DE4439391A1

DE4439391A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kontaktieren des Wicklungsdrahtes einer Spule

Info

Publication number: DE4439391A1
Application number: DE4439391A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl Ing Dittmann; Erich Vojta
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1994-11-04
Filing date: 1994-11-04
Publication date: 1996-05-09

Description

Gegenstand des Hauptpatentes (Aktenzeichen EP 94115601.0) sind bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kontak tieren des Wicklungsdrahtes einer Spule mit einem Anschluß stift, wobei ein Endabschnitt des Wicklungsdrahtes mit mehre ren Windungen um einen Endabschnitt des Anschlußstiftes ge schlungen wird, wobei der Anschlußstift dann mit einem fluß mittelfreien Weichlot in Kontakt gebracht und dieses schließ lich durch eine berührungslose Wärmezufuhr unter Schutzgas bei Löttemperatur aufgeschmolzen wird.

Um die unerwünschten Flußmittel und Lötbäder bei der Herstel lung insbesondere von Relaisspulen zu vermeiden, wird also nach dem Hauptpatent eine Verbindung mittels einem Weichlot vorgeschlagen, das flußmittelfrei unter Schutzgas aufge schmolzen wird. Als bevorzugtes Verfahren wird dort auch be reits eine Lichtbogen-Inert-Gas-Lötung analog zu der bereits bekannten WIG-Schweißung (Wolfram-Inert-Gas-Schweißung) vor geschlagen, wobei also nicht wie beim Schweißverfahren der Anschlußstift selbst mit dem Wicklungsdraht aufgeschmolzen wird, sondern der Lichtbogen so dimensioniert wird, daß le diglich das Weichlot verflüssigt wird. Auf diese Weise wird die Wärmebelastung für den Spulenkörper und den Wicklungs draht deutlich vermindert.

Bei dem im Hauptpatent beschriebenen WIG-Löten wird der Lichtbogen zwischen dem Anschlußstift und einer Gegenelektro de gezündet. Dabei könnten sich allerdings dann Probleme er geben, wenn etwa bei Spulen für Miniaturrelais Anschlußstifte verwendet werden, deren Dicke weit unter 1 mm liegt, also beispielsweise 0,2 bis 0,4 mm beträgt. Solche Anschlußstifte sind wegen der entsprechend kleinen Spulenabmessung und ihres eigenen Querschnitts nur schwer zu kontaktieren. Unter Um ständen sind sie auch nicht mehr in der Lage, den bei übli chen WIG-Stromquellen erzeugbaren Minimalstrom von beispiels weise 1 A zu leiten.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist deshalb eine Weiterbil dung der Lichtbogenlötung gemäß dem Hauptpatent in der Weise, daß auch Spulenanschlüsse mit kleinsten Abmessungen auf ein fache Weise und mit minimaler Wärmebelastung gelötet werden können.

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel mit einem Verfahren der ein gangs genannten Art dadurch erreicht, daß der bewickelte End abschnitt des Anschlußstiftes in der Nähe von zwei einander mit ihren Spitzen gegenüberstehenden Elektroden angeordnet wird und daß zwischen den beiden Elektroden ein Lichtbogen gezündet wird, deren Stärke und Brenndauer auf das Schmelzen des Weichlotes abgestimmt ist.

Bei der Erfindung wird also mit einem sogenannten nicht über tragenen Lichtbogen gearbeitet, bei dem der Lichtbogen nicht am Anschlußstift selbst sondern zwischen zwei davon getrenn ten Elektroden gezündet wird, so daß das Weichlot aufgrund der Strahlungswärme aufgeschmolzen wird. Der Anschlußstift selbst wird also überhaupt nicht kontaktiert, und weil er an der Zündung des Lichtbogens nicht beteiligt ist, braucht er auch nicht zu einer Gegenelektrode auf genauen Abstand ju stiert zu werden. Die beiden Elektroden selbst werden einmal auf den richtigen Abstand zueinander eingestellt und mit der Stromversorgung kontaktiert, während die Anschlußstifte der einzelnen Spulen lediglich im Durchlauf an die beiden Elek troden angenähert zu werden brauchen, bevor der Lichtbogen wieder neu gezündet wird. Zweckmäßigerweise wird der An schlußstift mit seinem Ende so zwischen die beiden Elektro denspitzen gebracht, daß es annähernd bündig zu der Verbin dungslinie zwischen den Elektrodenspitzen steht. Die Elektro den selbst können unter einem Winkel zueinander stehen, der von annähernd 0° (Elektroden parallel) bis zu 180° (Elektroden in einer Linie fluchtend) reichen kann. Als zweckmäßig hat sich erwiesen, die Elektroden unter einem Win kel von etwa 130° zueinander anzuordnen.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver fahrens umfaßt zweckmäßigerweise eine Aufnahme für einen Spu lenkörper mit Anschlußstiften, eine Halterung für zwei stabförmige Elektroden in einem vorgegebenen Winkel und mit einem vorgegebenen Abstand ihrer Spitzen, eine Strömungsvor richtung zur Zufuhr von Schutzgas zum Bereich der beiden Elektrodenspitzen, eine Positionierungseinrichtung, um je weils einen Anschlußstift eines in der Aufnahme befindlichen Spulenkörpers in einem vorgegebenen Abstand zu den beiden Elektrodenspitzen zu positionieren, und eine Stromversorgung für die beiden Elektroden zur Erzeugung eines Lichtbogens mit vorgegebener Stärke und Brenndauer.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematisierte Lichtbogen-Lötvorrichtung und

Fig. 2 eine Detaildarstellung der Elektrodenspitzen und ei nes Anschlußstiftes mit einer leichten Abwandlung gegenüber Fig. 1.

Die in Fig. 1 schematisch gezeigte Lichtbogen-Lötvorrichtung umfaßt eine nur ausschnittsweise dargestellte Halterung 1 für zwei Elektroden 2 und 3, die isoliert in der Halterung 1 be festigt und an eine Stromquelle 4 angeschlossen sind. Mit ei nem Hochfrequenzimpuls wird zwischen den Elektrodenspitzen jeweils kurzzeitig ein Lichtbogen 5 gezündet, dessen Stärke und Brenndauer entsprechend dem zu lötenden Spulenanschluß eingestellt wird. Diese Regelungseinrichtung ist nicht darge stellt, da sie von herkömmlichen Schweißstromversorgungen übernommen werden kann. In Richtung auf den Lichtbogen wird über einen Strömungskanal 6 und ein Gassieb 7 Schutzgas ge blasen, beispielsweise reines Argon oder Argon mit einem Zu satz von beispielsweise 5% Wasserstoff (H₂).

Zur erfindungsgemäßen Schutzgaslötung wird ein Spulenkörper 8, von dem nur ein kleiner Flanschteil gezeigt ist, in einer Aufnahme 9 zur Bearbeitung transportiert. In dem Spulenkörper 8 ist ein Anschlußstift 10 verankert, an dessen Endabschnitt 11 ein Endabschnitt 12 einer Spulenwicklung mit mehreren Win dungen angewickelt ist. Auf das freie Ende 13 des Anschluß stifte 10 wird nun eine bestimmte Menge an flußmittelfreiem Weichlot 14 aufgebracht. Dies kann entsprechend dem Hauptpa tent vorzugsweise durch Eintauchen des Endabschnittes 12 in ein Weichlotbad erfolgen, dessen Temperatur nur wenig über dem Schmelzpunkt des Weichlotes liegt. Das Weichlot 14 be netzt dann gemäß Darstellung in Fig. 1 in Form eines Trop fens das freie Ende 13 des Anschlußstiftes 10. Nunmehr wird der Spulenkörper 8 durch die Aufnahme 9 so positioniert, daß das freie Ende 13 des Anschlußstiftes 10 mit dem anhaftenden Weichlot-Tropfen 14 zwischen den Enden der beiden Elektroden 2 und 3 positioniert wird, so daß es beim Zünden des Lichtbo gens 5 in dessen Wärmestrahlungsbereich liegt. Mit diesem Lichtbogen wird dann das Weichlot 14 aufgeschmolzen und stellt einen zuverlässigen Kontakt zwischen dem Anschlußstift 10 und dem angewickelten Endabschnitt 12 des Wicklungsdrahtes her. Dabei wird selbstverständlich auch die Lackisolierung des Wicklungsdrahtes abgeschmolzen.

In Fig. 2 ist in einer Detaildarstellung die Anordnung der beiden Elektroden 2 und 3 noch einmal gezeigt, wobei in die sem Fall die Anode 2 mit einer Spitze 15 versehen ist. Dabei ist auch gezeigt, daß das freie Ende 13 des Endabschnittes 11 des Anschlußstiftes 10 annähernd bündig mit einer die Enden bzw. Spitzen der Elektroden 2 und 3 verbindenden Linie 16 an geordnet wird. Der Abstand der beiden Elektroden betrug bei einer Versuchsanordnung etwa 1,5 bis 2 mm, während der Winkel α zwischen den beiden Elektroden entsprechend dem Anwen dungsfall zwischen annähernd 0° und 180° variiert werden kann. In einer zweckmäßigen Versuchsanordnung betrug er bei spielsweise ungefähr 130°. Mit einem Lichtbogenstrom zwischen Anode und Kathode von 1,0 A und einer Lichtbogenbrenndauer von etwa 0,1 s wurden im praktischen Versuch gute Ergebnisse erzielt.

Claims

1. Verfahren zum Kontaktieren des Wicklungsdrahtes (12) einer Spule mit einem Anschlußstift (10), wobei ein Endabschnitt des Wicklungsdrahtes (12) mit mehreren Windungen um einen Endabschnitt (11) des Anschlußstiftes (10) geschlungen wird, wobei der Anschlußstift (10) dann mit einem flußmittelfreien Weichlot (14) in Kontakt gebracht und dieses schließlich durch eine berührungslose Wärmezufuhr unter Schutzgas bei Löttemperatur aufgeschmolzen wird, nach Patent (Aktenzeichen P 43 36 000.9), dadurch gekennzeichnet, daß der be wickelte Endabschnitt (11) des Anschlußstiftes (10) in der Nähe von zwei einander mit ihren Spitzen gegenüberstehenden Elektroden (2, 3) angeordnet wird und daß zwischen den beiden Elektroden ein Lichtbogen (5) gezündet wird, dessen Stärke und Brenndauer auf das Schmelzen des Weichlotes (14) abge stimmt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das flußmittelfreie Weichlot (14) durch Eintauchen des Endabschnittes (11) des Anschlußstiftes (10) in ein Löt bad mit einer nur wenig über der Schmelztemperatur des Lotes liegenden Betriebstemperatur aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Lot in Form eines vorgeformten Ringes auf den Endabschnitt des Anschlußstiftes aufgesteckt und danach auf geschmolzen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstift (10) zum Löten mit seinem freien Ende (13) zwischen den Enden der beiden Elektroden (2, 3) etwa auf einer Linie (16) mit diesen bündig angeordnet wird.

5. Vorrichtung zum Löten von Wicklungsenden (12) an Anschluß stiften (10) einer Spule, gekennzeichnet durch

- eine Aufnahme (9) für einen Spulenkörper (8) mit An schlußstiften (10),
- eine Halterung (1) für zwei stabförmige Elektroden (2, 3) in einem vorgegebenen Winkel (α) und mit einem vorgegebe nen Abstand ihrer Spitzen,
- eine Strömungsvorrichtung (6) zur Zufuhr von Schutzgas zum Bereich der beiden Elektrodenspitzen,
- eine Positionierungseinrichtung, um jeweils einen An schlußstift (10) eines in der Aufnahme befindlichen Spu lenkörpers (8) mit seinem freien Ende (13) in einem vor gegebenen Abstand zu den beiden Elektrodenspitzen zu po sitionieren, und
- eine Stromversorgung (4) für die beiden Elektroden (2, 3) zur Erzeugung eines Lichtbogens (5) mit vorgegebener Stärke und Brenndauer.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die Elektroden (2, 3) zueinander einen Winkel zwi schen 10° und 180°, vorzugsweise von etwa 130° bilden.