DE3604784A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von abschnitten einer metallfolie - Google Patents

Description

In elektrotechnischen Geräten und Anlagen ist es häufig erforderlich, Strombahnen durch biegsame Abschnitte zu unterbrechen. Beispielsweise kann dies erforderlich sein, um die Wärmedehnungen starrer Leiter auszugleichen; ein weiteres Beispiel können Stromleiter, die betriebsmäßig Relativbewegungen ausführen und deshalb der Verbindung durch ein biegsames Zwischenstück bedürfen.

Es ist üblich, derartige nachgiebige Zwischenstücke als sogenannte Strombänder auszubilden, die aus einer Anzahl paketierter dünner Metallfolien bestehen, deren Enden durch ein geeignetes Verbindungsverfahren, beispielsweise Löten oder Preßschweißen verbunden sind. Es ist üblich, bei der Herstellung solcher Strombänder etwa folgender­ maßen vorzugehen:

Eine Anzahl von Abschnitten eines Folienbandes wird zur Bildung eines Folienpaketes übereinandergelegt; das Folienpaket wird am einen Ende nach einem geeigneten Ver­ fahren der erwähnten Art verbunden; anschließend wird das Folienpaket so gebogen, daß es der im eingebauten Zustand geforderten Form entspricht; nach der Verbindung der Folienabschnitte auch am anderen Ende des Folienpaketes wird der Überstand zur Schaffung eines geraden Endes abgetrennt, beispielsweise mittels einer Metallsäge. Es schließen sich weitere Bearbeitungsgänge an, um das Folienpaket mit Durchgangslöchern zur Befestigung und leitenden Verbindung mit den anschließenden Teilen der Strombahn des Gerätes oder der Anlage zu versehen. Ferner kann es erforderlich sein, das Folienpaket durch die Einarbeitung von Schlitzen in einzelne Finger aufzuteilen, um in gewissem Umfang eine unabhängige Bewegung von Teilen des Strombandes zu ermöglichen; diese Ausführung wird insbesondere für Leistungsschalter der Energietechnik benötigt, in denen je Strombahn mehrere elektrisch parallel geschaltete Kontaktglieder vorgesehen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vielzahl der Bearbeitungsvorgänge zu verringern und insbesondere spanabhebende Bearbeitungsvorgänge an dem Folienpaket zu vermeiden, d. h. beispielsweise das Anbringen von Bohrungen und die Einarbeitung von Schlitzen.

Die Erfindung geht hierzu von einem Verfahren zur aufein­ anderfolgenden Herstellung von Abschnitten einer Metall­ folie als Bestandteil eines zur Benutzung gleichsinnig oder wechselnd gekrümmten biegsamen Folienpaketes für elektrotechnische Zwecke mit nahe den Enden des Folien­ paketes zur Befestigung angebrachten Durchgangslöchern aus und löst die gestellte Aufgabe durch folgende Schritte:

• a) In ein Folienband werden mittels eines Stanzwerkzeuges Schnittmerkmale eingearbeitet, die jeweils zwei auf­ einanderfolgenden Folienabschnitten angehören;
• b) der Vorschub des Folienbandes wird in Abhängigkeit von der vorgesehenen Lage der einzelnen Folienabschnitte in dem Folienpaket fortschreitend verändert; und
• c) von dem Folienband werden Abschnitte mittels eines Trennwerkzeuges derart abgetrennt, daß die Schnittmerk­ male des Stanzwerkzeuges in jeweils aufeinanderfolgenden Folienabschnitten enthalten sind.

Da die Folienabschnitte in dem Maß unterschiedlich lang hergestellt werden, wie es ihrer Stellung in dem fertig­ gekrümmten Folienpaket entspricht, besitzt das Folien­ paket bündig abschließende Enden und bedarf deshalb an dieser Stelle keiner weiteren Bearbeitung durch Stanzen, Sägen, Fräsen oder ähnliche Verfahren. Darüberhinaus ent­ hält das Folienpaket bereits die Durchgangslöcher zur Befestigung, was ein nachträgliches Bohren von Löchern entbehrlich macht. Besonders vorteilhaft ist die Möglich­ keit, die Folienabschnitte mit Schlitzen zu versehen, um dadurch auch eine Aufteilung des Folienpaketes in einzelne Finger zu erreichen, da gerade die Einarbeitung von Schlitzen in Folienpakete durch spanabhebende Verfahren sowohl zeitraubend ist als auch die Qualität des Folien­ paketes in elektrischer Hinsicht beeinträchtigen kann.

An das Stanzwerkzeug werden keine besonderen Anforderungen gestellt, da es für alle zu fertigenden Folienabschnitte einheitlich ist, und nur der Vorschub fortschreitend zu verändern ist. Hierfür stehen Vorschubapparate zur Ver­ fügung, denen Steuersignale einer Rechenanlage eingebbar sind. Die Rechenanlage wird zweckmäßig dazu benutzt, die Längendifferenz zwischen den aufeinanderfolgenden Folien­ abschnitten und damit die Länge jedes Folienabschnittes so zu berechnen, daß die Enden des Folienpaketes bei der vorgesehenen Form des fertigen Strombandes bündig ab­ schließen.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschrieben­ en Verfahrens kann zweckmäßig ein Stanzwerkzeug aufweisen, das sowohl Lochstempel für an den Enden der Abschnitte vor­ gesehene Durchgangslöcher sowie die Folienabschnitte teil­ weise in einzelne Finger trennende Schlitze aufweist. Auf diese Weise erhält man Folienabschnitte von zunächst ge­ schlossener Form, die aber durch einfach durchzuführende Trennschnitte an einem Ende auf einfache Weise in unab­ hängig bewegbare Finger aufgeteilt werden können.

Ferner kann die zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens vorgesehene Vorrichtung dadurch verhältnismäßig einfach ge­ staltet sein, daß

• a) eine gemeinsame Antriebsvorrichtung für das Stanzwerkzeug und das Trennwerkzeug vorgesehen sind;
• b) eine Vorschubeinrichtung zum Transport des Folienbandes mit variabler Schrittweite dient und
• c) ein das Trennwerkzeug gegenüber dem Stanzwerkzeug in einem dem Vorschub entsprechenden Maß positionierender Verstellantrieb vorgesehen ist.

Hierdurch ist auch eine hohe Taktzahl zu erreichen, d. h. es können je Minute beispielsweise etwa 100 Folienabschnitte herstellbar sein.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt zur Erläuterung des Prinzips der Er­ findung einen Abschnitt eines Folienbandes.

In der Fig. 2 ist ein aus unterschiedlich langen Folienab­ schnitten gebildetes Folienpaket gezeigt.

Die Fig. 3 zeigt das Folienpaket gemäß der Fig. 2 in einem gekrümmten Zustand.

Die Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung zur aufeinanderfolgenden Herstellung von Folienabschnitten.

Das in der Fig. 1 gezeigte Folienband 1 kann beispielsweise aus hartgewalztem Kupfer bestehen und kann eine Dicke von 0,05 mm aufweisen. Etwa 120 aufeinandergelegte Folienab­ schnitte dieser Art ergeben bei angemessener Breite ein Stromband zur Führung eines Dauerstromes von 1000 A. Mit S sind Teillängen des Folienbandes 1 bezeichnet, die in einem Arbeitsgang, d. h. mit einem zusammenhängenden Stanzwerkzeug das dargestellte Schnittbild erhalten. Es handelt sich dabei in dem dargestellten Beispiel um eine Lochgruppe 2 mit zwei größeren Löchern zur Befestigung des fertigen Strombandes an seinem einen Ende sowie um zwei Lochgruppen 3 mit kleineren Löchern zur Befestigung von zwei Fingern des Strombandes an seinem anderen Ende, wobei die beiden Finger durch einen Schlitz 4 voneinander getrennt sind.

Die benötigten Folienabschnitte sind mit L 1, L 2, L 3 ... Ln bezeichnet. Wie die Darstellung zeigt, ist das Schnittbild der Teillängen S gegenüber den Folienabschnitten L 1, L 2, L 3 ... Ln und so fort derart verschoben, daß das Schnittbild Merkmale aufeinanderfolgender Folienabschnitte enthält. Die unterschiedliche Länge der Folienabschnitte kommt bei ein­ heitlicher Länge des Schnittbildes in den Teillängen S da­ durch zustande, daß ein von Teillänge zu Teillänge wachsen­ der Zwischenraum D 1, D 2, D 3 ... Dn eingefügt ist. Diese Zwischenräume werden durch einen - je nach der vorgesehenen Arbeitsrichtung bzw. Ablage der Folienabschnitte - zunehmen­ den oder abnehmenden Vorschub des Folienbandes 1 zwischen den Hüben des Stanzwerkzeuges hervorgerufen, welches das Schnittbild in den Teillängen S erzeugt. Ein Trennwerkzeug arbeitet entsprechend dem variablen Vorschub und trennt die Folienabschnitte gemäß den gestrichelten Linien zwischen den Lochgruppen 2 und 3 ab.

Werden die so gewonnenen Folienabschnitte L 1, L 2, L 3 ... Ln aufeinandergelegt, so entsteht ein Folienstapel 5 gemäß der Fig. 2, der bei bündiger Stellung der Folien an einem Ende am anderen Ende keilförmig ausläuft. Wird dieser Folien­ stapel unter Beibehaltung der bündigen Lage der Folienab­ schnitte an dem einen Ende in die zum Gebrauch vorgesehene Form oder eine dieser Form entsprechende gleichsinnig ge­ krümmte Ersatzform gebogen, so enden die Folienabschnitte auch an dem anderen Ende bündig, wie die Fig. 3 zeigt. Ein solches Folienpaket 5 weist, abgesehen von der noch fehlen­ den Verbindung der Folienabschnitte an ihren Enden, bereits alle Merkmale des fertigen Strombandes auf, da die Bohrungen aufgrund der vorangegangenen Bearbeitung durch das Stanzwerk­ zeug bereits vorhanden sind. Es braucht nur noch ein Schnitt am Ende des Schlitzes 4 ausgeführt zu werden, um das Strom­ band in zwei Finger zu teilen.

Wie anhand des dargestellten Beispieles leicht zu erkennen ist, sind in vollkommen übereinstimmender Weise auch Strom­ bänder mit anderen Lochungen und einer Aufteilung in weitere Finger herstellbar. Beispielsweise lassen sich Strombänder für Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem Nennstrom von 2000 A und darüber herstellen, indem bei entsprechender Breite des Folienbandes drei oder mehrere Schlitze ange­ bracht und eine entsprechende Anzahl von geeigneten Loch­ gruppen vorgesehen wird.

Eine zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens geeignete Vorrichtung wird im folgenden anhand der Fig. 4 erläutert.

Die Vorrichtung gemäß der Fig. 4 dient zur Verarbeitung des Folienbandes 1 und weist hierzu eine Abrollvorrichtung 10 für eine Bandtrommel 11 sowie ein nachgeschaltetes Richtwerk 12 auf, welches dazu dient, das Metallband zu glätten. Eine Steuereinrichtung 13 dient zur Steuerung einer Vorschub­ einrichtung 14 in der Weise, daß aufeinanderfolgend unter­ schiedlich lange Abschnitte des Folienbandes 1 transportiert werden. Das Folienband 1 gelangt dann in den Arbeitsbereich eines Stanzwerkzeuges 15 sowie eines Trennwerkzeuges 16. Das Stanzwerkzeug 15 arbeitet in den durch die Vorschubeinrichtung 14 vorgegebenen Abständen das anhand der Fig. 1 erläuterte Schnittbild in den Teillängen S ein. Das Trennwerkzeug 16 wird gleichfalls durch die Steuereinrichtung 13 unter Zwischenschaltung eines Verstellantriebes 17 verschoben.

Für das Stanzwerkzeug 15 und das Trennwerkzeug 16 ist eine gemeinsame Antriebsvorrichtung 20 vorgesehen, bei der es sich um einen Exzenterantrieb bekannter Art handeln kann. Eine mit der Antriebsvorrichtung 20 verbundene Traverse 21 beaufschlagt beide Werkzeuge derart, daß im Bereich der dargestellten oberen Totpunktstellung der Traverse 21 keine Verbindung mit dem Trennwerkzeug 16 besteht und dieses daher mittels des Verstellantriebes 17 verschoben werden kann. An der Austrittsseite der Vorrichtung werden die Folienabschnitte auf einer Übergabevorrichtung 22 über­ einander abgelegt, so daß Folienpakete 5 gemäß der Fig. 2 gebildet werden. Die Folienpakete 5 werden dann nacheinander von einer Preßschweißvorrichtung 23 übernommen, die eine entlang Führungsschienen 24 verfahrbare Spannvorrichtung 25 aufweist. Spannbacken 26 und 27 der Spannvorrichtung 25 sind so ausgebildet, daß die Folienpakete 5 mit einer Krümmung eingespannt werden, die der Krümmung entspricht, wie sie bei der Benutzung des fertigen Strombandes in einem elektrischen Schaltgerät oder einer Schaltanlage vorgesehen ist (vgl. beispielsweise US-A-35 50 049, aus der die Anordnung von Strombändern in Niederspannungs-Leistungsschaltern zu ent­ nehmen ist).

In dieser Stellung, in der die Enden der einzelnen Folienab­ schnitte bündig zueinander sind, werden die Endbereiche der Folienpakete von Schweißelektroden erfaßt und durch Hindurch­ leiten eines Stromes geeigneter Höhe und Dauer preßgeschweißt. Hierzu sind die Schweißelektroden 30 in Führungslagern 31 verschiebbar und durch Arbeitszylinder 32 mit einer Kraft geeigneter Größe beaufschlagbar. Zur Steuerung des Schweiß­ vorganges kann ein Infrarotdetektor 33 vorgesehen sein. Die Schweißvorrichtung 23 kann auch zwei oder mehrere, den zu verschweißenden Endbereich des Folienpaketes 5 aus ver­ schiedenen Richtungen erfassende Infrarotdetektoren 33 aufweisen. Auf diese Weise ist eine gleichbleibende Qualität der Schweißung auch bei unterschiedlichem Querschnitt der Folienpakete 5 zu erzielen.

Claims (3)

1. Verfahren zur aufeinanderfolgenden Herstellung von Abschnitten (L 1, L 2, L 3 ... Ln) einer Metallfolie als Bestandteil eines zur Benutzung gleichsinnig oder wechselnd gekrümmten biegsamen Folienpaketes für elektrotechnische Zwecke mit nahe den Enden des Folienpaketes zur Befestigung angebrachten Durchgangslöchern (2, 3), gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) in ein Folienband werden mittels eines Stanzwerkzeuges (15) Schnittmerkmale eingearbeitet, die jeweils zwei auf­ einanderfolgenden Folienabschnitten (L 1, L 2 bzw. L 2, L 3) angehören;
• b) der Vorschub des Folienbandes (1) wird in Abhängigkeit von der vorgesehenen Lage der einzelnen Folienabschnit­ te in dem Folienpaket (5) fortschreitend verändert; und
• c) von dem Folienband (1) werden Abschnitte (L 1, L 2, L 3 ... Ln) mittels eines Trennwerkzeuges (16) derart abgetrennt, daß die Schnittmerkmale (2, 3, 4) des Stanzwerkzeuges (Teil­ längen S) in jeweils aufeinanderfolgenden Folienabschnit­ ten (L 1, L 2, L 3 ... Ln) enthalten sind.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stanzwerkzeug (15) Lochstempel für an den Enden der Abschnitte vorgesehene Durchgangslöcher (Lochgruppe 2, 3) sowie die Folienabschnitte teilweise in einzelne Finger trennende Schlitze (4) aufweist.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) eine gemeinsame Antriebsvorrichtung (20) für das Stanzwerkzeug (15) und das Trennwerkzeug (10);
• b) eine Vorschubeinrichtung (14) zum Transport des Folien­ bandes (1) mit variabler Schrittweite;
• c) ein das Trennwerkzeug (16) gegenüber dem Stanzwerkzeug (15) in einem dem Vorschub entsprechenden Maß positio­ nierenden Verstellantrieb (17).