DE9001070U1

DE9001070U1 - Vorrichtung zum mechanischen und elektrisch leitenden Verbinden von Drähten und/oder Litzen untereinander und/oder mit einem metallischen Träger durch Ultraschall-Schweißen

Info

Publication number: DE9001070U1
Application number: DE9001070U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1990-01-31
Filing date: 1990-01-31
Publication date: 1991-06-06
Anticipated expiration: 2000-02-01

Description

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Siemens Aktiengesellschaft

Vorrichtung zum mechanischen und elektrisch leitenden Verbinden von Drähten und/oder Litzen untereinander und/oder mit einem metallischen Träger durch Ultraschall-Schweißen

Die Erfindung Lrszieht sich auf eine Vorrichtung zum mechanischen und elektrisch leitenden Verbinden von Drähten und/ oder Litzen untereinander und/oder mit einem metallischen Träger durch Ultraschall-Schweißen, umfassend einen Verdichtungsraum, der von der Arbeitsfläche einer Ultraschaii-Sonotrode, einem dl. er zugeordneten Amboß zur Aufnahme des

so-ie seitlichen Beg.enzurgsslementen umschlossen ist

Zum Veri. ..iweißen von Drähten und/oder Litzen untereinander bzw. zum Anschweißen von Drähten ^r^/ode. Litzen auf metallische ^rräger hat das Ultraschall-Schweißen als geeignet er-Ij] wiesen. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, daß wegen des phänomenologischen Reibvorganges bei der Ultraschall-Einwir- ^j 20 kung auch lackisolierte Drähte und/oder Litzen ohne Vorbehandy '- g bearbeitet werden können.

Aus der DE-PS 34 37 749 ist ein Verfahren zum Verdichten elektrischer Leiter wie Litzen und zum mechanischen und elektrisch leitenden Verbinden dieser auf einem Träger durch Ultraschall-Schweißen mit einer Werkzeuganordnung aus Sonotrode, Amboß sowie weiteren seitlichen Begrenzungselementen zur Definition eines Verdichtungsraumes bekannt, bei dem der Träger auf dem Amboß abgestützt wird und zur Einstellung der Breite des Verdichtungsraumes die seitlichen Begrenzungselemente parallel zur und auf oder nahezu auf der Trägeroberfläche entlang bewegt werden. Weiterhin ist aus der EP-PS 0 143 936 eine ähnliche Anordnung speziell zum Verbinden bzw. Verdichten elektrischer Leiter in Form von Litzen mit einem von der Sono-

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trode und dem Amboß begrenzten Verdichtungsraum bekannt, bei der die verbleibenden gegenüberliegenden Begrenzungsflächen von Begrenzungselementen gebildet sind, von denen zumindest ein Begrenzungselement eine den Verdichtungsraum auf Leiter unterschiedlicher Querschnitte einstellbare Backe ist. Gegebenenfalls kann dabei auch eine der Backen wegkippbar ausgebildet sein.

Die vom Stand der Technik bekannten Vorrichtungen sind nach dsm Schraubstock-rrinzip konzipiert, um die Breite des Verdichtungsraumes an die jeweiligen Bedürfnisse anpassen zu können. Dies ist dann sinnvoll, wenn die Sonotrode als aktives Werkzeug jeweils entsprechend ausgebildete Sonotroden-) vorsprünge aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber die Benutzerfreundlichkeit einer Vorrichtung zum Ultraschall-Schweißen von Drähten und/oder Litzen zu verbessern.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die seitliehen Begrenzungselemente als längenausgedehnte Seitenarme jeweils um eine Achse parallel zur Längsachse des Verdichtungsraumes, welche Achse unterhalb der Schweißebene verläuft, verschwenkbar sind.

0-5 Bei der Erfindung verlaufen die Achsen zur Verschwenkung der Seitenarme im Bereich des Ambosses. Dazu v/cisen die Seitenarme Ansatzstücke auf, die vorzugsweise im Amboß gelagert sind. Vorteilhaft ist dabei, daß für das Anschweißen von Drähten und/oder Litzen auf metallische Träger die Seitenarme außer als seitliche Begrenzungselemente für den Verdichtungsraum gleichermaßen zum Festklemmen des metallischen Trägers dienen. Alternativ kann dafür eine Amboßplatte auf den Amboß geklemmt werden, sofern die Drähte und/oder Litzen nur untereinander

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&igr; J verschweißt werdnn sollen. Vorzugsweise sind dafür an d'Ti den Begrenzungselementen gegenüberliegenden Seiten Spannzylinder' zugeordnet. In jedem Fall läßt sich dadurch der Verdichtungsraum spielfrei srhließen.

Durch die exzentrische Lagerung der Schwenkachse!) läfJt sich der Verdichtungsraum bei hochgefahrener Sonotrode jeweils in einfacher Weise öffnen, so daß der Amboß mit dem Trägerteil bestückt und die Drähte und/oder Litzen aufgelegt werden können. Vorteilhafterweise sind dazu die Seitenarme zur Sonotrode hin abgeschrägt ausgebildet, so daß sich eine optimale Bedienfreundlichkeit ergibt.

( Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus der Figurenbeschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Es zeig..n

FIG 1 in grob schematischer Darstellung die neu vorgeschlagene Vorrichtung,

FIG 2 einen Ausschnitt aus FIG 1 zur Verdeutlichung des Verdichtungsraumes.

Werkzeuganordnungen für das Ultraschall-SchvseiBen bestehen üblicherweise aus einer Sonotrode als aktives Werkzeug und einem Amboß als passives Werkzeug. Zwischen die Werkzeuge / 25 werden die zu verschweißenden Werkstücke eingebracht und mit Ultraschall beaufschlagt. Durch die Einkopplung des Ultraschalls über die Sonotrode als aktives Werkzeug wird über einen kombinierten Reib- und Schweißvorgang die stoffschlüssige Verbindung hergestellt. Vorteilhaft ist dabei, daß zunächst Kunststoff- bzw. Lackisolierungen durch den phänomenologischen Reibvorgang beseitigt werden, so daß eine Vorbehandlung der Drähte nicht erforderlich ist.

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In den Figuren ist eine Sonotrode mit 1 angedeutet, die einen Vorsprung mit Arbeitsfläche 11 hat. Die Schwingungsrichtung des Ultraschalls verläuft für das Metallschweißen senkrecht zur Papierebene. Der Sonotrode 1 ist ein Amboß 2 mit Arbeitsfläche 21 zur Aufnahme eines Werkstückes zugeordnet. Der zwischen Sonotiode 1 und AmboU 2 befindliche Raum wird seitlich von Begrenzungselementen 3 und 4 abgeschlossen, welche die Wirkflächen 31 und 41 haben. Es ist somit ein Verdichtungsraum 10 gebildet, in dem auf eine" metallischen Träger 15, welcher im AmboG 2 fixiert ist, Litzen 16 eingebracht sind. Ebensogut können Drähte oder auch Litzen und Einzeldrähte vorhanden sein. \

Die Begrenzungselemente 3 und 4 sind gemäß ^rIG 1 als längenaus- | gedehnte Seitenarme ausgebildet. Diese Seitenarme bilden je- 1 weils eine feste seitliche Begrenzung beim Verschweißen und sind -j für den Bestückvoryang aufklappbar. Dafür ist in der Mitte r^er &Iacgr; Seitenarme 3, 4 jeweils ein Winkelstück 5, 6 mit Lager angebracht, das um je eine Achse A bzw. B schwenkbar ist. Am Ende , der Seitenarme 3, 4 befindet sich je ein Spannzylinder 7, 8, der derart ausgebildet ist, daß eine Schwenkbewegung der Seitenarme 3 und 4 möglich ist. Beispielsweise kann der Spannzylinder 7 bzw. 8 mittels einer pilzkopfartigen Lagerung oder einer Gabel nur lose an die schwenkbaren Seitenarme 3 bzw. 4 angekoppelt werden und nur in Spannsteiiung fixiert sein.

Die Winkelstücke 5 bzw. 6 sind jeweils im Amboß 2 gelagert ' und zwar derart, daß die Schwenkachsen A und B unterhalb der Schweißebene verlaufen. Dies bedingt eine entsprechende Ausdehnung der Winkelstücke 5 und 6, um eine hinreichende Ex- . zentrizität zu gewährleisten. ;

Je tiefer die Achsen A und B in den Amboß 2 gelegt werden,

desto günstiger ist das Öffnungsverhalten bei entsprechender

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1 Ausbildung der Ansatzstücke 5 und 6. Wichtig ist dabei, daß bei nicht aktivierter Sonotrode 1 die Seitenarme 3, 4 der Begrenzungselemente in einfacher Weise aufgeschwenkt werden können» ohne daß das im Verdichtungsraum 10 befindliche Werk Stückmaterial tangiert wird. Dies ist dadurch möglich, daß der

5 zwischen den Drehachsen A bzw. B und den Eckpunkten der Wirkflächen 31 und 41 aufgespannte Abstand die größte Längenausdehnung definiert.

ti Beim Zurückschwenken der Seitenarme 3 und 4 wird bei Schließen

p| 10 des Verdichiunysraumes 10 du ruh die dann wirksam weidenden f¹, Spannzylinder 7 bzw. &thgr; gleichermaßen eine Fixierung des Trait; gerteiles 15 auf dem Amboß 2 gewährleistet. Da der Amboß 2 einh
&igr;. schließlich der Drehlager für die Winkelstücke 5 und 6 sowie die ^ Spannzylinder 7 und 8 auf eine gemeinsame Grundplatte 20 befell 15 stigt sind, ist eine kinematisch stabile Vorrichtung geschaf- ', fen.

? Bei der in FIG 1 dargsstellten Vorrichtung ist es durch lateral

justierbare Seitenarme möglich, auch ^inen in seiner Breite I 20 definiert veränderbaren Verdichtungsraum zu schaffen. Durch die I Schwenkbewegung der Seitenarme wird gleichermaßen das Träger-I material auf dem Amboß festgespannt und der Verdichtungsraum

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Fi blemfrei möglich ist. Insbesondere bei feindrahtigen Litzen ist

I 25 nunmehr ein Herauspressen von Einzeldrähten und die damit ver- I ursachte unerwünschte Flossenbildung nicht mehr möglich.

Das Herausnehmen der geschweißten Verbindungen erfolgt nach dem Wegschwenken der Seitenarme. Durch die besondere Anordnung des 30 Drehpunktes der Seitenarme löst sich der Träger gleichzeitig mit der Öffnungsbewegung, so daß er in einfacher Weise entnommen werden kann.

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Sollen Litzen und/oder Drähte nur untereinandrr verbunden, nicht aber auf einen Träger angeschweißt werden, wird statt des Trägers 13 in FTG 2 eine gleich ausgebildete Amboßplbtte 25 verwendet, bei der keine Verbindung mit dem zu verschweißenden Material auftritt. Durch den planen Abschluß von Amboß 2 und Amboßplatte 25 ist ebenso ein spielfreier Abschlun des Verdichtungsraumes gewährleistet. Der Verschweißvorgang und das Entnehmen der Werkstücke erfolgt sinngemäß dem vorhergehenden Beispiel.

Claims

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1. Vorrichtung zum mechanischen und elektrisch leitender Verbinden von Drähten und/oder Litzen untereinander und/oder mit einem metallischen Träger durch Ultraschall-Schweißen, umfassend einen Verdichtungsraum, der von der Arbeitsfläche einer Ultraschall-Sonotrode, einem dieser gegenüberliegenden Amboß sowie seitlichen Begrenzungselementen umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Begrenzungselemente als längenausgedehnte Seitenarme (3, 4) jeweils um eine Achse (A, B) parallel zur Längsachse des Verdichtungsraums (10), welche Achse (A, B) unterhalb der Schweißebene verläuft, schwenkbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (A, B) im Bereich des Ambosses (2) verläuft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennze ichnet, daß die Seitenarme (3, 4) Ansatzstücke (5, 6) aufweisen, die im Amboß (2) schwenkbar gelagert sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansatzstücke (5, 6) einen Winkel von etwa 90* einschließen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurc h gekenn

zeichnet , daß den Seitenarmen (3, 4) an den Begrenzungselementen gegenüberliegenden Seiten Spannzylinder (7, 8) zugeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daO die Seitenarme (3, 4) zur Sonotrode (1 hin abgeschrägt ausgebildet sind.