DE8137624U1

DE8137624U1 - Device for connecting electrical conductors

Info

Publication number: DE8137624U1
Application number: DE8137624U
Authority: DE
Original assignee: Niebuhr Ultraschalltechnik 8750 Aschaffenburg De GmbH
Current assignee: Niebuhr Ultraschalltechnik 8750 Aschaffenburg De GmbH
Priority date: 1981-12-23
Filing date: 1981-12-23
Publication date: 1984-03-01

Description

Device for connecting electrical conductors

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verbinden elektrischer Leiter vorzugsweise in Form von Litzen umfassend eine Ultraschallschwingungen erzeugende Sonotrode sowie zumindest eine als Amboß dienende Gegenelektrode.The invention relates to a device for connecting electrical conductors, preferably in the form of strands comprising a Sonotrode generating ultrasonic vibrations and at least one counter-electrode serving as an anvil.

Um elektrische Leiter zu verbinden wird die Knotenstelle normalerweise mit einer Hülse überdeckt, um diese dann mit den Leitern zu vercrimpen und gegebenenfalls anschließend zu verschweißen. Dies kann zum Beispiel mittels Löten, Widerstandsschweißen oder Ultraschallschweißen erfolgen. Der Nachteil dieser Verfahren besteht grundsätzlich darin, daß die Montage zeitaufwendig ist, da die Leiterenden in die Hülse zunächst eingebracht werden müssen, um anschließend eine feste Verbindung herzustellen.The junction is normally used to connect electrical conductors covered with a sleeve in order to then crimp it with the conductors and, if necessary, then weld it. this can be done for example by means of soldering, resistance welding or ultrasonic welding. The disadvantage of this method is fundamental in that the assembly is time-consuming, since the conductor ends must first be introduced into the sleeve in order to then establish a permanent connection.

Eine Vorrichtung zum Verbinden von elektrischen Leitern in Form von Litzen mit einem metallischen Träger ist der DE-AS 26 21 508 zu entnehmen, bei der der elektrische Leiter in eine als Amboß ausgebildete Gegenelektrode einer Ultraschallschweißvorrichtung eingelegt wird. Sodann wird auf den Amboß der mit dem Leiter zu verbindende elektrische Träger aufgelegt, um anschließend die Sonotrode in Richtung des Amboß zu bewegen. Um den Trägern mit unterschiedlichenA device for connecting electrical conductors in the form of Strands with a metallic carrier can be found in DE-AS 26 21 508, in which the electrical conductor is inserted into an anvil Counter electrode of an ultrasonic welding device is inserted. Then the anvil to be connected to the conductor is placed on the anvil electrical carrier placed in order to then move the sonotrode in the direction of the anvil. To the carriers with different

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Leiterdurchmessern verbinden zu können, weist der Amboß federbeaufschlagle bewegliche Schieber auf, auf die die Sonotrode abgesenkt Werden kann. Dabei ist der Abstand zwischen den Schiebern stets kleiner als die entsprechende Erstreckung der anliegenden Sonotrodenflächen. To be able to connect conductor diameters, the anvil has spring-loading movable slide onto which the sonotrode can be lowered. The distance between the slides is always smaller than the corresponding extension of the adjacent sonotrode surfaces.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß ein problemloses, kostengünstiges und rationelles Verbinden zweier elektrischer Leiter vorzugsweise in Form von Litzen ermöglicht wird, ohne daß die zu ä i\ verbindenden Leiter mit einer Hülse umgeben werden müssen, wobeiObject of the present invention is to provide a device of the type mentioned such that an easy, cost effective and efficient joining of two electrical conductors preferably is made possible in the form of strands, without the ae i \ connecting conductors have to be surrounded by a sleeve , whereby

des weiteren eine leichte Anpassung an unterschiedliche Leiterstärken möglich sein soll.furthermore an easy adaptation to different conductor thicknesses should be possible.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sonotrode bzw. der Sonotrodenkopf an der Umfangsf lache zumindest eine zu verbindenden- Leitern angepaßte Ausnehmung aufweist, die von einer Sonotroden- bzw. Sonotrodenkopfrandf lache ausgeht, entlang der eine einen der Ausnehmung angepaßten Vorsprung aufweisende Fläche des Amboßes derart verschiebbar ist, und daß in der Schweißstellung die Ausnehmung und der zugeordnete Vorsprung einen parallel oder nahezu parallel zur Sonotrodenschwingungsachse verlaufenden an seinen Stirn-Seiten zum Durchführen der Leiter geöffneten einen Verdichtungsraum darstellenden Hohlraum bilden. Dabei sind selbstverständlich Vorsprung und Ausnehmung derart aufeinander abgestimmt, daß eine Wechselwirkung mit dem Sonotrodenkopf erfolgt, wodurch letztendlich die Verschweißung erfolgt.The object is achieved according to the invention in that the sonotrode or the sonotrode head on the circumferential surface at least one closed connecting ladders has adapted recess, which is of a Sonotrode or sonotrode head edge area goes out along the one one of the recess adapted projection having surface of the anvil is displaceable in such a way, and that in the welding position the Recess and the associated projection have a parallel or almost parallel to the sonotrode oscillation axis on its front sides to lead through the conductors open to form a compression space representing cavity. Of course, you have a head start and recess matched to one another in such a way that an interaction with the sonotrode head takes place, whereby ultimately the welding takes place.

Durch die erfindungsgemäße Lehre brauchen demzufolge die zu verbindenden Leiter nur noch in dem Verdichtungsraum eingebracht zu werden, um sie anschließend verbinden zu können. Vorzugsweise werden dabei die zu verbindenden Leiter bei angehobenem Amboß, ohne daß jedoch seine zu der Randfläche korrespondierende Fläche von dieser entfernt wird, in die Ausnehmung der Sonotrode eingelegt,As a result of the teaching according to the invention, the conductors to be connected therefore only need to be introduced into the compression space in order to be able to connect them subsequently. The conductors to be connected are preferably inserted into the recess of the sonotrode with the anvil raised, but without its surface corresponding to the edge surface being removed therefrom.

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um dann den Amboß abzusenken bis der Vorsprung mit der Ausnehmung derart in Wechselwirkung tritt, daß sich der Verdichtungsraum bzw. Hohlraum bildet, um anschließend die Sonotrode in Schwingung versetzen zu können.
5in order then to lower the anvil until the projection interacts with the recess in such a way that the compression space or cavity is formed in order to then be able to set the sonotrode in vibration.
5

Da -wie gesagt- auch der angehobene Amboß mit der den Vorsprung aufweisenden Fläche an der die Ausnehmung zeigenden Randfläche anliegt, wird das Einbringen der Leiterenden in die Ausnehmungen erleichtert, da der Amboß quasi eine Führungshilfe darstellt.Since - as I said - also the raised anvil with the surface having the projection on the edge surface showing the recess is applied, the introduction of the conductor ends into the recesses is facilitated, since the anvil is more or less a guide.

1010

In einer besonders hervorzuhebenden Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Sonotrode bzw. der Sonotrodenkopf ein Vieleck bildende eben verlaufende die Umfangsflache darstellende Randflächen, in deren Schnittpunkten Ausnehmungen vorzugsweise unterschiedlicher Abmessungen angeordnet sind. Demzufolge befindet sich auf der Peripherie der Sonotrode bzw. des Sonotrodenkopfes eine Vielzahl von Ausnehmungen, die mit entsprechenden Vorsprüngen in Wechselwirkung treten, um Verdichtugsräume unterschiedlicher Abmessungen für Leiter unterschiedlicher Stärken zur Verfugung zu stellen.In a particularly noteworthy embodiment of the invention if the sonotrode or the sonotrode head comprises a polygon forming flat edge surfaces representing the circumferential surface, in which Intersection recesses are preferably arranged with different dimensions. As a result, is on the periphery the sonotrode or the sonotrode head has a large number of recesses that interact with corresponding projections, around compression spaces of different dimensions for different conductors To make strengths available.

2020th

Als eigenerfinderische Ausgestaltung der Erfindung ist die Lehre zu bezeichnen, daß jeweils zwei Randflächen der Sonotrode bzw. des Sonotrodenkopfes parallel zueinander verlaufen, entlang derer jeweils ein Amboß mit Vorsprüngen vorzugsweise synchron zueinander bewegbar ist, die denen der zugeordneten Ausnehmungen angepaßt sind. Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag wird die Möglichkeit eröffnet, an gegenüberliegenden Sonotrodenausnehmungen die an zugeordneten Ambossen angrenzen, jeweils getrennt Leiter einzubringen, um bei einem Arbeitsgang gleich zwei Knotenpunkte auszubilden. Daß eine entsprechende Vorrichtung zur Automatisierung beim Verbinden zweier Leiter Verwendung finden kann, versteht sich eo ipso.As an inventive embodiment of the invention, the teaching is to denote that in each case two edge surfaces of the sonotrode or of the sonotrode head run parallel to one another, along each of which an anvil is preferably movable synchronously with one another with projections which are adapted to those of the associated recesses. The proposal according to the invention opens up the possibility of on opposite sonotrode recesses the assigned Adjacent anvils, insert conductors separately in order to create two nodes in one operation. That one corresponding device for automation when connecting two conductors can be used, of course, eo ipso.

Vorzugsweise weist jeder Amboß mehrere unterschiedliche Vorsprünge aufweisende entlang von Sonotrodenrandf lachen verschiebbare Flächen auf. Dadurch wird die bereits aufgezeigte Möglichkeit eröffnet, daßPreferably, each anvil has a plurality of different projections having surfaces that can be displaced along the edge surfaces of the sonotrode on. This opens up the possibility already shown that

aufgrund der unterschiedlichen Vorsprünge auch unterschiedliche Leiterstärken miteinander verschweißt werden können, ohn«= daß in Abhängigkeit von der Leiterstärke unterschiedliche Ambosse Verwendung finden müssen. Um den gewünschten Vorsprung einer bestimmten Ausnehmung zuordnen zu können, ist nach einer* Ausführungsform der Amboß um seine Hauptachse drehbar ausgebildet, die parallel zur Versuhiebungsrichtung verläuft. Ebenso ist die Sonotrode entlang ihrer Hauptachse drehbar gelagert, so daß die Bezeichnung "Revolversonotrode" zutreffend sein dürfte.also different due to the different projections Conductor thicknesses can be welded together without the fact that in Different anvils are used depending on the conductor thickness need to find. In order to be able to assign the desired projection to a specific recess, according to one embodiment, the The anvil is designed to be rotatable about its main axis, which runs parallel to the direction of Versuhiebungsrichtung. Likewise, the sonotrode is along her Main axis rotatably mounted, so that the designation "revolver sonotrode" should be applicable.

Die an die Abmessungen der zu verbindenden Leiter angepaßten Ausnehmungen werden vorzugsweise durch⁵ zwei in SonotrodenIängsachsrichtung verlaufende Schenkel begrenzt, von denen der zur zugeordneten Randfläche versetzt angeordnete parallel zu dieser verläuft und der von der Randfläche ausgehende zu dieser einen Winkel von 90° oder weniger beschreibt, wobei der Übergang zwischen den Schenken In vorzugsweise π nd wie zum Beispiel konkav isl. Insbesondere wenn der Winkel zwischen den Schenkeln kleiner als 90° ist, wird sichergestellt, daß die eingelegten Leiterenden nicht herausrutschen können.The to the dimensions of adapted conductors to be connected recesses are preferably limited by ⁵ two runs in SonotrodenIängsachsrichtung legs, one of which arranged is offset to the associated edge surface parallel to this and to this describes emanating from the edge surface forms an angle of 90 ° or less, wherein the transition between the legs In is preferably π nd such as concave isl. In particular, if the angle between the legs is less than 90 °, it is ensured that the inserted conductor ends cannot slip out.

Durch den runden Übergang zwischen den Schenkeln wird sichergestellt, daß das verschweißte Endprodukt keine scharfen Kanten aufweist. The round transition between the legs ensures that the welded end product has no sharp edges.

Damit der Knotenpunkt von den verschweißten Leitern eine besonders hohe Festigkeit aufweist, ist in einer weiteren besonders erwähnenswerten Ausgestaltung der Erfindung der parallel zur zugeordneten Randfläche verlaufende Abschnitt (Schenkel) der Ausnehmung parallel zur Verschiebungsrichtung des entlang der Randfläche zu bewegenden Ambosses durch abwechselnd angeordnete Erhebungen und Vertiefungen strukturiert, um sogenannte Riefen zu bilden, die zum Beispiel durch Funkenerosion eingeschnitten werden können.So that the junction of the welded conductors is a special one has high strength, in a further particularly noteworthy embodiment of the invention, the parallel to the associated The section (leg) of the recess running on the edge surface parallel to the direction of displacement of the one to be moved along the edge surface Anvil structured by alternately arranged elevations and depressions to form so-called grooves, which for example through Spark erosion can be cut.

Die am Amboß angeordneten Vorsprünge werden dagegen vorzugsweise du-ch jeweils eine Stufe gebildet, deren einer (erster) Abschnitt der entlang einor Randfläche der Sonotrode verschiebbaren Fläche entspricht bzw. von dieser ausgeht, und der andere (zweite) Abschnitt einen Winkel von vorzugsweise 90 dazu beschreibt, wobei die seitliche Erstreckung des zweiten Abschnitts von dem ersten Abschnitt gleich oder kleiner als die Tiefe der zuzuordnenden Ausnehmungen der Sonotrode ist. Ferner sollte die entlang der Randfläche der Sonotrode verschiebbare Fläche des Ambosses aus gehärtetem Material bestehen, «,The projections arranged on the anvil, on the other hand, are preferably each formed by a step, one (first) section of which is the corresponds to a displaceable surface along a peripheral surface of the sonotrode or starts from this, and the other (second) section describes an angle of preferably 90 to it, the lateral Extension of the second section from the first section is equal to or smaller than the depth of the recesses to be assigned Sonotrode is. Furthermore, the surface of the anvil that can be displaced along the edge surface of the sonotrode should consist of hardened material, «,

um einem vorzeitigen Verschleiß vorzubeugen.to prevent premature wear.

Schließlich kann die Bewegungsrichtung des bzw. der Ambosse zu der Schwingungsrichtung der Sonotrode einen Winkel von 90° JH 20° beschreiben, wobei dieser unter anderem von den zu verschweißenden Leitermaterialien abhängig ist.Finally, the direction of movement of the anvil or anvils to the Describe the direction of vibration of the sonotrode at an angle of 90 ° JH 20 °, whereby this depends, among other things, on the ones to be welded Conductor materials is dependent.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Austührungsbeispielen.
20Further details, advantages and features of the invention emerge from the preferred exemplary embodiments shown in the drawing.
20th

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Sono-Fig. 1 is a side view of a sonic device designed according to the invention

trode,
25trode,
25th

Fig. 2 eine Vorderansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,Fig. 2 is a front view of a first embodiment of one according to the invention Contraption,

Fig. 3 eine Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform,
303 is a front view of a second embodiment,
30th

Fig. 4 eine Draufsicht der Ausführungsform nach Fig. 3,FIG. 4 is a plan view of the embodiment according to FIG. 3,

Fig. 5 eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform und
Fig. 6 eine Draufsicht der Ausführungsform nach Fig. 5.Fig. 5 is a front view of a further embodiment and
FIG. 6 shows a plan view of the embodiment according to FIG. 5.

In Fig. 1 ist in Seitenansicht eine Sonotrode 10 dargestellt, die einen Sonotrodenkopf 12 umfaßt, der an seiner Umfangsflache Ausnehmungen 14 und 16 aufweist, deren Ausbildung und Funktion im Zusammenhang mit den Fig.. 2 bis 6 näher beschrieben werden.
5In Fig. 1, a sonotrode 10 is shown in side view, which comprises a sonotrode head 12 which has recesses 14 and 16 on its circumferential surface, the design and function of which will be described in more detail in connection with FIGS.
5

Die Sonotrode 10 wird in Längsrichtung in Schwingungen zur Erzeugung von Schall- bzw. Ultraschallschwingungen versetzt, um in die Ausnehmungen 14 und 16 eingebrachte elektrische Leiter miteinander zu verbinden. Zu diesem Zweck muß der Sonotrode 10 eine Gegenelektrode zugeordnet werden, die auch als Amboß bezeichnet wird. / "\ Zwischen Amboß und Sonotrode 10 werden dann die elektrischen Leiter*The sonotrode 10 is generated in the longitudinal direction in vibrations offset by sonic or ultrasonic vibrations in order to get into the To connect recesses 14 and 16 introduced electrical conductors with each other. For this purpose, the sonotrode 10 must have a counter electrode can be assigned, which is also known as an anvil. / "\ Between the anvil and the sonotrode 10, the electrical conductors *

eingelegt, um verschweißte Knotenpunkte zu bilden.inserted to form welded nodes.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform dargestellt, wie eine Sonotrode 20 mit einem Amboß 18 zueinander positioniert werden, um die gewünschte Verschweißung durchführen zu können. So weist die Sonotrode 20 bzw. der entsprechende Sor.otrodenkopf an seiner Umfangsf lache vier Ausnehmungen 22, 24, 26 bzw. 28 auf, die in den Schnittpunkten von die Umfangsf lache bildenden eben verlaufenden Randflächen 30, 32, 24 bzw. 36 liegen. Mit anderen Worten wird der Querschnitt des Sonotrodenkopfes 20 von einem Quadrat gebildet, dessen Ecken durch die Ausnehmungen 22, 24, 26 und 28 ersetzt worden sind. Der Amboß 18 ist nun so ausgebildet, daß er eine ebene Fläche 38 aufweist, die ( ) entlang der Randfläche 36 verschiebbar ist. Ferner ist der Aus-In FIG. 2, an embodiment is shown, such as a sonotrode 20 with an anvil 18 to each other positioned to the desired To be able to carry out welding. The sonotrode 20 or the corresponding sensor head has four recesses on its circumferential surface 22, 24, 26 and 28, the flat edge surfaces 30, 32, 24 or 36 lie. In other words, the cross section of the sonotrode head 20 is formed by a square, the corners of which by the Recesses 22, 24, 26 and 28 have been replaced. The anvil 18 is now formed so that it has a flat surface 38 which () is displaceable along the edge surface 36. Furthermore, the training

nehmung 22 ein Vorsprung 42 zugeordnet, so daß sich bei eingebrachten Leitern, die in der Darstellung durch Litzen 44 angedeutet sind, der Vorsprung 42 und die zugeordnete Ausnehmung 22 zu einem Verdichtungsraum 46 ergänzen.Recognition 22 is assigned a projection 42, so that when introduced Conductors, which are indicated in the illustration by strands 44, the projection 42 and the associated recess 22 to one Complete compression space 46.

Damit nun Leiter verschweißt werden können, ergibt sich folgender Arbeitsablauf.The following workflow results so that conductors can now be welded.

Zunächst befindet sich der Amboß 18 in einer angehobenen Stellung (gestrichelt dargestellt), damit die Leiter in die Ausnehmung 22 eingebracht werden, wobei die entlang der Randfläche 36 der Sonotrode 20 verschiebbare Fläche 38 des Ambosses 18 gleichzeitig alsFirst, the anvil 18 is in a raised position (shown in dashed lines) so that the ladder can be inserted into the recess 22 are introduced, the surface 38 of the anvil 18 displaceable along the edge surface 36 of the sonotrode 20 at the same time as

Führungsfläche dient. Sobald die Leiter in die Ausnehmung 22 eingebracht worden sind, wird der Amboß in Richtung auf die Sonotrode soweit herabgesenkt (Darstellung in durchgezogenen Linien), daß der zwischen Vorsprung 42 und Ausnehmung 22 verbleibende Bereich den erforderlichen Verdichtungsraum 46 bildet. Sodann wird die Sonotrode 10 für eine Zeitdauer, die im Zehntelsekundenbereich liegen kann, in Schwingungen versetzt, um die Leiter zu verschweißen, um also den Knotenpunkt herzustellen. Sodann wird der Amboß 18 wieder angehoben, um die verschweißten Leiter entfernen zu können.Serves guide surface. As soon as the conductor has been introduced into the recess 22 have been, the anvil is lowered in the direction of the sonotrode so far (shown in solid lines) that the The area remaining between projection 42 and recess 22 forms the required compression space 46. Then the sonotrode 10 for a period of time that can be in the range of tenths of a second in Vibrations were added to weld the conductors together to create the junction. Then the anvil 18 is raised again, to be able to remove the welded conductors.

α Um auch Leiter unterschiedlicher Stärken mit ein und derselbenα Um also heads of different strengths with one and the same

Sonotrode und einem einzigen Amboß fest verschweißen zu können, sind die Ausnehmungen 22 ois 28 in ihrer Tiefe bzw. Höhe unterschiedlich ausgebildet. Gleichzeitig weist der Amboß neben dem Vorsprung 42 im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 einen weiteren Vorsprung 48 auf, die sich hinsichtlich ihrjr nach außen gerichteten Erstreckung oder hinsichtlich der in Bezug auf die Schweißposition des Ambosses 18 bezogene Höhe voneinander unterscheiden können. Zu diesem Zweck sind der Amboß 18 und die Sonotrode jeweils um ihre Längsachse drehbar gelagert (durch Pfeile angedeutet).To be able to firmly weld the sonotrode and a single anvil, the recesses 22 and 28 differ in their depth and height educated. At the same time, in addition to the projection 42 in the exemplary embodiment in FIG. 2, the anvil has a further projection 48 which extends outward in terms of its outward extension or can differ from one another with regard to the height related to the welding position of the anvil 18. To this end the anvil 18 and the sonotrode are each rotatably mounted about their longitudinal axis (indicated by arrows).

Ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 der Amboß im Schnitt T-förmig, in Draufsicht rechteckig ausgebildet, so können selbstverständlich denIf in the embodiment of FIG. 2 the anvil is T-shaped in section, Rectangular in plan view, so can of course the

) Ausnehmungen 22, 24, 26, 28 vier verschiedene Vorsprünge zugeordnet) Recesses 22, 24, 26, 28 assigned to four different projections

sein, so daß der entsprechende Amboß in Draufsicht eine Kreuzform aufweist.so that the corresponding anvil has a cross shape in plan view.

Zu den Ausnehmungen ist zu bemerken, daß diese durch zwei in SonotrodenIängsrichtung verlaufende Schenkel 50 und 52 begrenzt sind (beispielhaft dargestellt an der Ausnehmung 24), von denen zur zugeordneten Randfläche 30, entlang der der Amboß verschoben wird, versetzt angeordnete Schenkel parallel zu dec Randfläche 30 verläuft, wohingegen der von dieser ausgehende Schenkel 52 rechtwinklig oder spitzwinklig in Richtung der Sonotrodenmitte hin verläuft. Ferner istWith regard to the recesses, it should be noted that these are delimited by two legs 50 and 52 running in the longitudinal direction of the sonotrodes (shown by way of example on the recess 24), of which the associated edge surface 30, along which the anvil is displaced, staggered leg extends parallel to the edge surface 30, whereas leg 52 extending from this extends at right angles or runs at an acute angle in the direction of the center of the sonotrode. Furthermore is

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der Übergang zwischen den Schenkeln 50 und 52 konkav ausgebildet, um ein einfaches Einlegen der zu verbindenden Leiter zu ermöglichen. Mit anderen Worten stellt die Ausnehmung 24 im Schnitt vorzugsweise eine J-Form dar. Ferner ist der zeichnerischen Darstellung von Fig. 2 zu entnehmen, daß bei nur einem der Sonotrode zugeordneten Amboß die Ausnehmungen umlaufend gleichsinnig ausgebildet sind.the transition between the legs 50 and 52 is concave, to allow easy insertion of the conductors to be connected. In other words, the cutout 24 preferably represents a J-shape in section. Furthermore, the graphic representation of FIG it can be seen that with only one anvil assigned to the sonotrode, the recesses are formed circumferentially in the same direction.

Jeder Vorsprung 42 bzw. 48 des Amboß 18 wird durch eine Stufe gebildet, deren einer Abschnitt 54 der entlang einer Randfläche der Sonotrode 20 verschiebbaren Fläche entspricht bzw. deren Verlängerung darstellt und der andere Abschnitt 56 einen Winkel von vorzugsweise 90 dazu beschreibt, wobei die seitliche Erstreckung des Abschnitts 56 von der Fläche 54 aus gieich oder kleiner als die Tiefe der zuzordnenden Ausnehmung der Sonotrode 20 ist. Ferner verläuft der Abschnitt 56 parallel zur Sonotrodenlängsachse.Each projection 42 and 48 of the anvil 18 is formed by a step, one portion 54 of which along an edge surface of the Sonotrode 20 corresponds to the displaceable surface or represents its extension and the other section 56 is at an angle of preferably 90 describes this, the lateral extent of the section 56 from the surface 54 being equal to or less than the depth the recess to be assigned to the sonotrode 20 is. Furthermore, the section 56 runs parallel to the longitudinal axis of the sonotrode.

Eine weitere Ausgestaltung der Ausnehmungen des Sonotrodenkopfes ist der Fig. 1 zu entnehmen. Um dem Knotenpunkt der verbundenen Leiter eine besondere Stabilität zu geben, weist der parallel zur Randfläche bzw. zu der entlang dieser verschiebbaren Fläche des Ambosses verlaufende Schenkel (im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 der Schenkel 50 der Ausnehmung 24) eine Strukturierung in Form von Riefen auf, die ihrerseits senkrecht zur Sonotrodenschwingungsrichtung verlaufen. Diese Riefen prägen sich dann an der Knotenstelle in den Leitern ein, wodurch die erwähnte Stabilisierung und erhöhte Festigkeit gegeben ist.Another embodiment of the recesses of the sonotrode head is can be found in FIG. 1. Around the junction of the connected conductors To give a special stability, has to be parallel to the edge surface or to the surface of the anvil that can be displaced along this extending legs (in the exemplary embodiment of FIG. 2, the legs 50 of the recess 24) have a structure in the form of grooves, which in turn run perpendicular to the direction of vibration of the sonotrode. These grooves are then imprinted on the ladders at the juncture, giving the mentioned stabilization and increased strength is.

In der Fig. 3 ist eine weitere besonders hervorzuhebende Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, bei der eine Sonotrode 58 bzw. der Sonotrodenkopf von zwei Ambossen 60 und 62 umgeben ist, um bei einem Arbeitsgang gleich mehrere in verschiedene Ausnehmungen eingebrachte Leiter zu verschweißen. Hinsichtlich der Ausbildung der Ausnehmungen der Sonotrode 58 bzw. der Vorsprünge der Ambosse 60 und 62 wird auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 verwiesen.In Fig. 3, a further particularly emphasized embodiment of the device according to the invention is shown, in which a Sonotrode 58 or the sonotrode head is surrounded by two anvils 60 and 62 in order to convert several into different in one operation To weld recesses introduced conductors. With regard to the design of the recesses of the sonotrode 58 or the projections of the anvils 60 and 62, reference is made to the explanations in connection with FIGS. 1 and 2.

Die Ausführungsform der Fig. 3 und 4 bietet nun die Möglichkeit, in zwei Verdichtungsräume, nämlich in die Räume 64 und 66, die durch einenander zugeordneten Ausnehmungen 68 bzw, 70 bzw. Vorsprünge 72 und 74 gebildet sind, Leiter einzulegen, um bei einem Arbeitsgang gleichzeitig zwei Knotenpunkte an unterschiedlichen Leitern zu bilden. Zu diesem Zweck werden die Ambosse 60 und 62 angehoben (nicht dargestellt), um in die Ausnehmungen 64 und 66 geführt durch die der Sonotrode zugewandten und entlang dieser verschiebbaren Flächen 76 bzw. 78 der Ambosse 60 und 62 die elektrische Leiter vorzugsweise in Form von Litzen einzubringen bzw. einzulegen. Sodann werden die Ambosse 60 und 62 synchron abgesenkt, um die erwähnten Verdichtungsräume 64 und 66 zu bilden. Anschließend wird die Sonotrode in Längsrichtung in Schwingung versetzt, um nach Zehntelsenkunden den Schweißvorgang zu beenden.The embodiment of FIGS. 3 and 4 now offers the possibility in two compression spaces, namely in spaces 64 and 66, which are formed by recesses 68 or 70 or projections 72 assigned to one another and 74 are designed to lay conductors in order to simultaneously form two nodes on different conductors in one operation. For this purpose, the anvils 60 and 62 are raised (not shown) in order to be guided through the recesses 64 and 66 The electrical conductors preferably face the sonotrode and are displaceable along these surfaces 76 and 78 of the anvils 60 and 62 to be brought in or laid in the form of strands. The anvils 60 and 62 are then lowered synchronously to the aforementioned compression spaces 64 and 66 to form. Then the sonotrode is set to vibrate in the longitudinal direction in order to achieve the after tenths of a second To end the welding process.

Wegen der Zuordnung zweier Ambosse 60, 62 kann die Sonotrode 58 auch als Tandemsonotrode bezeichnet werden, bei der im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 die Ausnehmungen 68 und 70 nicht gleichsinnig sondern entgegengesetzt -quasi symmetrisch zu einer Mittellinie- ausgebildet sind, da sie gleichzeitig mit jeweils einem Vorsprung (72 bzw. 74 der Ambosse 60 bzw. 62) in Wechselwirkung treten.Because of the assignment of two anvils 60, 62, the sonotrode 58 can also be referred to as a tandem sonotrode, in which, in contrast to In the exemplary embodiment of FIG. 2, the recesses 68 and 70 are not in the same direction but in opposite directions - more or less symmetrically to one Center line are formed, since they interact with one projection (72 or 74 of the anvils 60 or 62) at the same time step.

Neben den Vorsprüngen 68 und 70 weist die Tandemsonotrode 58 zwei weitere Vorsprünge 76 und 78 auf, die hinsichtlich der Abmessungen zu den zuerst genannten abweicher. können, um unabhängig von Leiterstärken mit einer einzigen Sonotrode schweißen zu können. Entsprechend der unterschiedlichen Ausbildung der Ausnehmungen weisen die Ambosse 60 und 62 neben den Vorsprüngen 72 und 74 weitere Vorsprünge 80 und 82 auf, die gleichfalls in ihren Abmessungen ebenfalls abweichen können.In addition to the projections 68 and 70, the tandem sonotrode 58 has two further projections 76 and 78 which, in terms of dimensions to the first-mentioned deviants. in order to be able to weld with a single sonotrode regardless of conductor thickness. According to the different design of the recesses, the anvils 60 and 62 point next to the projections 72 and 74 further projections 80 and 82, which can likewise also differ in their dimensions.

Um die unterschiedlichen Vorsprünge mit verschiedenen Ausnehmungen zusammenwirken zu lassen, sind gleichfalls die Ambosse 60 und 62 und die Sonotrode 58 jeweils um ihre Längsachsen drehbar angeordnet.About the different projections with different recesses To allow them to interact, the anvils 60 and 62 and the sonotrode 58 are each arranged to be rotatable about their longitudinal axes.

ι Sind ndch den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 4 an denAre ndch the embodiments of FIGS. 1 to 4 to the

Sonotrodenumfangsf lachen insgesamt 4 Ausnehmungen angeordnet, istSonotrode circumferential surfaces are arranged in a total of 4 recesses

ι also in Draufsicht die Sonotrode im wesentlichen quadratförmig ausgebildet, so können -wie die Ausführungsformen der Fig. 5 und 6 5 zeigen- auch mehr als vier Ausnehmungen vorgesehen werden, um nochSo in plan view the sonotrode is essentially square-shaped, so - as the embodiments of FIGS. 5 and 6 5 show - more than four recesses can be provided in order to still

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eine größere Variabilität und Verwendungsweise zu ermöglichen, um also noch eine größere Bandbreite für zu verschweißenden Leitern unterschiedlicher Stärke zur Verfügung zu stellen.to allow greater variability and usage in order to in other words, to make a larger bandwidth available for conductors of different thicknesses to be welded.

So bilden die die Umfangsf lache der Sonotrode 84 bildenden Rand-/ . flächen 86, 88, 90, 92, 94, 96 ein Sechseck in deren Ecken Ausnehmungen angeordnet sind. Eine von diesen sei beispielsweise mit dem Bezugszeichen 98 versehen. Im Ausführungsbeispiel ist· nun jeder Ausnehmung ein spezieller Vorsprung eines Ambosses 100 zugeordnet, so daß dieser insgesamt sechs Vorsprünge aufweist, die jeweils von einer Fläche ausgehen, die entlang einer der Randflächen 86 bis 96 der Sonotrode 84 senkrecht oder nahezu senkrecht zur Längsachse der Sonotrode verschiebbar sind. Im Ausführungsbeispiel ist der Randfläche 96 der Sonotrode 84 die Fläche 102 zugeordnet, die in den Vorsprung 104 übergeht, der der Ausnehmung 98 angepaßt ist, um einen gewünschten Verdichtungsraum zu bilden, in den Leiterenden eingebracht sind bzw. anschließend verschweißt werden. Da der Sonotrode 84 nur ein Amboß 100 zugeordnet ist, sind die Ausnehmungen ( ) erneut gleichsinnig ausgebildet.Thus, the peripheral surface of the sonotrode 84 forming the edge / . surfaces 86, 88, 90, 92, 94, 96 a hexagon in their corners recesses are arranged. One of these is provided with the reference number 98, for example. In the exemplary embodiment, everyone is now Recess associated with a special projection of an anvil 100, so that this has a total of six projections, each of start from a surface which, along one of the edge surfaces 86 to 96 of the sonotrode 84, is perpendicular or almost perpendicular to the longitudinal axis of the Sonotrode are displaceable. In the exemplary embodiment, the edge surface is 96 of the sonotrode 84 is assigned the surface 102, which merges into the projection 104, which is adapted to the recess 98 to form a desired compression space in which the conductor ends are introduced or subsequently welded. Since the sonotrode 84 is assigned to only one anvil 100, the recesses () are again formed in the same direction.

2525th

Sollten einer Sonotrode mit mehr als vier Ausnehmungen insgesamt 2 Ambosse zugeordnet werden, müßte die Zahl der Ausnehmungen einem Vielfachen vor Vier entsprechen, wobei dann zwei aneinandergrenzende Ausnehmungen einander entgegengesetzt ausgebildet sein müßten, also in etwa in Bezug auf die zwischen ihnen gebildeten Mittellinien eine gewisse Symmetrie aufweisen.Should a sonotrode with more than four recesses a total of 2 Anvils are assigned, the number of recesses would have to correspond to a multiple of four, with two adjacent Recesses would have to be formed opposite one another, that is to say approximately one in relation to the center lines formed between them have a certain symmetry.

Die Sonotrode des Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6 kann auch aufgrund der Vielzahl der an der Umfangsf lache vorhandenen Ausnehmungen und des Drehens um die Längsachse als Revolversonot^ode bezeichnet werden. Entsprechend kann, der Amboß 100 Revolveramboß genannt werden.The sonotrode of the embodiment of FIGS. 5 and 6 can also owing to the large number of recesses present on the circumferential surface and turning around the longitudinal axis as a revolver sonot ^ ode. Similarly, the anvil 100 can revolver anvil to be named.

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KÄ«.«*. Dr. Hans-Herbert Stoffregers Hanau ™·^{(0β9)2226ββ} KÄ «.« *. Dr. Hans-Herbert Stoffreger's Hanau ™ · ^{(0β9) 2226ββ}

Friedrich-W. NiebuhrFriedrich-W. Niebuhr

8758 Goldbach8758 Goldbach

Summary:

Um ein problemloses, kostengünstiges und rationelles Verbinden zweier elektrischer Leiter vorzugsweise in Form von Litzen unter leichter Anpassung an unterschiedliche Leiterstärken zu ermöglichen, ohne daß die zu verbindenden Leiter mit einer Hülse umgeben werden müssen, wird eine Vorrichtung umfassend eine Schall- bzw. Ultraschallschwingungen erzeugende Sonotrode (58) sowie zumindest eine als Amboß dienende Gegenelektrode (60, 62) vorgeschlagen, wobei die Sonotrode an der Umfangsf lache zumindest eine zu verbindenden LeiteVn angepaßte Ausnehmung (68, 70, 76, 78) aufweist, die von einer Sonotrodenrandf lache ausgeht, entlang der eine einen der Ausnehmung angepaßten Vorsprung (72, 74) aufweisende Fläche (76, 78) des Ambosses verschiebbar· ist, und in der die Leiter verbindenden \ Stellung von Sonotrode und Amboß die Ausnehmung und der zugeordnete Versprung eine parallel oder nahezu parallel zur Sonotrodenschwingungsachse verlaufende an seinen Stirnseiten zum Durchführen der Leiter geöffnete einen Verdichtungsraum darstel !enden Hohlraum bildet.A problem-free, inexpensive and efficient connection of two electrical conductor preferably in the form of strands under lighter To enable adaptation to different conductor thicknesses without the conductor to be connected must be surrounded by a sleeve, a device comprising a sonic or ultrasonic vibration generating sonotrode (58) and at least one counter-electrode (60, 62) serving as an anvil are proposed, the Sonotrode on the circumferential surface at least one to be connected LeiteVn adapted recess (68, 70, 76, 78), which emanates from a sonotrode edge surface, along one of the recess adapted projection (72, 74) having surface (76, 78) of the anvil · is displaceable, and in the connecting the conductors \ Position of the sonotrode and anvil, the recess and the associated one Jump a parallel or almost parallel to the sonotrode oscillation axis on its end faces to lead through the open conductor forms a cavity which represents a compression space.

Fig. 3Fig. 3

Claims

1. Device for connecting electrical conductors, preferably in the form of strands, comprising an ultrasonic vibration generating device Sonotrode and at least one counter electrode serving as an anvil,

characterized,

that the sonotrode (10, 12, 20, 28, 84) on the peripheral surface has at least one cutout (14, 16, 22, 24, 26, 28, 68, 70, 76, 78, 98) adapted to be connected to conductors (44), the surface of a sonotrode edge (30, 32, 34, 36, 86, 88, 90, 92, 96, 98) extends along the surface having a projection (42, 48, 72, 74, 104) adapted to the recess (38, 40, 76, 78, 102) of the anvil (18, 60, 62, 100) is displaceable, and that in the position of connecting the conductors Sonotrode and anvil, the recess and the associated projection are parallel or almost parallel to the axis of vibration of the sonotrode a compression space (46, 64, 66) running at its end faces and open to lead the ladder through forming cavity.

2. Device according to claim 1,

characterized,

that the sonotrode (10, 12, 20, 58, 84) forms a polygon running edge surfaces 630, 32) representing the circumferential surface,

S.I rl.S.I rl.

34, 36, 86, 88, 90, 92, 96, 93) at their points of intersection Recesses (14, 16, 22, 24, 25, 28, 68, 70, 76, 98) are preferred of different dimensions are arranged.

3. Device according to claim 1 and / or claim 2, characterized in that

that two edge surfaces of the sonotrode (58) are parallel to each other run, in each of which an anvil (60, 62) with projections (72, 74, 80, 82) can preferably be moved synchronously with one another, which are adapted to the associated recesses (68, 70, 76, 70)

- \ are (Fig. 3, 4).

4. Device according to at least claim 1,

characterized,

that the anvil (18, 60, 62, 100) several preferably different Projections (42, 48, 72, 74, 80, 82, 104) along the sonotrode edge surfaces (30, 32, 34, 36, 86, 88, 90, 92, 94, 96) has sliding surfaces (38, 40, 76, 78, 102).

5. Device according to at least claim 1,

characterized,

that the anvil (18, 60, 62, 100) is rotatable about its main axis which is parallel to its direction of displacement.

6. Apparatus according to claim 1,

characterized,

that the on the circumferential surface of the sonotrode (10, 12, 20, 58, 84) arranged recesses (14, 16, 22, 24, 26, 28, 68, 70, 76, 78, 93) by two extending in the sonotrode longitudinal axis direction Legs (50, 52) are limited, of which the one offset from the associated edge surface (30) arranged (50) parallel to this extends and that of the edge surface (30) starting from this describes an angle of 90 or less, the transition is preferably concave between the legs.

Il (Il

7. Apparatus according to claim 6,

characterized,

that the leg (50) running parallel to the associated edge surface (30) is parallel to the direction of displacement of the along the Edge surface to be moved anvil (18) is structured, preferably in the form of alternating elevations and depressions such as grooves.

8 * device according to claim 1,

characterized,

/ that each protrusion (42, 48, 72, 74, 104). through a stage

is formed, one (first) portion (54) of which along a The edge surface of the sonotrode (20) corresponds to or extends from the displaceable surface (54) and the other (second) section

(56) describes an angle of preferably 90 ° thereto, the lateral extension of the starting from the first section second section is equal to or smaller than the depth of the associated recess of the sonotrode.

9. Apparatus according to claim 1 or claim 8,

characterized,

that the surface which is displaceable along the edge surface (30, 32, 34, 36, 86, 88, 90, 92, 94, 96) of the sonotrode (10, 12, 20, 58, 84)

C (39, 40, 76, 78, 102) of the anvil (18, 60, 62, 100)

hardened material.

10. The device according to at least claim 1,

characterized,

that the direction of movement of the anvil or anvils (18, 60, 62, 100) to the direction of oscillation of the sonotrode (12, 20, 58, 84) describes an angle of 90 ° + 20 °.