EP1964219A1 - Klemmkörper für elektrotechnische anschlussklemmen - Google Patents

Klemmkörper für elektrotechnische anschlussklemmen

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EP1964219A1
EP1964219A1 EP06840956A EP06840956A EP1964219A1 EP 1964219 A1 EP1964219 A1 EP 1964219A1 EP 06840956 A EP06840956 A EP 06840956A EP 06840956 A EP06840956 A EP 06840956A EP 1964219 A1 EP1964219 A1 EP 1964219A1
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EP
European Patent Office
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clamping
embossing
clamping body
cavity
opening
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EP06840956A
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Hartmut Follmann
Olaf Gemke
Heinz Reibke
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Phoenix Contact GmbH and Co KG
Original Assignee
Phoenix Contact GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP1964219B1 publication Critical patent/EP1964219B1/de
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/16—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for manufacturing contact members, e.g. by punching and by bending
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
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    • Y10T403/70—Interfitted members
    • Y10T403/7041—Interfitted members including set screw

Definitions

  • the present invention relates generally to the field of basic electrical components in electrical engineering consisting of electrically conductive connection elements.
  • One of these connecting elements from the field of terminals is the screw terminal in its simplest kind.
  • electrical conductors in clamping bodies are brought into electrical and mechanical contact with one another by means of a clamping screw and suitably shaped clamping elements.
  • the clamping body for the electrical screw terminals are usually made of a substantially U-shaped clamping cross-section pocket (EP 0 334 975) or an approximately rectangular housing with at least one threaded part or a threaded bore in the bore a clamping screw can be screwed.
  • the high clamping body can also be designed in the manner of a drawbar. All clamp bodies have in common that they have a KlemmMechaus Principleung - hereinafter referred to as cavity - have, which serves to receive the electrical conductor, wherein the conductor can consist of stranded or stranded or fine-stranded conductors. In this cavity, the electrical conductor is clamped by means of the clamping screw.
  • the clamping of the electrical conductor can also be achieved by a current bar or busbar inserted between the clamping screw and the electrical conductor.
  • the busbar can be structured on the side facing the electrical conductor.
  • the bottom surface of the cavity of the clamp body can be structured.
  • clamping body for electrical screw terminals from EP 0082 285 B 1 and DE 203 05 314 which have in the cavity inwardly projecting oblique walls, between which are recesses.
  • These clamping body with structured pockets bottoms are made for example of stamped sheet metal or copper alloys in bending technology.
  • the sheet thickness of the cavity floor or the pocket bottom used mainly affects the deformation of the sloping bottom walls under load by the clamping screw adversely. These deformations lead to a significant reduction of the permissible clamping forces, in particular due to the setting of the conductor connection a secure clamping of the conductors over long periods is not guaranteed.
  • a further embodiment of a generic clamping body can be taken from the prior art, for example, from the product catalog of the "terminal block CLIPLINE 2002" TN 12 5123461 / 10.04.02-00 from Phoenix Contact GmbH & Co.
  • a clamping body produced in a copper alloy has a bore running transversely in the cavity bottom, which bore is produced by a cutting process in the clamping body and is a through-hole which runs transversely through the entire body
  • Clamp body goes.
  • Such an embodiment of clamping bodies of the prior art produced by machining is shown in FIG.
  • the perpendicular to the cavity opening introduced hole is placed such that the surface in the bottom of the cavity, as well as the adjacent inclined surfaces, which are the connection to the side walls and which is normally the entire surface of one side of the
  • Object of the present invention is therefore to produce a clamping body of the type mentioned above, that the mentioned disadvantages of the known arrangements are avoided and in particular to provide a cost-effective, equipped with simple functional geometry clamping body for electrical screw terminals.
  • the production of the clamp body to allow a higher yield per unit time the clamp body not only meets the torque requirements of the standard, but due to the special manufacturing process also allows resistance to deformation, which is well above the standard currently available on the market and beyond also in particular for small terminal body, for example in terminal block assemblies for connectors is usable.
  • the structuring of the surfaces in the cavity means that the values of the standard IEC 60 947-1 / EN 60 947 for the safe connection of the conductors to be connected are not only met, but also exceeded.
  • the structured surfaces in the cavity of the clamp body serve the electrical conductor as an investment and contact surface.
  • Klemmoir ⁇ ers represent for electrical screw terminals in bottom and side walls forming depressions. These depressions are also referred to as bead-specific, which ensure the tight fit of the electrical conductor in conjunction with the current bar.
  • the properties of the material of which the clamp body is made are inherent.
  • the clamp body made of brass, other metals, especially steel, but are also conceivable. Copper alloys have excellent cold workability and are therefore well suited for example for pressing, embossing, hammering, hitting and driving. These material properties are advantageously utilized in the production of the beads.
  • the production of the beads is done by applying the embossing technique.
  • the embossing technique is much cheaper because the production of the beads can be achieved in a fully automatic cycle cycle.
  • the clock cycle in the embossing process is much shorter compared to the cutting process.
  • the clamping body which have already undergone various stages of production, with a fully automatic device an embossing machine, which may be driven mechanically and / or pneumatically supplied to it.
  • the clamp bodies are positioned precisely and clamped automatically in a tool device. At the same time an embossing tool moves in horizontal stroke in the part to be embossed or in the cavity of the clamp body.
  • the clamping body can also be fed by the automatic feeding device equal to the embossing tool so that the embossing position is reached.
  • the embossing tool is for example made of tool steel and can be heated.
  • the embossing tool predominantly has a structure on the underside which corresponds in shape and size to the desired beading in the clamping body in the contour or relief.
  • the embossing tools can be engraved and flexibly interchanged so that every conceivable structure can be produced on the embossing tool and embossed into the clamping body.
  • the shape and size of the structuring of the surface of the bottom and side walls in the cavity of the clamp body can be adapted to the technical requirements, for example the different clamping effects on different electrical conductors.
  • Recesses in the form of beads but also the creation of elevations are possible by cold forming in the embossing technique.
  • elevations in the form of crowned elevations or a combination of depressions and elevations which achieve an optimal clamping effect on the electrical conductors used in the clamping body.
  • Microstructures on That is, the structure and shape of the contact and contact surface for the electrical conductor in the clamp body is decisive for the clamping action and thus on the pull-out forces of the clamped conductor.
  • the embossing process itself takes place, for example, by feeding a pressure mandrel guided vertically to the embossing die.
  • the pressure mandrel moves with pneumatically moved rapid stroke through the bore of the clamping screw and acts with hydraulically generated pressure on the embossing tool.
  • the structure of the stamping tool is thus pressed into the contacted surface of the clamping body. Subsequently, the pressure mandrel returns to its initial position and the clamping body is ejected from the clamping device.
  • the embossed structure can advantageously also a striking machine, which optimizes the cycle time of the embossing, are used. Furthermore, this method is characterized by a high impact rate, whereby the cycle time is reduced.
  • Figure 1 is a perspective view of a clamp body of the prior art
  • Figure 2 Method and apparatus for producing a structured contact surface for electrical conductors in a clamping body using the embossing technique.
  • Figure 3 Method and apparatus for producing a structured contact surface for electrical conductors in a clamping body using the impact technique.
  • FIG. 4 shows a contact surface structured by the embossing technique for electrical conductors with a contact surface
  • FIG. 5 shows a contact surface, structured by the embossing technique, for electrical conductors with a contact surface
  • FIG. 6 shows a contact surface structured by embossing technology for electrical conductors with a recess and an elevation LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • clamp body of the prior art for example, a clamping body 1 with a first opening 2 for receiving a clamping screw (not shown) with a second opening 3 for receiving an electrical conductor (not shown) in a cavity 4 formed by the inner surfaces 5, 6, 7, 8 shown.
  • the inner surfaces 5, 6 serve the electrical conductor as a contact and contact surface.
  • the inner surfaces 5, 6 may have a structure 9.
  • the structure 9 is produced by the bore 10, which leads transversely through the entire clamping body 1 or perpendicularly through the side walls 12.
  • the bore 10 causes the normally flat continuous inner surfaces 5, 6, 7 are interrupted. The interruption forms, for example, in the inclined surface 6, caused by the bore 10 recess 11, which is also present in the inner side surface 7 and the bottom surface 5.
  • the walls 12 and the cavity 4 leads through the two sides. 1 shows a clamp body 1, shown in perspective view, which has inside surfaces in the cavity 4 whose structures have been produced by a machining process.
  • the invention now relates to a method and a device for producing a copper alloy clamping body for electrical screw terminals with structured surfaces in the cavity, which serve to contact the electrical conductor, the structured surfaces being produced by embossing technology.
  • the device 15 consists of an embossing tool 16 which is located in Figure 2 in the opening 3 of the cavity 4 of the clamping body 1 and the embossing position 18.
  • the embossing tool 16 has on the lower side, the bottom surface 5 of the clamp body 1 facing side, a structure 17.
  • a pressure mandrel 19 which presses perpendicular to the embossing tool 16.
  • the structure 17 contained in the embossing tool 16 is imaged in one or more inner surfaces of the cavity 4.
  • the structuring 9 of the inner surfaces of the clamping body 1 can also be effected by the impact technique.
  • the pressure mandrel 19 is then itself a carrier of an embossed structure 17 and serves as an embossing die 20, whereby the embossing tool 16 is omitted.
  • the die 20 is guided through the opening 2 and generated by the impact technique on the inclined surfaces 6, 6 "of the bottom surface 5 and, if necessary, on the side surfaces 7, T a recess 11.
  • the clamping body 1 is in a jig (not The inclination 24 may vary between 0 degrees to 10 degrees, but advantageously the embossing punch 20 may also be inclined below the aforementioned inclination angle 24 with respect to the vertical axis 23.
  • the angle of inclination 24 causes only the inside (l) 21, of the cavity 4 with the surfaces 5, 6, 7 is structured and then by pivoting the die 20 or the clamping device the inside (2) 22, the cavity 4 with the surfaces 5, 6 ⁇ 7 ⁇
  • the material the clamping body 1 are also driven by the punch 20 is guided with a high impact sequence from the side (l) to the side (2).
  • FIG. 4 shows a clamping body produced by the production method and device according to FIG. 2.
  • the clamping body 1 consisting of a copper alloy is a geometric hollow body which consists of four walls. Consisting of two vertical side walls 12, an upper wall 13 in which the opening 2 for a clamping screw (not shown) is located, and one of the upper wall 13 opposite bottom wall 14 which extends perpendicular to the sides walls 12. All walls are integrally connected to each other.
  • the outer shape of the clamping body 1 can assume different thickness 28 and contour 27 in the bottom region 14.
  • In the middle of the clamp body 1 is a cavity 4 of the two sides through openings 3, located at the front end side 29 and the rear end side 30th are located, accessible and formed by internal surfaces.
  • the cavity 4 serves to receive an electrical conductor (not shown) and has for clamping and contacting the electrical conductor different contact and contact surfaces.
  • Two contact surfaces 7, T are parallel to the vertical side walls 12.
  • the contact surface of the bottom 5 is perpendicular to the contact surfaces of the sides 7, 7 ⁇
  • To increase the contact of the electrical conductor with the contact surfaces of the cavity 4 are two other inclined contact surfaces 6, 6 "disposed between the bottom surface 5 and the side surfaces 7, T.
  • the inclined surfaces 6, 6" connect the bottom surface 5 with the side surfaces 7, 7 v approximately at an angle of 45 degrees.
  • the inclined surface 6, 6 V was structured by a stamping tool 16.
  • the embossing die structure 17 of the embossing tool 16 produces a structure 9 in the inclined surface 6, 6 ".
  • This structure 9 is exemplified as a depression 11 and is also referred to as a bead or the production of several beads 11 in an oblique surface 6, 6" conceivable.
  • the structure 17 of the embossing tool 16 can in the inclined surface 6, 6 v and an increase in the form of a convex elevation 25, see Fig. 5, generate. Also, a combination of recesses 11 and crowned elevations 25 as a structure 9 in the inclined surfaces 6, 6 v to further increase the clamping effect of electrical conductors in particular in special applications can be made.
  • This structured embodiment can be taken from FIG. 6. By a juxtaposition of crowned elevations 25 and depressions 11 results wavy structures in the inclined surfaces 6, 6 ⁇ wherein advantageously the displaced in the recesses 11 material can be used to increase the crowned elevations 25.
  • the structuring of the side surfaces 7, T advantageously with microstructures 26 is possible by applying the embossing technique, wherein the microstructure depth can be in the micrometer to tenth of a millimeter range.
  • the clamping body 1 needs only rotated by 90 degrees, fed to the embossing tool 16 and structured as previously with one of the described method, wherein the pressure mandrel 19 is not passed through the opening 2, but on the front end face 29 of the clamp body 1 along up the embossing tool 16, which protrudes from the cavity 4.

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Klemmkörper auf dem Gebiet der elektrotechnischen Schraubklemmen in industriellen Anwendungen. Eine Aufgabe der Klemmkörper ist es den Festsitz der elektrischen Leiter zu gewährleisten. Zur Steigerung der Klemmwirkung sind die Anlage- und Kontaktflächen für den elektrischen Leiter im Hohlraum des Klemmkörpers strukturiert. Erfindungsgemäß wird die Strukturierung der Anlage- und Kontaktflächen für den elektrischen Leiter durch verschiedene Herstellverfahren unter Einsatz von Präge- oder Drückwerkzeugen vorgenommen.

Description

Titel Klemmkörper für elektrotechnische Anschlussklemmen
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet grundlegender elektrischer Bauteile aus der Elektrotechnik, die aus elektrisch leitenden Verbindungselementen bestehen. Eines dieser Verbindungselemente aus dem Bereich der Anschlussklemmen ist die Schraubklemme in ihrer einfachsten Art. In Schraubklemmen werden elektrische Leiter in Klemmkörpern mittels Klemmschraube und geeignet geformter Klemmelemente miteinander in elektrischen und mechanischen Kontakt gebracht.
Hintergrund im Stand der Technik
In der industriellen Verbindungstechnik haben sich für die Verbindung von elektrischen Leitern eine Vielzahl von verschiedenen Klemmkörpern für Schraubklemmen bereits milliardenfach bewährt und stellen die weltweit am häufigsten verwendete Anschlusstechnik dar.
Die Klemmkörper für die elektrischen Schraubklemmen bestehen in der Regel aus einer im Querschnitt wesentlichen U-förmigen Klemmtasche ( EP 0 334 975 ) oder einem ungefähr rechteckigem Gehäuse mit zumindest einem Gewindeteil bzw. einer Gewindebohrung in dessen Bohrung eine Klemmschraube einschraubbar ist. Der hohe Klemmkörper kann auch nach Art eines Zugbügels ausgebildet sein. Alle Klemmkörper haben gemeinsam, dass diese eine Klemmkörperausnehmung - nachstehend als Hohlraum bezeichnet - aufweisen, die zur Aufnahme des elektrischen Leiters dient, wobei der Leiter aus eindrähtigen oder mehrdrähtigen bzw. feindrähtigen Leitern bestehen kann. In diesem Hohlraum wird der elektrische Leiter mittels der Klemmschraube geklemmt. Die Klemmung des elektrischen Leiters kann auch durch eine zwischen der Klemmschraube und dem elektrischen Leiter eingefügten Strombalken bzw. Stromschiene erzielt werden. Zur Erhöhung der Klemmwirkung des elektrischen Leiters kann die Stromschiene auf der dem elektrischen Leiter zugewandten Seite strukturiert sein. Ebenso kann die Bodenfläche des Hohlraumes des Klemmkörpers strukturiert sein. So sind beispielsweise Klemmkörper für elektrotechnische Schraubklemmen aus der EP 0082 285 B 1 und der DE 203 05 314 bekannt, die in den Hohlraum nach Innen vorstehende schräge Wände aufweisen, zwischen denen sich Ausnehmungen befinden. Diese Klemmkörper mit strukturierten Taschenböden sind beispielsweise aus gestanzten Blech oder Kupferlegierungen in Biegetechnik hergestellt. Bei dieser Ausführungsform von Klemmkörper, der mehrteilig entsprechend den vorstehenden Angaben gebildet ist, wirkt sich die verwendete Blechdicke des Hohlraumbodens bzw. des Taschenbodens vor allem auf die Verformung der schrägen Bodenwände bei der Belastung durch die Klemmschraube nachteilig aus. Diese Verformungen führen zu einer deutlichen Verminderung der zulässigen Klemmkräfte, wobei insbesondere auch aufgrund des Setzens der Leiterverbindung ein sicheres Klemmen der Leiter über lange Zeiträume nicht gewährleistet ist. Eine weitere Ausführungsform eines gattungsgemäßen Klemmkörpers ist aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus dem Produktkatalog der „Reihenklemme CLIPLINE 2002" TN 12 5123461/10.04.02-00 der Firma Phoenix Contact GmbH & Co. KG zu entnehmen. Die darin dargestellten aus spannungsrisskorrisionssicheren hochwertigen Kupferlegierung hergestellten Klemmkörper besitzen zum optimalen Fixieren von elektrischen Leitern eine im Hohlraumboden quer verlaufende Bohrung. Diese Bohrung wird durch ein spanabhebendes Verfahren in dem Klemmkörper erzeugt und ist eine Durchgangsbohrung die quer durch den gesamten
Klemmkörper geht. So eine durch spanabhebende Bearbeitung hergestellte Ausführungsform von Klemmkörpern aus dem Stand der Technik ist der Fig.1 zu entnehmen. Die senkrecht zur Hohlraumöffnung eingebrachte Bohrung ist derartig platziert, dass die Fläche im Boden des Hohlraumes, sowie die angrenzenden schrägen Flächen, welche die Verbindung zu den Seitenwänden darstellen und die normalerweise ganzflächig von der einen Seite der
Hohlraumöffnung bis zur anderen Seite der Höhlraumöffnung durchgehend verlaufen, von der Bohrung unterbrochen werden. Diese Unterbrechung dient der Strukturierung des Hohlraumes zur Erhöhung der Klemmwirkung zwischen dem elektrischen Leiter und dem Klemmkörper. Die durch den Klemmkörper führende Durchgangsbohrung im Bereich der Bodenfläche des Hohlraumes schwächt die Seitenwände des Klemmkörpers ungemein, d. h., die bei dem Anzugsmoment der Klemmschraube auftretenden Kräfte können sich nachteilig auf die geometrische Form des Klemmkörpers auswirken. Es besteht die Gefahr der plastischen Verformung und damit verbunden keine stabilen Klemmverhältnisse. Weiterhin ist keine ausreichende Funktionssicherheit bei mehrmaliger Betätigung der Schraubklemme gewährleistet. Das spanabhebende Bearbeitungsverfahren wirkt sich daher nachteilig auf die mechanische Festigkeit des Klemmkörpers aus. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Klemmkörper der eingangs genannten Art so herzustellen, dass die erwähnten Nachteile der bekannten Anordnungen vermieden werden und insbesondere einen kostengünstigeren, mit einfacher Funktionsgeometrie ausgestatteten Klemmkörper für elektrische Schraubklemmen zu schaffen. Außerdem soll die Herstellung der Klemmkörper eine höhere Ausbeute pro Zeiteinheit ermöglichen, wobei der Klemmkörper nicht nur den Drehmomentanforderungen der Norm entspricht, sondern aufgrund des besonderen Herstellungsverfahrens auch eine Festigkeit gegenüber Verformungen ermöglicht, die weit über dem derzeitig auf dem Markt erhältlichen Standard liegt und darüber hinaus auch im Speziellen für kleine Klemmkörper beispielsweise in Reihenklemmenanordnungen für Steckverbinder verwendbar ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Klemmkörper der genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen und den nachstehenden Beschreibungen. Um ein mit diesen Merkmalen der vorliegenden Erfindung ausgestatteten Klemmkörper herzustellen, der in Schraubklemmen über lange Zeiträume gleichmäßig und sicher aufgebrachte Klemmkräfte erzielt und darüber hinaus typischerweise auch in industriellen Anwendungen rüttelsicher gegenüber Belastungen z.B. beweglichen Maschinenteilen ausgelegt sein muss wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, ein Verfahren bei der Herstellung des Klemmkörpers, insbesondere bei der Herstellung der Ausnehmungen im Hohlraum des Klemmkörpers zu benutzen, dass die Festigkeit des Klemmkörpers gegenüber Verformungen, nicht reduziert, sondern beibehält bzw. sogar erhöht. Die Strukturierung der Flächen im Hohlraum bewirkt, dass die Werte der Norm IEC 60 947-1/EN 60 947 zur sicheren Verbindung der anzuschließenden Leiter nicht nur erfüllt, sondern auch übertroffen werden. Die strukturierten Flächen im Hohlraum des Klemmkörpers dienen dem elektrischen Leiter als Anlage- und Kontaktfläche.
Zur Erhöhung der Festigkeit des Klemmköφers und des Festsitzes des elektrischen Leiters zur technischen Anwendung wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass bei der Herstellung von Strukturen in Form von beispielsweise Ausnehmungen in den Flächen, das nachstehend beschriebene Herstellungsverfahren anzuwenden. Ausnehmungen, die im Hohlraum des
Klemmköφers für elektrotechnische Schraubklemmen in Boden- und Seitenwänden bildende Vertiefungen darstellen. Diese Vertiefungen werden fachspezifisch auch als Sicken bezeichnet, die im Zusammenspiel mit dem Strombalken den Festsitz des elektrischen Leiters sicherstellen. Bei dem Herstellverfahren der Sicken im Klemmkörper macht man sich die Eigenschaften des Materials, aus dem der Klemmkörper besteht, zu Eigen. In der Regel bestehen die Klemmkörper aus Messing, andere Metalle, insbesondere Stahl, sind aber auch denkbar. Kupferlegierungen besitzen eine ausgezeichnete Kaltumformbarkeit und sind daher beispielsweise zum Drücken, Prägen, Hämmern, Schlagen und Treiben gut geeignet. Diese Materialeigenschaften werden bei der Herstellung der Sicken vorteilhafterweise ausgenutzt.
Die Herstellung der Sicken erfolgt durch die Anwendung der Prägetechnik. Die Prägetechnik ist wesentlich kostengünstiger weil die Herstellung der Sicken in einem voll automatischen Taktdurchlauf erzielt werden können. Der Taktdurchlauf beim Prägeverfahren ist wesentlich kürzer gegenüber dem spanabhebenden Verfahren. Beispielsweise werden dazu die Klemmkörper, die bereits verschiedene Fertigungsstufen durchlaufen haben, mit einer vollautomatischen Vorrichtung einem Prägeautomaten, der mechanisch und/oder pneumatisch angetrieben sein kann, zugeführt. Die Klemmkörper werden exakt positioniert und automatisch in einer Werkzeugvorrichtung gespannt. Zeitgleich fährt ein Prägewerkzeug in horizontaler Hubbewegung in das zu prägende Teil bzw. in den Hohlraum des Klemmkörpers.
Vorteilhafterweise kann der Klemmkörper auch durch die automatische Zufuhrvorrichtung gleich dem Prägewerkzeug so zugeführt werden, dass die Prägeposition erreicht ist. Das Prägewerkzeug ist beispielsweise aus Werkzeugstahl und kann beheizt sein. Des weiteren besitzt das Prägewerkzeug überwiegend an der Unterseite eine Struktur, die in der Kontur bzw. dem Relief in Form und Größe den gewünschten Sicken im Klemmkörper entsprechen. Die Prägewerkzeuge sind vielseitig gravierbar und flexibel auswechselbar, sodass jede erdenkliche Struktur am Prägewerkzeug hergestellt und in den Klemmkörper geprägt werden können. Form und Größe der Strukturierung der Oberfläche der Boden- und Seitenwände im Hohlraum des Klemmkörpers können den technischen Bedürfnissen, beispielsweise den unterschiedlichen Klemmwirkungen auf unterschiedliche elektrische Leiter, angepasst werden. Nicht nur
Vertiefungen in Form von Sicken, sondern auch die Erstellung von Erhöhungen sind durch die Kaltumformung in der Prägetechnik möglich. Beispielsweise Erhöhungen in Form von balligen Erhebungen oder eine Kombination von Vertiefungen und Erhöhungen die eine optimale Klemmwirkung auf die verwendeten elektrischen Leiter im Klemmkörper erzielen. Für das Klemmen von feindrähtigen Leitern in Klemmkörpern bieten sich beispielsweise
Mikrostrukturen an. D.h. die Struktur und Form der Anlage- und Kontaktfläche für den elektrischen Leiter im Klemmkörper ist mit maßgebend für die Klemmwirkung und damit auf die Auszugskräfte des geklemmten Leiters. Der Prägevorgang selbst erfolgt beispielsweise durch Zuführung eines vertikal zum Prägestempel geführten Druckdorn. Der Druckdorn fährt mit pneumatisch bewegten Eilhub durch die Bohrung der Klemmschraube und wirkt mit hydraulisch erzeugtem Druck auf das Prägewerkzeug ein. Die Struktur des Prägewerkzeuges wird so in die kontaktierte Fläche des Klemmkörpers eingedrückt. Anschließend fährt der Druckdorn in seine Anfangsposition zurück und der Klemmkörper wird aus der Spannvorrichtung ausgeworfen.
Zur Erzeugung der Prägestruktur kann Vorteilhafterweise auch eine Schlagmaschine, die die Taktzeit der Prägung optimiert, eingesetzt werden. Des weiteren zeichnet sich dieses Verfahren durch eine hohe Schlagfolge aus, wodurch die Taktzeit verringert wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Klemmkörpers aus dem Stand der Technik
Figur 2 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer strukturierten Anlagefläche für elektrische Leiter in einem Klemmkörper mit Hilfe der Prägetechnik.
Figur 3 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer strukturierten Anlagefläche für elektrische Leiter in einem Klemmkörper mit Hilfe der Schlagtechnik.
Figur 4 ein mit der Prägetechnik strukturierte Anlagefläche für elektrische Leiter mit einer
Vertiefung
Figur 5 ein mit der Prägetechnik strukturierte Anlagefläche für elektrische Leiter mit einer
Erhöhung
Figur 6 ein mit der Prägetechnik strukturierte Anlagefläche für elektrische Leiter mit einer Vertiefung und einer Erhöhung Bezugszeichenliste
1 Klemmkörper
2 Öffnung für Klemmschraube
3 Öffnung für elektrischen Leiter
4 Hohlraum
5 Bodenfläche
6,6 v schräge Fläche
7,7 v Seitenfläche
8 obere Fläche
9 Struktur (im Klemmkörper)
10 Bohrung
11 Vertiefung
12 Seitenwände
13 obere Wand
14 Bodenwand
15 Vorrichtung
16 Prägewerkzeug
17 Prägestempelstruktur
18 Prägeposition
19 Druckdorn
20 Prägestempel
21 Innenseite 1
22 Innenseite 2
23 senkrechte Achse
24 Neigung
25 ballige Erhebung
26 Mikrostruktur
27 Kontur
28 Bodendicke
29 vordere Stirnseite
30 hintere Stirnseite Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Bei dem in perspektivischer Darstellung der Fig. 1 veranschaulichten Klemmkörper aus dem Stand der Technik, ist beispielhaft ein Klemmkörper 1 mit einer ersten Öffnung 2 zur Aufnahme einer Klemmschraube (nicht dargestellt) mit einer zweiten Öffnung 3 zur Aufnahme eines elektrischen Leiters (nicht dargestellt) in einem Hohlraum 4 der durch die Innenflächen 5, 6, 7, 8 gebildet wird, dargestellt. Die Innenflächen 5, 6 dienen dem elektrischen Leiter als Anlage- und Kontaktfläche. Die Innenflächen 5, 6 können einen Struktur 9 besitzen. Die Struktur 9 wird durch die Bohrung 10, die quer durch den gesamten Klemmkörper 1 bzw. senkrecht durch die Seitenwände 12 führt, erzeugt. Die Bohrung 10 bewirkt, dass die normalerweise flächig durchgehenden Innenflächen 5, 6, 7 unterbrochen werden. Die Unterbrechung bildet, beispielsweise in der schrägen Fläche 6, eine durch die Bohrung 10 hervorgerufene Vertiefung 11, die auch in der Innenseitenfläche 7 und der Bodenfläche 5 vorhanden ist. Bei der Bohrung 10 handelt es sich um eine Durchgangsbohrung 10, die durch die beiden Seiten wände 12 und den Hohlraum 4 führt. Somit zeigt die Fig.1 einen, in perspektivischer Ansicht dargestellten Klemmkörper 1 , der im Hohlraum 4 Innenflächen besitzt, dessen Strukturen durch ein spanabhebendes Verfahren erzeugt wurden.
Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Klemmkörpers aus Kupferlegierung für elektrotechnische Schraubklemmen mit strukturierten Flächen im Hohlraum, die zur Anlage des elektrischen Leiters dienen, wobei die strukturierten Flächen durch Prägetechnik erzeugt wurden.
Die Anwendung des Herstellungsverfahren und die Vorrichtung werden beispielhaft in der Fig. 2 dargestellt. Die Vorrichtung 15 besteht aus einem Prägewerkzeug 16 das sich in Fig.2 in der Öffnung 3 des Hohlraumes 4 des Klemmkörpers 1 und der Prägeposition 18, befindet. Das Prägewerkzeug 16 besitzt an der unteren Seite, der Bodenfläche 5 des Klemmkörpers 1 zugewandten Seite, eine Struktur 17. In der Öffnung 2 des Klemmkörpers 1, die zur Aufnahme der Klemmschraube dient, befindet sich ein Druckdorn 19 der senkrecht auf das Prägewerkzeug 16 drückt. Bei der Druckkraftübertragung vom Druckdorn 19 auf das Präge Werkzeug 16 wird die im Prägewerkzeug 16 enthaltene Struktur 17 in eine oder mehrere Innenflächen des Hohlraumes 4 abgebildet. In dem Beispiel der Fig.2 in die schrägen Flächen 6, 6\ Die Übertragung der Struktur 17 des Prägewerkzeuges 16 in die Flächen 6, 6V kann durch Drücken, Schlagen, Hämmern oder Treiben erfolgen. Der Druckdorn 19 kann, somit, mit unterschiedlichen technischen Verfahren auf das Prägewerkzeug 16 einwirken. Nach der Übertragung der Struktur 17 in die Flächen des Hohlraumes 4 wird der Klemmkörper 1 aus der nicht dargestellten Spannvorrichtung ausgeworfen. Ein so hergestellter Klemmkörper wird in Fig. 4 aufgezeigt.
Wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, kann die Strukturierung 9 der Innenflächen des Klemmkörpers 1 auch durch die Schlagtechnik erfolgen. Der Druckdorn 19 ist dann selbst Träger einer Prägestruktur 17 und dient als Prägestempel 20, wodurch das Prägewerkzeug 16 entfällt. Der Prägestempel 20 wird durch die Öffnung 2 geführt und erzeugt durch die Schlagtechnik an den schrägen Flächen 6, 6" der Bodenfläche 5 und je nach Bedarf auch an den Seitenflächen 7, T eine Vertiefung 11. Der Klemmkörper 1 ist dazu in einer Spannvorrichtung (nicht dargestellt), gegenüber der senkrechten Achse 23 des Prägestempels 20, um einige Winkelgrade geneigt, angeordnet. Die Neigung 24 kann zwischen 0 Grad bis 10 Grad variieren. Vorteilhafterweise kann aber auch der Prägestempel 20 unter dem vorgenannten Neigungswinkel 24, gegenüber der senkrechten Achse 23 , durch die Öffnung 2 in den Hohlraum 4 des Klemmkörpers 1, eingeführt werden. Der Neigungswinkel 24 bewirkt, das erst die Innenseite(l) 21, des Hohlraumes 4 mit den Flächen 5, 6, 7 strukturiert wird und dann durch Schwenken des Prägestempels 20 oder der Spannvorrichtung die Innenseite(2) 22, des Hohlraumes 4 mit den Flächen 5, 6\7\ Bei diesem Verfahren der Strukturierung der Innenflächen kann das Material des Klemmkörpers 1 auch getrieben werden, indem der Prägestempel 20 mit einer hohen Schlagfolge von der Seite(l) zur Seite(2) geführt wird.
Ein mit dem Herstellverfahren und Vorrichtung nach Fig.2 erzeugter Klemmkörper zeigt Fig. 4. Im Prinzip ist der aus einer Kupferlegierung bestehende Klemmkörper 1 ein geometrischer Hohlkörper, der aus vier Wänden besteht. Bestehend aus zwei senkrechten Seitenwänden 12, einer oberen Wand 13 in der sich die Öffnung 2 für eine Klemmschraube (nicht dargestellt) befindet, und einer der oberen Wand 13 gegenüberliegende Bodenwand 14 die senkrecht zu den Seiten wänden 12 verläuft. Alle Wände sind miteinander einstückig verbunden.. Die Außenform des Klemmkörpers 1 kann im Bodenbereich 14 unterschiedliche Dicke 28 und Kontur 27 annehmen. In der Mitte des Klemmkörpers 1 befindet sich ein Hohlraum 4 der von zwei Seiten durch Öffnungen 3, die sich an der vorderen Stirnseite 29 und der hinteren Stirnseite 30 befinden, zugänglich ist und durch Innenflächen gebildet wird. Der Hohlraum 4 dient zur Aufnahme eines elektrischen Leiters (nicht dargestellt) und besitzt zur Klemmung und Kontaktierung des elektrischen Leiters verschiedene Anlage- und Kontaktflächen. Zwei Anlageflächen 7, T verlaufen parallel zu den senkrechten Seitenwänden 12. Die Anlagefläche des Bodens 5 steht senkrecht auf den Anlageflächen der Seiten 7, 7\ Zur Erhöhung der Kontaktierung des elektrischen Leiters mit den Anlageflächen des Hohlraumes 4 sind zwei weitere schräge Anlageflächen 6, 6"zwischen der Bodenfläche 5 und den Seitenflächen 7, T angeordnet. Die schrägen Flächen 6, 6"verbinden die Bodenfläche 5 mit den Seitenflächen 7, 7vin etwa unter einem Winkel von 45 Grad. Zur Steigerung der Klemmwirkung wurde die schräge Fläche 6, 6V durch ein Prägewerkzeug 16 strukturiert. Die Prägestempelstruktur 17 des Prägewerkzeuges 16 erzeugt in der schrägen Fläche 6, 6" eine Struktur 9. Diese Struktur 9 ist beispielhaft als Vertiefung 11 ausgeführt und wird auch als Sicke bezeichnet. Auch die Herstellung mehrerer Sicken 11 in einer schrägen Fläche 6, 6" ist denkbar.
Die Struktur 17 des Prägewerkzeuges 16 kann in der schrägen Fläche 6, 6vauch eine Erhöhung in Form einer balligen Erhebung 25 , siehe hierzu Fig. 5, erzeugen. Auch eine Kombination von Vertiefungen 11 und balligen Erhebungen 25 als Struktur 9 in den schrägen Flächen 6, 6vzur weiteren Steigerung der Klemmwirkung für elektrische Leiter vor allen in speziellen Anwendungen kann hergestellt werden. Diese strukturierte Ausführungsform kann der Fig. 6 entnommen werden. Durch ein aneinanderreihen von balligen Erhebungen 25 und Vertiefungen 11 ergeben sich wellige Strukturen in den schrägen Flächen 6, 6\ wobei vorteilhafterweise das in den Vertiefungen 11 verdrängte Material zur Erhöhung der balligen Erhebungen 25 verwendet werden kann. Auch die Strukturierung der Seitenflächen 7, T vorteilhafterweise mit Mikrostrukturen 26 ist durch Anwendung der Prägetechnik möglich, wobei die Mikrostrukturentiefe im Mikrometer bis zehntel Millimeter Bereich liegen kann. Hierzu braucht der Klemmkörper 1 nur, um 90 Grad gedreht, dem Prägewerkzeug 16 zugeführt und wie zuvor mit einem der beschrieben Verfahren strukturiert werden, wobei der Druckdorn 19 nicht durch die Öffnung2 geführt wird, sondern an der vorderen Stirnfläche 29 des Klemmkörpers 1 entlang bis auf das Prägewerkzeug 16, welches aus dem Hohlraum 4 hervorsteht.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines metallenen Klemmkörpers (1) für elektrotechnische Schraubklemmen mit einer ersten Öffnung (2) zur Aufnahme einer Klemmschraube mit einer zweiten Öffnung (3) zur Aufnahme eines elektrischen Leiters, wobei eine oder mehrere Innenflächen (5,6,7) des Hohlraumes (4) der zweiten
Öffnung (3) strukturiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung (9) mindestens einer Innenfläche (5,6,7) mit Hilfe der Prägetechnik und/oder Schlagtechnik erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung (9) mindestens einer Innenfläche (5,6,7) des Klemmkörpers (1) durch drückende
Formgebung erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung (9) mindestens einer Innenfläche (5,6,7) des Klemmkörpers (1) durch schlagende Formgebung erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung (9) mindestens einer Innenfläche (5,6,7) des Klemmkörpers (1) durch treibende Formgebung erzeugt wird.
6. Vorrichtung zur Herstellung eines metallenen Klemmkörpers (1) für elektrotechnische Schraubklemmen mit einer ersten Öffnung (2) zur Aufnahme einer Klemmschraube mit einer zweiten Öffnung (3) zur Aufnahme eines elektrischen Leiters, wobei eine oder mehrere Innenflächen (5,6,7) des Hohlraumes (4) der zweiten Öffnung (3) strukturiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Prägewerkzeug (16) zur Strukturierung (9) benutzt wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Prägewerkzeug (16) eine Struktur (17) besitzt, die in der Innenfläche (5,6,7) des Klemmkörpers (1) mindestens eine Vertiefung (11) erzeugt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (11) eine Sicke bildet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Prägewerkzeug (16) eine Struktur (17) besitzt, die in der Innenfläche (5,6,7) des Klemmkörpers mindestens eine Erhöhung erzeugt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung eine ballige Erhebung (25) bildet.
11. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Prägewerkzeug (16) eine Struktur (17) besitzt, die in der Innenfläche (5,6,7) des Klemmkörpers (1) mindestens eine Vertiefung (11) und mindestens eine Erhöhung (25) erzeugt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (11) in mindestens einer der schrägen Seitenwände (6,6"), die die Verbindungsfläche zwischen der Bodenfläche (5) und den senkrechten Seitenflächen (7,7") bildet, angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung (25) in mindestens einer der schrägen Seitenwände (6,6V), die die Verbindungsfläche zwischen der Bodenfläche (5) und den senkrechten Seitenflächen (7 /T) bildet, angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (11) und die Erhöhung (25) in mindestens einer der schrägen Seitenwände (6,6V), die die Verbindungsfläche zwischen der Bodenfläche (25) und den senkrechten Seitenflächen
(7,7V) bildet, angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Prägewerkzeug (16) eine Struktur (17) besitzt, die mindestens in einer der Seitenflächen (7,7") des Klernmkörpers (1) eine Mikrostruktur (26) erzeugt.
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