcher sich zur Herstellung von elektrischen Steckerbuchsen oder Klemmen eignet.

Steckerbuchsen zur Aufnahme von Steckerstiften sind wohl bekannt. Derartige Steckerbuchsen mjässen Innenflächen aufweisen, die einen elektrischen Kontakt mit einem Steckerstift herstellen. Es ist bekannt, die Innenfläche einer Steckerbuchse und die Aussenfläche eines Steckerstiftes mit Gold zu plattieren, um zu gewährleisten, dass sie in Anlage aneinander ..

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bleiben und einen guten elektrischen Kontakt liefern. Das bekannte Goldplattierungsverfahren ist gleichermassen kostspielig und mangelhaft. Wird das Streifenmaterial, aus welchem die Steckerbuchsen hergestellt werden sollen, an einer oder an beiden Seiten mit Gold überzogen, so ist die aufgebrachte Goldmenge grosser, als es zur Erzielung eines guten elektrischen Kontaktes mit einem Steckerstift erforderlich ist. Um die benötigte Goldmenge zu verringern und einen guten elektrischen Kontakt mit einem Steckerstift herzustellen, wurden bereits Steckerbuchsen aus Metallstreifen hergestellt, welche einen kleinen erhabenen Goldkontakt oder punkförmigen aufgeschweissten Goldauftrag aufweisen, welcher sich an der Innenfläche der Steckerbuchse befindet. Obwohl eine derartige Steckerbuchse eine wesentliche Ersparnis bezüglich der zur Herstellung eines guten elektrischen Kontakts mit dem Steckerstift benötigten Goldmenge gestattet, erfordert sie entweder erhebliche manuelle Verarbeitungsvorgänge oder komplizierte und teure automatische Anlagen.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Verfahren zur Befestigung eines gegen Anlaufen beständigen Metallkontakts an ein Metallteil geschaffen, welches durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: " '

Zusammenbringen des Endes eines Metallelements mit dem Metallteil, Verschweissen des Metallelements mit dem Metallteil, Erhitzen des Metallelements zur Herstellung eines Härteunterschiedes längs einer Grenzschicht innerhalb des Metallelements im Bereich der Schweißstelle, und Wegziehen*des Metallelements vom Metallteil, um das Metallelement vom Metallteil längs der Grenzschicht innerhalb des Metallelements im Bereich der Schweisstelle wegzubrechen, wobei das Ende des Metallelements am Metallteil befestigt bleibt, um einen gegen Anlaufen beständigen Kontakt am Metallteil zu ergeben.

Die Erfindung stellt ferner eine Vorrichtung zur Befestigung

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eines gegen Anlaufen beständigen Kontaktes an einem Metallteil zur Verfugung. Die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Zufuhrvorrichtung zum Zusammenbringen eines Metallelements mit einem Metallteil, durch eine Schweissvorrichtung zum Verschweissen des Metallelements mit dem Metallteil und zur Erzielung eines Härtegradunterschiedes innerhalb des Metallelements längs einer im Bereich der Schweisstelle befindlichen Grenzschicht, und durch eine Einrichtung zum Wegziehen des Metallelements und zum Wegbrechen desselben vom Metallteil längs einer Grenzschicht im Bereich der Schweisstelle, wobei das Ende des Metallelements mit dem Metallteil verbunden bleibt, um einen gegen Anlaufen beständigen Kontakt am Metallteil zu erzielen.

Vorzugsweise ist eine Einrichtung zum Prägen des gegen Anlaufen beständigen Kontaktes nach dem Wegbrechen des Endes des Metallelements vom'Metallteil vorgesehen, um eine gleichförmige Kontaktfläche zu erhalten.

Das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglichen eine verlässliche Befestigung eines Kontaktes an einem Metallteil, aus welchem anschliessend durch übliche Verfahren Steckerhülsen hergestellt werden können. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der Erfindung ermöglichen eine beträchtliche Wirtschaftlichkeit durch. Vermeidung von Abfall und durch Verringerung der benötigten Menge an Kontaktmaterial, beispielsweise,. Gold, zur Herstellung des elektrischen Kontakts. Schliesslich sind teure, von Hand durchgeführte Bearbeitungsvorgänge oder komplizierte automatische Anlagen, die gegenwärtig zur Herstellung von Kontakten notwendig sind, nicht erforderlich.

Die Erfindung wird anschliessend an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische schematische Darstellung einer · bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung,

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Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer mit einem Metallteil verbundenen Kontaktfläche, welche einen erfindungsgemäss erhaltenen Kontakt darstellt, und

Fig. 3 bis 8 im einzelnen die Bearbeitungsschritte beim Verfahren und Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung enthält eine erste Schweisselektrode 19 mit einander gegenüberliegenden Backen, welche mit Ausnehmungen 20 versehen sind. Die einander gegenüberliegenden Backen sind an einem Gabelelement 18 zur Betätigung angeordnet. Eine Klemmvorrichtung 21 öffnet und schliesst die Backen der Schwexsselektrode 19· Das Gabelelement 18 wird mittels Zapfen 23 schwenkbar gelagert, wobei die Zapfen an stationären Teilen am Gehäuse der Vorrichtung vorhanden sind, was nicht auf der Zeichnung dargestellt ist. Das Gabelelement 18 ist über eine Achse 24 mit einem Druckluftzylinder 22 verbunden, welcher an einem Gehäuse der Vorrichtung befestigt ist, das in Fig. 1 nicht dargestellt ist. Eine zweite Schweisselektrode 17 ist unterhalb der ersten Elektrode 19 an einem stationären Teil 16 an der Basis des nicht dargestellten Gehäuses der Vorrichtung befestigt. Die Schweisselektroden 19 und 17 sind jeweils über Drähte 15 und 14 mit einer elektrischen Schweissvorrichtung 13 verbunden. Ein Drahtelement W, welches vorzugsweise aus Hartgolddräht besteht, wird der Elektrode 19 von einer Vorratsrolle 11 zugeführt. Von einer Vorratsrolle 12 wird ein Streifen S über die Spitze der Schweisselektrode 17 zugeführt. Darüberhinaus können ein Prägeelement 25 und ein Amboss 26 vorhanden sein. Eine Aufwickelrolle und eine Führungsvorrichtung, die nicht dargestellt sind, können zum Vorschub und zur Anordnung des Streifens S nach diskreten Vorschubbewegungen zwischen den Schweisselektroden 19 und 17 und dem wahlweise vorhandenen Prägeelement 25 und Amboss 26 vorgesehen werden. Schliesslich kann eine Kühlvorrichtung an den einander gegenüberliegenden Backen vorhanden sein, um die Wirkung der einander gegenüber-

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liegenden Backen als Wärmesenke zu erhöhen.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung und das Verfahren sind bei Betrachtung der Zeichnungen und insbesondere der Fig. 3 bis verständlich. Das Element, aus welchem der Kontakt hergestellt werden soll, welches vorzugsweise aus einem Hartgolddraht besteht, wird durch die Ausnehmungen 20 in den einander gegenüberliegenden Backen 19 der ersten Schweisselektrode geführt, bis ein Drahtende an den Backen vorsteht. Darauf wird die Vorrichtung in Betrieb genommen und die einander gegenüberliegenden Backen 19 werden durch die Klemme 21 geschlossen. Der Druckluftzylinder 22 wird betätigt und die Achse 24-verschwenkt das Gabelelement 18 und die Elektrode 19 nach unten, so dass das Ende des Elements W in Berührung mit dem Streifen S gelangt. Der Streifen S wird fest gegen die zweite Elektrode 17 gedruckt. Das Ende des Drahtelements verbreitert sich gemäss Fig. 4·. Bei der Weiterbewegung der Elektrode nach unten wird das verbreiterte Ende gemäss Fig. 5 plattgedrückt und mit dem Streifen S verschweisst. Die Backen der Elektrode 19 werden durch die Klemme 21 geöffent und das Drahtelement wird freigegeben. Die Elektrode 19 wird in zwei Schritten zurückgezogen. Der erste Schritt ist in Fig. 6 dargestellt, gemäss welcher die einander gegenüberliegenden Backen um, einen Betrag zurückgezogen sind, welcher näherungsweise der Länge der Hartegradgrenzlinie B entspricht, welche durch das Erhitzen während des Schweissvorganges und durch die Ableitung der Wärme von dem Drahtelement innerhalb der einander gegenüberliegenden Backen erzeugt wurde, die als Wärmesenke wirken. Die Klemme 21 wird erneut betätigt, um die einander gegenüberliegenden Backen der ersten Schweisselektrode zu schliessen. ■ Im zweiten Verfahrensschritt zieht die Achse 24 durch Verschwenken das Gabelelement 18 während der restlichen Bewegung desselben zurück und die am Gabelelement angeordneten, einander gegenüberliegenden Backen üben auf das Metallelement einen. Zug aus«, Durch diesen Zug am Drahtelement W wird eine Verformung längs der Härtegradgrenz-

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linie B gemäss Fig. 6 erzeugt, bis das Drahtelement längs der verformten Härfcegradgrenzlinie abbricht und das Fnde des Drahtelements am Streifen verschweisst zurücklässt, wobei der am Streifen S befestigte Kontakt C erzeugt wird. Die dargestellte und beschriebene Härtegradgrenzlinie ist nicht im einschränkenden Sinne zu verstehen, sondern dient lediglich zur Beschreibung des an die Schweisstelle anschliessenden Bereiches innerhalb des Drahtelementes, in welchem die beim Durchtritt eines elektrischen Schweisstroms erzeugte Wärme eine Härtung des Hartgolddrahtes hervorruft. Die Grenzlinie kann unregelmässig verlaufen und ihre Form ist nicht kritisch. Das Drahtelement wird vorzugsweise an der Scnweissfläche geglüht und ein Härteunterschied innerhalb des Drahtelementes wird in dem am Metallteil angeschweissten Drahtende und im Hartgolddraht innerhalb der einander gegenüberliegenden Backen der Elektrode 19 erzeugt, die als Wärmesenke wirken und eine Änderung der Härtung des Drahtelementes innerhalb der Backen verhindern. Wird anschliessend der nicht-geschweisste !Beil des Drahtelementes angezogen, so bricht dieser Teil unter der Zugbelastung vom Ende des am Metallteil angeschweissten End.es ab. Diesem Abbrechen geht im allgemeinen eine Verformung des Drahtelements längs der Härtegradgrenzlinie voraus. Der Kontakt C kann anschliessend geprägt werden, damit eine glatte gleichmässige Oberfläche gemäss C in Fig. 8 erhalten wird.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Drahtelement W vorzugsweise aus einem Hartgolddraht, welcher beim Erwärmen im Bereich der Schweisstelle oberhalb der Grenzlinie B geglüht oder gehärtet wird und oberhalb der Grenzlinie B infolge der Einwirkung der Backen als Wärmesenke im harten Zustand bleibt. Der Streifen S kann aus üblichen Metallen bestehen, die sich zur Herstellung von Steckerbuchsen oder anderen elektrischen Kontaktelementen eignen. Jedoch sind die beim erfindungsgemässen Verfahren verwendeten Werkstoffe diesbezüglich nicht eingeschränkt. Beispielsweise kann jedes Metallelement verwendet werden, bei welchem ein

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Härteunterschied in einem innerhalb des Drahtelements sich an die Schweisstelle'anschliessenden Bereich erzeugt werden kann und welches sich längs der Härtegradgrenzlinie verformt, wenn es von dem Metallteil, an dem es angeschweisst ist, weggezogen wird. Desgleichen ist das Verfahren nicht auf die Herstellung von Kontakten für Steckerbuchsen oder elektrische Klemmen beschränkt, sondern kann auch zur Befestigung von Metallelementen an Metallteilen für andere Zwecke verwendet werden, und zwar mit oder ohne anschliessende Prägung. Das Verschweissen und Lrhitzen der Metallteile erfolgt vorzugsweise mittels eines elektrischen Stromflusses durch die Metallteile. Daher ist. die beschriebene Ausflihrungsform der Zuführvorrichtung zum Erfassen des Metallelements, die durch die gegenüberliegenden Backen der Schweisselektrode gebildet werden, nur eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Weitere Abänderungen der Erfindung sind möglich und werden im Rahmen der Ansprüche von dieser mitumfasst.

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Claims

EL-4105 8. August 1971I Patentansprüche

1.^Verfahren zur Herstellung eines Kontakts an einem Metall- \ ^/teil, bei welcher ein Endabschnitt eines Metallelements in Anlage mit den Metallteil gebracht und das Metallelement am Metallteil ahgeschweisst wird, gekennzeichnet äurch Erhitzen des Metallelementes zur Erzeugung eines Härteunterschiedes im Metallelement längs einer Grenzlinie, die sich an den Bereich der Schweisstelle anschliesst, und durch Wegziehen des Metallelements vom Metallteil, um das Metallelement vom Metallteil im Bereich der Schweisstelle längs der genannten Grenzlinie wegzubrechen, so dass der Endabschnitt als Kontakt mit dem Metallteil verbunden bleibt.

2. Vorrichtung zur Befestigung eines Endabschnittes eines Metallelements an einem Metallteil, gekennzeichnet durch eine Zufuhrvorrichtung, um den Endabschnitt des Metallelementes in Berührung mit einem streifenförmlgen Metall- "■ teil zu bringen, durch eine Einrichtung zum Verschweissen des Endabschnitts des Metallelementes am Metallteil und zur Erzeugung eines Härteunterschiedes längs einer innerhalb des Metallelements gelegene Grenzlinie, die sich an dem Bereich der Schwelsst-elle anschliesst, und durch eine Einrichtung, um das Metallelement wegzuziehen, um es längs der genannten Grenzlinie im Bereich der Schweisstelle vom Metallteil wegzubrechen, wobei der Endabschnitt als ein mit dem Metallteil verbundener Kontakt zurückbleibt.

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