DE2541911A1

DE2541911A1 - Verfahren zum kontaktieren eines anschlussdrahtes oder einer anschlussfahne an einen elektrischen schichtkondensator

Info

Publication number: DE2541911A1
Application number: DE19752541911
Authority: DE
Inventors: Hans Raske
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-09-19
Filing date: 1975-09-19
Publication date: 1977-03-24
Also published as: DE2541911C3; DE2541911B2

Description

Verfahren zum Kontaktieren eines Anschlussdrahtes oder einer
schlIussfahne an einen elektrischen Schichtkondensator.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kontaktieren eines Anschlussdrahtes oder einer Anschlussfahne -im nachfolgenden als Anschlusselement bezeichnet- an einen elektrischen Schicht- oder Wickelkondensator mit an den überstehenden Belegungsrändern des Kondensators aufgeschoopten Kontaktmetallschichten, gemäss dem man das Änschlusselement durch ein kombiniertes Widerstands-Ultraschall-Schweissverfahren mit der Schoopschicht verbindet, wobei man die auf den Anschlussdraht lastende Sonotrode als Widerstands-Schweisselektrode verwendet Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens Aus der DT-OS 1 764 312 ist ein Verfahren zur Herstellung eines stirnseitig kontaktierten elektrischen Wickelkondensators bekannt, bei dem die stirnseitig überstehenden Ränder der Belegungsfolien mit äusseren Stromzuführungen, nämlich den Anschlusselementen kontaktiert werden. Das Kontaktieren erfolgt unter Anwendung eines kombinierten Widerstands- und Ultraschall-Schweissverfahrens.
Die hierbei zur Anwendung kommende Widerstands--Schweisselektrode ist gleichzeitig als Sonotrode ausgebildet. Durch das kombinierte Ultraschall-Widerstandsschweissen wird -bedingt durch die Vibration der Sonotrode-die Oxydhaut auf den stirnseitig uberstehenden Rändern der meist aus Aluminium bestehenden Belegungsfolien aufgerissen. Die zum Schweissvorgang aufzuwendende Wärmemenge wird im wesentlichen mittels der Schweisselektroden erzeugt.
Die Gegenelektrode wird hier ebenfalls gegen den Anscblussdraht geführt, so dass sich dieser hoch erwärmt und diese Wärme an der Kontaktierungsstelle auf die Belegungsfolie überträgt. Dieses bekannte Schweissverfahren bereitet indessen Schwierigkeiten bei Schicht- oder Wickelkondensatoren, deren überstehende Belegungsränder der Kondensatorfolien eine aufgeschoopte Kontakt-Metall schicht aufweisen. Derartige Kontakt-Metallschichten sind inhomogen; bei Anwendung des bekannten Schweissverfahrens ist es nicht möglich, auch die unter dem Anschlusselement liegende Schoopschicht zu verfestigen. Die Schoopschicht gewährleistet keinen hinreichend festen Halt des Anschlusselementes; die erzeugte Schweissverbindung ist nur oberflächig. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass sowohl der Andruck der Sonotrode wie auch die Bemessung des Stromflusses nicht so hoch sein dürfen, dass das Bauelement, im vorliegenden Fall der Kondensator, Schaden erleidet. Auch die Dauer der Temperatur- und Schwingungseinwirkung sollen aus gleichem Grunde so gering wie möglich gehalten werden.
Ausgehend vom eingangs genannten Verfahren besteht die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin, die Güte der Schweissverbindung zwischen dem Anschlusselement und der Schoopschicht zu verbessern, aber auch den Kontaktierungsvorgang sowie den Fertigungsprozess der Kondensatoren zu beschleunigen. Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass man beim Kontaktieren die Gegenelektrode gegen die Schoopschicht führt, derart, dass die Schoopschicht und das Anschlusselement im Stromkreis des zwischen den beiden Elektroden fliessenden Schweißstromes gelegen sind.
Bei Anwendung dieser erfinderischen Verfafirensweise wird im Bereich der Kontaktierungsstelle auch die Schoopschicht vom Strom durchflossen; schon bei geringem Andruck der Sonotrode erfolgt eine Verfestigung der Schoopschicht, und zwar im Bereich unter dem Anschlusselement, so dass die Schweißschmelze nach Art einer Wurzel in der Schoopschicht verankert ist.
Die Herstellung von Schichtkondensatoren erfolgt meist durch Abteilen eines Kondensatorstranges. Nach der Herstellung des Kondensatorstranges werden die Belegungsränder mit einer Schoopschicht versehen. Durch Querschneiden in einem vorgegebenen Teilungsabstand des so vorgefertigten Kondensatorstranges erhellt man die einzelnen Kondensatoren. Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Anschlusselemente sukzessive in einem vorgegebenen Teilungsabstand mit der Schoopschicht des Kondensatorstranges kontaktiert und die einzelnen Kondensatoren nach erfolgtem Kontaktieren aus dem Strang geschnitten.
Die zur Ausübung des Verfahrens bestehende Vorrichtung besteht aus einer Widerstands-Schweißsonotrode und einer Gegenelektrode, wobei gemäss der Erfindung der Stromanschluss für die Widerstands-Schweißsonotrode im Bereich eines Schallknotens der Sonotrode gelegen ist. Vorteilhaft ist die Gegenelektrode federelastisch an einem Elektrodenhalter angeordnet. Beim Vorschub lastet diese bei Erreichen eines Punktes auf dem Vorschubweg gegen eine Scho3pschicht des Kondensators; sodann fahrt die Gegenelektrode gegen einen Anschlag. Dadurch wird bewerkstelligt, dass die Gegenelektrode stets mit einem bemessenen Andruck gegen die Schoopschicht lastet. Die Sonotrode oder der Sonotrodeneinsatz besitzt eine schlitzförmige Nut, wobei die Schlitztiefe dieser Nüt derart bemessen ist, dass sie höchstens der halben, an der Verbindungsfläche genessenen Materialstärke des Anschlusselementes entspricht.
Das erfindungsgemässeVerfahren ist anhand der Zeichnungen näher erläutert; auch sind eine gemäss der Erfindung gebildete Vorrichtung sowie Einzelheiten hierzu in den Zeichnungen dargestellt.
Ein Schichtkondensator l ist beidseitig an seinen Belegungsrindern mit einer Schoopschicht 2, 3 belegt. An der Schoopschicht 2 soll ein Anschlusselement 4, z.B. ein Anschlussdraht mit der Dicke d angeschlossen werden.Zu diesem Zweck ist der Kondensator in einer Nut 5 eines Ambosses 6 abgestützt gehalten. Eine Sonotrode 7, die mit einem hier nicht dargestellten Ultraschallgeber in Verbindung steht und in Richtung des Pfeiles 9 schwingt, tragt einen Einsatz 8, dessen Arbeitsfläche 10 gegen das abgeflächte Ende 11 des Anschlusselementes 4 mit geringem Andruck lastet. Wie bei 12 angedeutet, ist die Sonotrode als Elektrode ausgebildet; sie steht mit einem Schweissimpulsgeber -hier nicht dargestellt- in Verbindung. Eine Gegenelektrode P3 ist -wie bei 14 angedeutet- am Gegenpotential des Schweissimpulsgebers angeschlossen; sie lastet mit ihrer Kontaktfläche 15 gegen die Schoopschicht 2. Gleichzeitig mit dem Absenken der Sonotrode gegen das Anschlusselement wird auch die Gegenelektrode abgesenkt; sie kommt dabei zunächst zum Anschlag mit der Schoopschicht 2. Die Gegenelektrode 13 ist in einem Klektrodenkopf 17 gehalten, der über eine Blattfeder 18 mit einem Konteranschlag 16 verbunden ist. er dem Aufsetzen der Gegenelektrode auf die Schoopschicht kommt der Anschlag 15 in Berührung mit dem Konteranschlag 16.
Die Blattfeder 18 bestimmt somit die Andruckkraft für die Gegenelektrode 13. Sobald der Konteranschlag 16 mit dem Anschlag 15 in Berührung kommt, fliesst der Schweißstrom zwischen der Arbeitsfläche 10 des Sonotrodeneinsatzes 8 über das Anschlusselement 4 der Schoopschicht 2 und der Gegenelektrode 15. Dies hat zur Folge, dass sich insbesondere an der Auflagefläche des Anschlussdrahtes 4 er der Schoopschicht 2 -und zwar bedingt durch den an dieser Stelle herrschenden höheren Widerstand- die Schoopschicht erwärmt. Nach einer Vorwärmzeit, welche etwa der halben Schweissdauer entspricht, schaltet der Ultraschallgeber ein. Durch die Vibration des Sonotrodeneinsatzes und somit auch des Anschlusselementes 4 wird die oxydhaut der Schoopschicht aufgerissen; gleichzeitig wird durch die Widerstandserwärmung an der Kontaktierungsstelle die Schoopschicht verdichtet; es erfolgt eine Verschweissung des Anschlusselementes 4 mit der Schoopschicht 2.
Figur 2 zeigt den Ort des Anschlusses 12' der Schweißstromzuleitung 14' mit der Sonotrode 7. Die Longitudinal-Schwingung der Sonotrode in Richtung des Pfeiles 9 ist in Figur 2a als Transversalschwingung dargestellt. Der Anschluss 12' ist am Ort eines Schallknotens 18 gelegen. Die Anschlußstelle ist daher von Ultraschallschwingungen entlastet, dadurch wird einerseits eine Leistungsminderung der Sonotrode und andererseits ein selbständiges Lösen der hier nicht dargestellten Anschlusselemente ja Bereich des Anschlusses 12' vermieden.
Figur 3 zeigt in einer schaubildlichen Ansicht das Kontaktieren eines Kondensatorstranges 19 mit Anschlusselementen 4. Der Kondensatorstrang ist vorgefertigt und trägt an seinen Belegungsrändern Jeweils eine Schoopschicht 2, 3. Wie bei 20 gestrichelt dargestellt, werden in einem vorgegebenen Teilungsabstand t die Kondensatoren 1 gemäss Figur 1 aus diesem Kondensatorstrang geschnitten. Besonders vorteilhaft ist es, die Anschlusselemente 4 in einem Band 21 zu gurten, und zwar ebenfalls in einem Teilungsabstand t. Entsprechend der zu Figur 1 erläuterten Yerfakrensweise werden nunmehr die Enden 4' der Anschlusselemente 4 sukzessive mit der Schoopschicht 2 verschweisst. Nach dem Verschweissen der Anschluss elemente 4 mit der Schoopschicht 2 wird das Gurtband 21 in Richtung des Pfeiles 22 abgezogen, worauf man sodann das Gurtband 19 wendet, derart, dass die Schoopschicht 3 nach oben liegt. In der vorbeschriebenen Weise wird auch diese Schoopschicht mit Anschlusselementen versehen. Nach dem Kontaktieren erfolgt das Schneiden der Kondensat@ren aus dem Eondensatorstrang. Die einzelnen Kondensatoren sind nunmehr mit Anschlusselementen versehen. Sie werden nachfolgend mit einer Kunststoffschicht od. dgl. umhüllt.
Wie weiter aus Figur 4 hervorgeht, ist die Arbeitsfläche 10 des Sonotrodeneinsatzes 8 mit einer Nut 23 versehen. Die Tiefe der Nut soll das Mass d2 nicht überschreiten, wobei d die Dicke des hier stark vergrössert dargestellten Anschlusselementes 4 im Bereich der Kontaktierungsstelle 24 ist.
5 Patentansprüche 4 Figuren L e e r s e i t e

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zum Kantaktieren eines Anschlusselementes an einen elektrischen Schicht- oder Wickelkondensator mit an den überstehenden Belegungsrändern der Kondensatorfolien aufgeschoopten Kontakt-Metallschichten, gemäss dem man das Anschlusselement durch ein kombiniertes Widerstands-Ultraschallschweissen mit der Schoopschicht- verbindet, indem man mittels einer als Widerstands-Schweisselektrode ausgebildeten Sonotrode das Anschlusselement gegen die Schoopschicht drückt und mit ihr verschweisst, dadurch g e k e n n z e 1 c h n e t , dass man zum Kontaktieren die Gegenelektrode (13) gegen die Schoopschicht (2 bzw. 3) führt, derart, dass die Schoopschicht(2 bzw. 3) und das Anschlusselement (4) im Stromkreis des zwischen den beiden Elektroden (8, 13) fliessenden Schweißstromes gelegen sind.
2. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass man bei der Herstellung des Kondensators (1) aus einem mit beidseitIg belegten Schoopschichten (2, 3) versehenen Kondensatorstrang (19) die Anschlusselemente (4) sukzessive in einen vorgegebenen Teilungsabstand (t) mit der Schoopschicht des Stranges (19) kontaktiert und nach erfolgtem Kontaktieren die einzelnen mit Anschlüssen versehenen Kondensatoren (1) aus dem Kondensatorstrang (lq) schneidet.
3. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens,bestehend aus einen, den Kondensator aufnehmenden Amboss und einer als Widerstands-Schweisselektrode ausgebildeten Sonotrode sowie einer Gegenelektrode, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Gegenelektrode (13) mittels einer Blattfeder (18) an einem als Konteranschlag gebildeten Elektrodenhalter (16) befestigt ist, derart, dass beim Anfahren des Elektrodenhalters gegen den Anschlag (15) die Blattfeder (18) die Andruckkraft für die Gegenelektrode (13) gegen die Schoopschicht (2 bzw. 3> bestimmt.
4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens, bestehend aus einer am Schweisspotential eines Schweisstaktgebers liegenden Sonotrode, durch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kontaktanschluss (12'> der Sonotrode (7) im Bereich eines ihrer Schallknoten (18> gelegen ist.
5. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäss Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i i c h n e t , dass der Sonotrodeneinsatz (8) an seiner Arbeitsfläche (lo) einen Nut (23 aufweist, wobei das Mass der Tiefe dieser Nut höchstens der halben, an der Verbindungsfläche (24) gemessenen Materialstärke des Anschlusselementes (4) entspricht.