EP0062243B1 - Verfahren zur Herstellung von Bimetallkontaktnieten - Google Patents

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EP0062243B1
EP0062243B1 EP82102480A EP82102480A EP0062243B1 EP 0062243 B1 EP0062243 B1 EP 0062243B1 EP 82102480 A EP82102480 A EP 82102480A EP 82102480 A EP82102480 A EP 82102480A EP 0062243 B1 EP0062243 B1 EP 0062243B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
upsetting
abutment
needle
wire
guide bushing
Prior art date
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Expired
Application number
EP82102480A
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English (en)
French (fr)
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EP0062243B2 (de
EP0062243A1 (de
Inventor
Erwin Bollian
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Doduco Solutions GmbH
Original Assignee
Doduco GmbH and Co KG Dr Eugen Duerrwaechter
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Application filed by Doduco GmbH and Co KG Dr Eugen Duerrwaechter filed Critical Doduco GmbH and Co KG Dr Eugen Duerrwaechter
Publication of EP0062243A1 publication Critical patent/EP0062243A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0062243B1 publication Critical patent/EP0062243B1/de
Publication of EP0062243B2 publication Critical patent/EP0062243B2/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H11/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches
    • H01H11/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches of switch contacts
    • H01H11/041—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches of switch contacts by bonding of a contact marking face to a contact body portion
    • H01H11/042—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches of switch contacts by bonding of a contact marking face to a contact body portion by mechanical deformation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49204—Contact or terminal manufacturing
    • Y10T29/49208—Contact or terminal manufacturing by assembling plural parts
    • Y10T29/49218—Contact or terminal manufacturing by assembling plural parts with deforming

Definitions

  • the starting point of the invention is a method for producing bimetal contact rivets by cold welding with the features specified in the preamble of claim 1.
  • a method is e.g. B. is known from GB-A-1 079 080.
  • two wire sections of different lengths and of different compositions with matching cross sections are separated from a wire supply, arranged one behind the other in a guide bushing, and cold welded to one another at the adjoining cut surfaces by pressure and enlargement of the contact surface. The enlargement of the contact surface is also used to form the rivet head.
  • the abutment, against which the wire sections are pushed out of the guide bush by a compression needle already has the contour of the rivet head, that is, it also serves as a headmaker, so that when the wire sections are compressed between the compression needle and the abutment, the rivet head is also formed or that cold welding initially creates only a semi-finished blank, the head of which is only given its final shape in a second deformation step by a separate headmaker.
  • the longer wire section is made of copper and the shorter wire section is made of silver.
  • the copper is used to form the rivet shaft and to form the rear part of the rivet head, while the expensive silver is only used to form the actual contact layer.
  • bimetallic rivets with copper shafts and with contact surfaces made of silver have resulted in considerable silver savings.
  • the increasing cost of precious metals has led to efforts to reduce the use of precious metals in bimetal contact rivets.
  • So z. B. has already been proposed to provide the precious metal only in the center of the contact surface, but such bimetallic rivets are relatively expensive to manufacture on the one hand, on the other hand, they only seem to save precious metals, because a contact surface requires a certain minimum size for a given application; replacing the precious metal in the edge area with base metal would adversely affect the switching behavior.
  • bimetallic rivets As far as the production of bimetallic rivets is based on plated strand-shaped semi-finished products, it is no problem to keep the precious metal layer as thin as desired.
  • the production of bimetallic contact rivets from strand-shaped semi-finished products is so complex that such rivets are many times more expensive than rivets which are produced from wire by cold welding. In the latter method, however, the precious metal layer cannot be made as thin as desired. The reason is simply that it is not possible to cleanly cut and handle wire sections of any length.
  • silver wire with a diameter D requires a minimum length of the wire sections of approximately 0.5 D to 0.8 D, the lower value 0.5 D for very thick and the upper value 0.8 D for very thin wires.
  • the invention is based on the object of making available a process which is suitable for mass production and which makes it possible to produce bimetal contact rivets made from wire by cold welding with a thinner noble metal coating than previously.
  • an essentially cylindrical blank with an enlarged diameter is first produced from the two wire sections by cold welding and that the rivet head is then formed at one end of this blank, where the precious metal is located.
  • the method according to the invention starts from thinner and correspondingly longer wire sections than the methods belonging to the prior art because of the formation of the blank with an enlarged diameter; in the prior art, the wires from which it is assumed already have the diameter that the shaft of the finished contact rivet should also have. Because the method according to the invention is based on thinner wires, the volume fraction of the noble metal used per contact rivet can be reduced.
  • the length of the wire section containing the noble metal can be chosen to be thinner than before, the reduction in cross-section results in the noble metal being saved.
  • the required larger shaft diameter of the bimetallic contact rivet is obtained by compressing the wire sections, which also cold weld them together.
  • the length of the wire sections is shortened to the same extent as the cross section of the wires increases.
  • the length of the noble metal section of the blank formed by upsetting and consequently the thickness of the noble metal layer on the finished molded contact rivet head can therefore be smaller than would be possible if one started with wire sections to produce a bimetallic contact rivet with the same external dimensions that were already in diameter with the Diameter of the shaft of the bimetal contact rivet match.
  • the increase in diameter that occurs during upsetting should be selected so that perfect cold welding is guaranteed.
  • the metal pairing copper / silver one therefore expediently chooses the speed ratios of Widerla specified in claim 3 ger to compression needle. With a value v w / v s ⁇ 0.25, there is only a progressively inadequate welding in the outer area of the abutting surface of the wire sections, while with a value of vw / v, above 0.5, the cross-sectional increase becomes too small for a perfect cold welding.
  • the abutment lies against the end of the guide bush.
  • the two wire sections which abut one another with their mutually facing ends and abut the abutment needle or the upsetting needle with the outer ends.
  • the upsetting needle at the speed Vs is advanced in the guide bushing and in synchronism therewith the abutment with the lower speed v w moved back from the receptacle.
  • a compression cannot take place in the interior of the guide bush, since the wall of the guide bush prevents the cross-section of the wire sections from increasing.
  • the upset portion of the wires does not necessarily require lateral guidance.
  • a further guide bushing is preferably used for this purpose, the clear cross section of which is just F 2 or slightly larger.
  • the abutment is then displaceably mounted in this second guide bush.
  • the second guide bushing can also advantageously be used to hold the blank while it is being transferred to a headmaking tool, and possibly also during the head molding process itself.
  • the rivet head can be formed on the blank in a known manner by one or two deformation shocks.
  • the end of the blank in a bushing covered with precious metal is first pre-compressed so far in the free space in front of the bushing that it can no longer buckle during the subsequent second deformation shock.
  • the second deformation blow is carried out with a press ram (headmaker), which has a recess whose contour matches the contour of the contact rivet head. If only one deformation blow is carried out, it is carried out with the headmaker and pre-upsetting is not necessary.
  • a bimetal contact rivet can be produced by a cold welding process from the prior art, which has the following typical dimensions:
  • a bimetallic contact rivet with essentially identical external dimensions can be produced from a copper wire section 30 mm long and 1.64 mm in diameter and from a silver wire section 1.5 mm long and 1.64 mm in diameter. By compression, it becomes a blank of 3 mm in diameter and 9.45 mm in length, of which 0.45 mm is silver.
  • After formation of the head of 6 mm diameter with a remaining shaft length of 3 mm there is a silver coating on the head with an average thickness of only about 0.11 mm, i.e. H. the amount of silver used is only about 20% compared to the previously described bimetal contact rivet according to the prior art. Thanks to the silver savings, the height of the rivet head has been reduced by 0.39 mm while the copper insert has remained the same. If necessary, this can be compensated for by using more copper.
  • FIG. 1 to 9 schematically show an example of the sequence of the method according to the invention, showing the most important device elements that are required to carry out the method.
  • a carrier 1 there are two cutting bushes 2 and 3 parallel to each other with the same internal width, to which a copper wire 5 and a silver wire 6 are fed from a wire supply in the direction of arrow 4 by a loading device (not shown).
  • the two wires have matching diameters (Fig. 1).
  • the free ends of the two cutting bushings 2 and 3 lie in alignment with a flat surface 10 of the carrier 1, on which a slide 7 can be moved.
  • the slide 7 has, parallel to the cutting bushes 2 and 3, a continuous guide bushing 8 with the same inner diameter as that of the cutting bushings 2 and 3.
  • a compression needle 9 is arranged displaceably in the guide bushing 8.
  • the manufacturing process begins with the slide 7 being moved so that the guide bush 8 is aligned with the cutting bush 3 (FIG. 1); the upsetting needle 9 is positioned so that its front end 9a is at a distance from the surface 10 which corresponds to the length of the silver wire section 6a to be cut off.
  • the silver wire 6 is advanced until it abuts the end 9a of the upsetting needle, and then the slide 7 is moved in the direction of the arrow 11 (FIG. 1), as a result of which the silver wire section 6a inserted in the guide bushing 8 is sheared off.
  • the slide 7 is now moved until the guide bush 8 is aligned with the cutting bush 2; at the same time the upsetting needle 9 is withdrawn by a distance which corresponds to the length of the copper wire section 5a to be cut off (FIG. 2).
  • the copper wire 5 is advanced in the direction of arrow 4 until it abuts the silver wire section 6a.
  • the slide 7 is then moved in the direction of the arrow 12 (FIG. 2), as a result of which the copper wire section 5a is sheared off.
  • the slide 7 is now shifted until the guide bush 8 is aligned with a second guide bush 13, which is arranged continuously in a second slide 14, which is parallel to the first slide 7 between the first slide 7 and the carrier 1 in a step-shaped recess 15 of the carrier 1 is displaceable (Fig. 3).
  • the second guide bush 13 has a clear cross section, which, for. B. is larger by a factor of 3.5 than the clear cross section of the first guide bushing 8.
  • a plunger 16 mounted in the carrier 1 is displaceably guided with a flat end face. This plunger 16 is initially at the end of the guide bush 8, so that the two wire sections 5a and 6a between the compression needle 9 and the plunger 16 are kept largely free of play.
  • the compression needle 9 is pushed in the direction of arrow 17 into the guide bushing 8 and pulled back in synchronism with it, but at a reduced speed by a factor of 3.5, the plunger 16 in the direction of arrow 17.
  • the upsetting needle 9 thus presses the wire sections 5a and 6a against the slower plunger 16, which serves as an abutment.
  • the cross section of the wire sections 5a and 6a widens by a factor of 3.5; the compression occurs when the material enters from the first guide bush 8 into the second guide bush 13.
  • the two wire sections 5a and 6a weld together to form a cylindrical blank 18.
  • the front end of the compression needle 9 has reached the surface 10, its feed is stopped and the plunger 16 completely withdrawn from the second guide bush 13.
  • the slide 14 is now moved in the direction of the arrow 19 (FIG. 4) until the guide bush 13 is aligned with an equally wide guide bush 20 in the carrier 1.
  • the blank 18 is positioned between two displaceable needles 21 and 22 guided in these two guide bushings 13 and 20 in such a way that it projects into the guide bush 20 to a length which corresponds to the shaft length of the finished bimetal contact rivet (FIG. 5).
  • the guide bush 20 and the needle 22 are then moved back by a certain preselectable distance L in the direction of the arrow 23. Synchronously with this, the needle 21 is moved in the same direction 23 (FIG. 6). In this way, a free space 24 is created between the slider 14 and the guide bushing 20, in which the rivet head is pre-compressed. This is done by advancing the needle 21 in the direction of arrow 23 against the stationary needle 22 as an abutment (FIG. 6). By upsetting the head, the end of the blank 18 protruding from the guide bushing 20 does not bend in the subsequent shaping process by which the head is finally shaped.
  • FIG. 7 also shows the moment of pre-upsetting, namely in a viewing direction rotated by 90 ° (direction of arrow 29 in FIG. 6).
  • the pre-upsetting needle 21 is withdrawn and the slide 14 is moved in the direction of arrow 29.
  • a tool slide 25 is moved in the direction of arrow 31, which is arranged parallel to the slide 14.
  • the pre-compression needle 21 and a plunger 26 serving as a headmaker are mounted parallel to one another in the tool slide 25.
  • the headmaker 26 has in its end face, which is normally at the level of the end face of the guide bush 20 in its starting position (FIGS. 5 and 6), a recess 27 which has the contour of the contact rivet head to be formed.
  • the guide bush 20 is now pushed together with the needle 22 inserted therein in the direction of the arrow 28 and strikes the pre-compressed blank 18 against the resting headmaker 26, as a result of which the head 32 obtains its final shape (FIG. 8).
  • the tool slide 25 is then moved in the direction of the arrow 28; it moves away from the carrier 1 and takes the headmaker 26 and the pre-compression needle 21 with it, so that the finished bimetal contact rivet 33 is released.
  • the needle 22 is advanced in the direction of arrow 28 and throws the finished bimetallic rivet 33, which until then was still with its shaft 34 in the guide bush 20, out of this (FIG. 9).

Description

  • Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Bimetallkontaktnieten durch Kaltverschweißung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Markmalen. Ein solches Verfahren ist z. B. aus der GB-A-1 079 080 bekannt. In Ausführung des bekannten Verfahrens werden von einem Drahtvorrat zwei unterschiedlich lange und unterschiedlich zusammengesetzte Drahtabschnitte mit übereinstimmenden Querschnitten abgetrennt, in einer Führungsbuchse hintereinander angeordnet und an den aneinanderliegenden Schnittflächen durch Druck und Anstoßflächenvergrößerung kalt miteinander verschweißt. Dabei wird die Anstoßflächenvergrößerung zugleich zur Bildung des Nietkopfes ausgenutzt. Dies kann dadurch geschoben, daß das Widerlager, gegen welches die Drahtabschnitte durch eine Stauchnadel aus der Führungsbuchse herausgeschoben werden, bereits die Kontur des Nietkopfes besitzt, also zugleich als Kopfmacher dient, sodaß beim Stauchen der Drahtabschnitte zwischen der Stauchnadel und dem Widerlager zugleich der Nietkopf geformt wird, oder dadurch, daß durch das Kaltverschweißen zunächst nur ein halbfertiger Rohling geschaffen wird, dessen Kopf erst in einem zweiten Verformungsschritt durch einen gesonderten Kopfmacher seine endgültige Gestalt erhält. Gewöhnlich besteht der längere Drahtabschnitt aus Kupfer und der kürzere Drahtabschnitt aus Silber.
  • Das Kupfer wird zur Bildung des Nietschaftes sowie zur Bildung des hinteren Teils des Nietkopfes eingesetzt, das teuere Silber hingegen wird nur zur Bildung der eingentlichen Kontaktschicht eingesetzt.
  • Im Vergleich zu Kontaktnieten aus massivem Silber haben Bimetallniete mit Kupferschaft und mit Kontaktfläche aus Silber eine erhebliche Silbereinsparung bewirkt. Die fortschreitende Edelmetallverteuerung hat jedoch dazu geführt, daß man nunmehr auch bemüht ist, den Edelmetalleinsatz bei Bimetallkontaktnieten weiter zu senken. So ist z. B. schon vorgeschlagen worden, das Edelmetall nur im Zentrum der Kontaktfläche vorzusehen, doch sind derartige Bimetallkontaktniete zum einen relativ teuer in der Herstellung, zum anderen bringen sie nur scheinbar eine Edelmetalleinsparung, denn eine Kontaktfläche benötigt für einen gegebenen Einsatzzweck eine bestimmte Mindestgröße ; ein Ersatz des Edelmetalls im Randbereich durch Unedelmetall würde das Schaltverhalten unzulässig beeinträchtigen.
  • So ist man bemüht, die Edelmetallauflagen auf Bimetallkontaktnieten möglichst dünn zu halten. Soweit man bei der Herstellung von Bimetallkontaktnieten von plattiertem strangförmigem Halbzeug ausgeht, ist es kein Problem, die Edelmetallauflage beliebig dünn zu halten. Doch ist die Herstellung von Bimetallkontaktnieten aus strangförmigen Halbzeug so aufwendig, daß solche Niete um ein Vielfaches teuerer sind als Niete, welche durch Kaltverschweißen aus Draht hergestellt werden. Beim letztgenannten Verfahren kann die Edelmetallauflage aber nicht beliebig dünn gemacht werden. Die Ursache liegt einfach darin, daß es nicht möglich ist, beliebig kurze Drahtabschnitte sauber abzuschneiden und zu handhaben. Erfahrungsgemäß benötigt man bei Silberdraht mit dem Durchmesser D eine Mindestlänge der Drahtabschnitte von etwa 0,5 D bis 0,8 D, wobei der untere Wert 0,5 D für sehr dicke und der obere Wert 0,8 D für sehr dünne Drähte gilt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für die Massenproduktion geeignetes Verfahren verfügbar zu machen, welches es erlaubt, durch Kaltschweißen aus Draht hergestellte Bimetallkontaktniete mit dünnerer Edelmetallauflage als bislang herzustellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
  • Wesentlich ist hierbei, daß zunächst aus den zwei Drahtabschnitten durch Kaltverschweißung ein im wesentlichen zylindrischer Rohling mit vergrößertem Durchmesser hergestellt wird und daß danach an dem einen Ende dieses Rohlings, dort, wo sich das Edelmetall befindet, durch Umformung der Nietkopf gebildet wird. Bei vorgegebenen Abmessungen des fertigen Kontaktnietes geht das erfindungsgemäße Verfahren wegen der Bildung des Rohlings mit vergrößertem Durchmesser von dünneren und entsprechend längeren Drahtabschnitten aus als die zum Stand der Technik zählenden Verfahren ; beim Stand der Technik haben die Drähte, von denen ausgegangen wird, bereits den Durchmesser, den auch der Schaft des fertigen Kontaktniets besitzen soll. Weil des erfindungsgemäße Verfahren von dünneren Drähten ausgeht, kann der Volumenanteil des eingesetzten Edelmetalls je Kontaktniet verringert werden. Zwar können - wie erwähnt - nicht beliebig kurze Drahtstücke abgeschnitten werden, doch wenn bei gleichbleibender Länge des edelmetallhaltigen Drahtabschnittes dieses dünner gewählt werden kann als bisher, dann folgt die Edelmetalleinsparung aus der Querschnittsverminderung. Den geforderten größeren Schaftdurchmesser des Bimetallkontaktniets erhält man durch die Stauchung der Drahtabschnitte, bei der diese zugleich kalt miteinander verschweißen. Die Länge der Drahtabschnitte wird durch die Stauchung im selben Ausmaß verkürzt wie der Querschnitt der Drähte zunimmt. Die Länge des Edelmetallabschnitts des durch Stauchung gebildeten Rohlings und folglich die Dicke der Edelmetallauflage auf dem fertig geformten Kortaktnietkopf kann daher kleiner sein, als dies möglich wäre, wenn man zur Herstellung eines Bimetallkontaktniets mit denselben Außenmaßen von Drahtabschnitten ausgehen würde, die bereits im Durchmesser mit dem Durchmesser des Schaftes des Bimetallkontaktniets übereinstimmen.
  • Die beim Stauchen auftretende Durchmesservergrößerung soll so gewählt werden, daß eine einwandfreie Kaltverschweißung gewährleistet ist. Für die Metallpaarung Kupfer/Silber wählt man deshalb zweckmäßigerweise die im Anspruch 3 angegebenen Geschwindigkeitsverhältnisse von Widerlager zu Stauchnadel. Bei einem Wert vw/vs < 0,25 findet im Außenbereich der Anstoßfläche der Drahtabschnitte nur noch eine fortschreitend unzureichende Verschweißung statt, während bei einem Wert von vw/v, oberhalb 0,5 die Querschnittszunahme für eine einwandfreie Kaltverschweißung zu gering wird.
  • Beim Beginn des Stauchvorgangs liegt das Widerlager am Ende der Führungsbuchse an. Zwischen dem Widerlager und der Stauchnadel, welche vom anderen Ende her in die Führungsbuchse hineinragt, befinden sich die beiden Drahtabschnitte, welche mit ihren einander zugewandten Enden aneinander anliegen und mit den äußeren Enden am Wiederlager bzw. an der Stauchnadel anliegen. Anschließend wird die Stauchnadel mit der Geschwindigkeit Vs in die Führungsbuchse hinein vorgeschoben und synchron dazu das Widerlager mit der kleineren Geschwindigkeit vw von der Buchse zurückbewegt. Im Innern der Führungsbuchse kann eine Stauchung nicht stattfinden, da die Wandung der Führungsbuchse einer Querschnittsvergrößerung der Drahtabschnitte entgegensteht. Die Stauchung erfolgt vielmehr im Raum zwischen dem Ende der Führungsbuchse und dem Widerlager, welches diesem Emde zugewandt ist. Die Durchmesserzunahme erfolgt kontinuierlich entlang den Drahtabschnitten fortschreitend während des Ausschiebens der Drahtabschnitte aus der Führungsbuchse. Die Querschnittzunahme erfolgt nach der Beziehung
    Figure imgb0001
    worin F1 die Querschnittsfläche der Drahtabschnitte vor dem Stauchen und F2 jene nach dem Stauchen bedeutet.
  • Dabei ist es unerheblich, ob beim Stauchen die Stauchnadel gegen das Widerlager oder das Widerlager gegen die Stauchnadel gewegt wird. Wichtig ist, daß während des Stauchens ein außerhalb der Führungsbuchse liegender Raum vorhanden ist, in welchen hinein die beim Stauchen eintretende Querschnittsvergrößerung erfolgen kann.
  • Während des Stauchens bedarf der gestauchte Abschnitt der Drähte nicht unbedingt einer seitlichen Führung. Vorzugsweise wird jedoch dazu eine weitere Führungsbuchse verwendet, deren lichter Querschnitt gerade F2 oder geringfügig größer ist. In dieser zweiten Führungsbuchse ist dann das Widerlager verschieblich gelagert. Die zweite Führungsbuchse kann ferner in vorteilhafter Weise dazu verwendet werden, den Rohling zu halten, während dieser zu einem Kopfmacherwerkzeug überführt wird sowie ggfs. auch während des Kopfformvorganges selbst.
  • Das Bilden des Nietkopfes an dem Rohling kann in bekannter Weise durch ein oder zwei Verformungsschläge erfolgen. Bei Ausüben von zwei Verformungsschlägen wird das mit Edelmetall belegte Ende des in einer Buchse steckenden Rohlings im freien Raum vor der Buchse zunächst soweit vorgestaucht, daß es beim nachfolgenden zweiten Verformungsschlag nicht mehr umknicken kann. Der zweite Verformungsschlag wird mit einem Preßstempel (Kopfmacher) durchgeführt, der eine Ausnehmung besitzt, deren Kontur mit der Kontur des Kontaktnietkopfs übereinstimmt. Falls nur ein Verformungsschlag ausgeführt wird, so wird er mit dem Kopfmacher ausgeführt und das Vorstauchen entfällt.
  • Zur Illustration der möglichen Edelmetalleinsparung wird noch ein Zahlenbeispiel angegeben :
  • Aus einem Kupferdrahtabschnitt von 9 mm Länge und 3 mm Durchmesser und aus einem Silberdrahtabschnitt von 2 mm Länge und 3 mm Durchmeser läßt sich nach einem Kaltschweißverfahren aus dem Stand der Technik ein Bimetallkontaktniet herstellen, welches folgende typische Abmessungen aufweist :
    Figure imgb0002
  • Nach dem Verfahren der Erfindung läßt sich ein Bimetallkontaktniet mit im wesentlichen übereinstimmenden Außenmaßen herstellen aus einem Kupferdrahtabschnitt von 30 mm Länge und 1,64 mm Durchmesser sowie aus einem Silberdrahtabschnitt von 1,5 mm Länge und 1,64 mm Durchmesser. Durch Stauchung wird daraus ein Rohling von 3 mm Durchmesser und 9,45 mm Länge, wovon 0,45 mm auf Silber entfallen. Nach Bildung des Kopfes von 6 mm Durchmesser bei verbleibender Schaftlänge von 3 mm ergibt sich auf dem Kopf eine Silberauflage mit einer durchschnittlichen Dicke von nur ca. 0,11 mm, d. h. die eingesetzte Silbermenge beträgt verglichen mit dem zuvor beschriebenen Bimetallkontaktniet gemäß dem Stand der Technik nur noch rund 20 %. Durch die Silbereinsparung ist bei gleichgebliebenem Kupfereinsatz die Höhe des Nietkopfes um 0,39 mm reduziert worden. Falls nötig, kann dies durch einen erhöhten Kupfereinsatz ausgeglichen werden.
  • Die beigefügten Zeichnungen (Fig. 1 bis Fig. 9) zeigen schematisch ein Beispiel für den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Darstellung der wichtigsten Vorrichtungselemente, welche zur Durchführung des Verfahrens benötigt werden.
  • In einem Träger 1 befinden sich parallel zueinander zwei Schneidbuchsen 2 und 3 mit übereinstimmender lichter Weite, welchen durch eine nicht dargestellte Beschickungseinrichtung von einem Drahtvorrat in Richtung des Pfeils 4 ein Kupferdraht 5 und ein Silberdraht 6 zugeführt werden. Die beiden Drähte haben übereinstimmende Durchmesser (Fig. 1). Die freien Enden der beiden Schneidbuchsen 2 und 3 liegen in einer Flucht mit einer ebenen Oberfläche 10 des Trägers 1, an welcher entlang ein Schieber 7 verschieblich ist. Der Schieber 7 besitzt parallel zu den Schneidbuchsen 2 und 3 eine durchgehende Führungsbuchse 8 mit demselben Innendurchmesser, den auch die Schneidbuchsen 2 und 3 aufweisen. In der Führungsbuchse 8 ist eine Stauchnadel 9 verschieblich angeordnet.
  • Das Herstellungsverfahren beginnt damit, daß der Schieber 7 so verschoben wird, daß die Führungsbuchse 8 mit der Schneidbuchse 3 fluchtet (Fig. 1) ; dabei wird die Stauchnadel 9 so positioniert, daß ihr vorderes Ende 9a einen Abstand von der Oberfläche 10 einnimmt, der mit der Länge des abzuschneidenden Silberdrahtabschnittes 6a übereinstimmt. Der Silberdraht 6 wird vorgeschoben, bis er am Ende 9a der Stauchnadel anstößt, und dann wird der Schieber 7 in Richtung des Pfeils 11 (Fig. 1) bewegt, wodurch der in der Führungsbuchse 8 steckende Silberdrahtabschnitt 6a abgeschert wird.
  • Der Schieber 7 wird nun verfahren, bis die Führungsbuchse 8 mit der Schneidbuchse 2 fluchtet ; gleichzeitig wird die Stauchnadel 9 um einen Weg zurückgezogen, der mit der Länge des abzuschneidenden Kupferdrahtabschnittes 5a übereinstimmt (Fig. 2). Nun wird der Kupferdraht 5 vorgeschoben in Richtung des Pfeils 4, bis er am Silberdrahtabschnitt 6a anstößt. Anschließend wird der Schieber 7 in Richtung des Pfeils 12 (Fig. 2) bewegt, wodurch der Kupferdrahtabschnitt 5a abgeschert wird.
  • Der Schieber 7 wird nun verschoben, bis die Führungsbuchse 8 mit einer zweiten Führungsbuchse 13 fluchtet, welche durchgehend in einem zweiten Schieber 14 angeordnet ist, welcher parallel zum ersten Schieber 7 zwischen dem ersten Schieber 7 und dem Träger 1 in einer stufenförmigen Ausnehmung 15 des Trägers 1 verschiebbar ist (Fig. 3). Die zweite Führungsbuchse 13 hat einen lichten Querschnitt, welcher z. B. um den Faktor 3,5 größer ist als der lichte Querschnitt der ersten Führungsbuchse 8. In der Führungsbuchse 13 ist ein im Träger 1 gelagerter Stößel 16 mit planer Endfläche verschieblich geführt. Dieser Stößel 16 steht zunächst am Ende der Führungsbuchse 8 an, sodaß die beiden Drahtabschnitte 5a und 6a zwischen der Stauchnadel 9 und dem Stößel 16 weitgehend spielfrei gehalten sind.
  • Nun wird die Stauchnadel 9 in Richtung des Pfeils 17 in die Führungsbuchse 8 hineingeschoben und synchron dazu, aber mit um den Faktor 3, 5 verminderter Geschwindigkeit der Stößel 16 in Richtung des Pfeils 17 zurückgezogen. Die Stauchnadel 9 preßt also die Drahtabschnitte 5a und 6a gegen den langsameren Stößel 16, welcher als Widerlager dient. Die Folge davon ist, daß sich der Querschnitt der Drahtabschnitte 5a und 6a um den Faktor 3,5 erweitert ; die Stauchung erfolgt beim Eintritt des Materials von der ersten Führungsbuchse 8 in die zweite Führungsbuchse 13. Dabei verschweißen die beiden Drahtabschnitte 5a und 6a bilden einen zylindrischen Rohling 18. Sobald das vordere Ende der Stauchnadel 9 die Oberfläche 10 erreicht hat, wird ihr Vorschub beendet und der Stößel 16 vollends aus der zweiten Führungsbuchse 13 zurückgezogen. Der Schieber 14 wird nun in Richtung des Pfeils 19 (Fig. 4) verschoben, bis die Führungsbuchse 13 mit einer gleich weiten Führungsbuchse 20 im Träger 1 fluchtet. Zwischen zwei in diesen beiden Führungsbuchsen 13 und 20 geführten, verschieblichen Nadeln 21 bzw. 22 wird der Rohling 18 derart positioniert, daß er auf eine Länge, welche mit der Schaftlänge des fertigen Bimetallkontaktniets übereinstimmt, in die Führungsbuchse 20 hineinragt (Fig.5).
  • Anschließend werden die Führungsbuchse 20 und die Nadel 22 um eine gewisse vorwählbare Strecke L in Richtung des Pfeils 23 zurückbewegt. Synchron dazu wird die Nadel 21 in dieselbe Richtung 23 bewegt (Fig. 6). Auf diese Weise entsteht zwischen dem Schieber 14 und der Führungsbuchse 20 ein freier Raum 24, in welchem der spätere Nietkopf vorgestaucht wird. Dies geschieht durch Vorschub der Nadel 21 in Richtung des Pfeils 23 gegen die ruhende Nadel 22 als Widerlager (Fig.6). Durch das Vorstauchen des Kopfes wird erreicht, daß beim folgenden Umformvorgang, durch den der Kopf fertig geformt wird, das aus der Führungsbuchse 20 vorstehende Ende des Rohlings 18 nicht knickt.
  • Den Augenblick des Vorstauchens zeigt auch die Fig. 7, und zwar in einer um 90° gedrehten Blickrichtung (Richtung des Pfeils 29 in Fig. 6). Nach dem Vorstauchen des Nietkopfes wird die Vorstauchnadel 21 zurückgezogen und der Schieber 14 in Richtung des Pfeils 29 verschoben. Gleichzeitig wird ein Werkzeugschlitten 25 in Richtung des Pfeils 31 verschoben, welcher parallel zum Schieber 14 angeordnet ist. Im Werkzeugschlitten 25 sind die Vorstauchnadel 21 und ein als Kopfmacher dienender Stößel 26 parallel zueinander gelagert. Durch das Verschieben gelangen der Kopfmacher 26 und eine zwischen dem Kopfmacher 26 und dem Träger 1 liegende Öffnung 30 im Schieber 14 vor die Führungsbuchse 20 mit dem Rohling 18 darin. Der Kopfmacher 26 besitzt in seiner Stirnfläche, welche sich normalerweise in Höhe der Stirnfläche der Führungsbuchse 20 in deren Ausgangslage (Fig. 5 und 6) befindet, eine Ausnehmung 27, welche die Kontur des zu formenden Kontaktnietkopfes aufweist.
  • Die Führungsbuchse 20 wird nun gemeinsam mit der darin steckenden Nadel 22 in Richtung des Pfeils 28 geschoben und schlägt den vorgestauchten Rohling 18 gegen den ruhenden Kopfmacher 26, wodurch der Kopf 32 seine endgültige Form erhält (Fig. 8). Anschließend wird der Werkzeugschlitten 25 in Richtung des Pfeils 28 bewegt ; er entfernt sich vom Träger 1 und nimmt den Kopfmacher 26 und die Vorstauchnadel 21 mit, sodaß das fertige Bimetallkontaktniet 33 freigegeben wird. Anschließend wird die Nadel 22 in Richtung des Pfeils 28 vorgeschoben und wirft das fertige Bimetallkontaktniet 33, welches bis dahin mit seinem Schaft 34 noch in der Führungsbuchse 20 steckte, aus dieser hinaus (Fig. 9).
  • Auf der dargestellten Vorrichtung können zur Erhöhung des Ausstoßes zwei Bearbeitungszyklen parallel, aber zeitlich versetzt ablaufen. Dies ist in Fig. 4 angedeutet, wo gleichzeitig mit dem Stauchen der Drahtabschnitte 5a und 6a zur Bildung eines Rohlings 18 dem zuvor gefertigte Rohling 18 mit dem Kopfmacher 26 der Kopf angeformt wird.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung von Bimetallkontaktnieten durch Kaltverschweißung mit den folgenden Schritten :
Einbringen von zwei unterschiedlich langen Abschnitten (5a, 6a) von Draht unterschiedlicher Zusammensetzung aber von übereinstimmendem Querschnitt hintereinander in eine dazu passende Führungsbuchse (8).
Anordnen der beiden Stirnseitig aneinanderstoßenden Drahtabschnitte (5a, 6a) zwischen einer in der Führungsbuchse (8) längsverschieblichen Stauchnadel (9) und einem außerhalb der Führungsbuchse (8) koaxial zur Stauchnadel (9) angeordneten Widerlager (16) mit einer wirksamen Querschnittsfläche, welche größer ist als die Querschnittsfläche der Drahtabschnitte (5a, 6a),
Stauchen der beiden Drahtabschnitte unter Herbeiführung der Kaltverschweißung, indem der Abstand zwischen der Stauchnadel (9) und dem Widerlager (16) unter gleichzeitigem Vordringen der Stauchnadel in der Führungsbuchse vermindert wird,
Formung des Nietkopfes (32) an jenem Ende der Anordnung aus den beiden Drahtabschnitten, wo sich der kurze Drahtabschnitt (6a) befindet,

dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung der vor der Formung des Nietkopfes (32) erfolgenden Stauchung der Drahtabschnitte (5a, 6a) - während die Stauchnadel (9) unter Ausstoß der beiden Drahtabschnitte (5a, 6a) in der Führungsbuchse (8) bis zu derem Ende in auf das Widerlager (16) zu weisender Richtung bewegt wird - sich das Widerlager (16) in von der Stauchnadel (9) wegweisender Richtung bewegt, daß hierbei die Geschwindigkeit des Widerlagers (16) kleiner ist als die Geschwindigkeit der Stauchnadel (9) und daß beide Geschwindigkeiten in einem konstanten Verhältnis zueinander stehen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Geschwindigkeiten der Stauchnadel (9) und des Widerlagers (16) einstellbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Geschwindigkeit (vs) der Stauchnadel (9) und der Geschwindigkeit (vw) des Widerlagers (16) bei Verwendung von Drahtabschnitten aus Kupfer einerseits und aus Silber andererseits zwischen
Figure imgb0003
vorzugsweise zwischen
Figure imgb0004
gewählt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Stauchens der gestauchte Abschnit der beiden Drahtabschnitte in einer zweiten Führungsbuchse (13) geführt wird, in welcher das Widerlager (16) verschieblich ist und deren lichter Querschnitt sich zum lichten Querschnitt der ersten Führungsbuchse (8) verhält wie die Geschwindigkeit (vs) der Stauchnadel (9) zur Geschwindigkeit (vw) des Widerlagers (16).
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