EP3258550A1 - Device and method for crimping of fastener elements and crimped connection - Google Patents

Device and method for crimping of fastener elements and crimped connection Download PDF

Info

Publication number
EP3258550A1
EP3258550A1 EP16174372.9A EP16174372A EP3258550A1 EP 3258550 A1 EP3258550 A1 EP 3258550A1 EP 16174372 A EP16174372 A EP 16174372A EP 3258550 A1 EP3258550 A1 EP 3258550A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
anvil
connecting element
punch
receiving surface
sonotrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16174372.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Axel Schneider
Thomas HÜNIG
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.)
Telsonic Holding AG
Original Assignee
Telsonic Holding AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Telsonic Holding AG filed Critical Telsonic Holding AG
Priority to EP16174372.9A priority Critical patent/EP3258550A1/en
Priority to CN201780036874.4A priority patent/CN109314360A/en
Priority to US16/309,122 priority patent/US11374372B2/en
Priority to PCT/EP2017/064283 priority patent/WO2017216104A1/en
Priority to EP17733751.6A priority patent/EP3469666B1/en
Publication of EP3258550A1 publication Critical patent/EP3258550A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/04Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for forming connections by deformation, e.g. crimping tool
    • H01R43/048Crimping apparatus or processes
    • H01R43/0482Crimping apparatus or processes combined with contact member manufacturing mechanism
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00Electrically-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
    • H01R4/10Electrically-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 effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation
    • H01R4/18Electrically-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 effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation by crimping
    • H01R4/187Electrically-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 effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation by crimping combined with soldering or welding
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for soldered or welded connections
    • H01R43/0207Ultrasonic-, H.F.-, cold- or impact welding
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/04Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for forming connections by deformation, e.g. crimping tool
    • H01R43/048Crimping apparatus or processes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/04Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for forming connections by deformation, e.g. crimping tool
    • H01R43/048Crimping apparatus or processes
    • H01R43/0488Crimping apparatus or processes with crimp height adjusting means

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for crimping fasteners and a crimp according to the preambles of the independent claims.
  • Crimping is a joining process in which a stripped cable is connected to a connector. By the connecting element, the stripped cable can then connect to other electrical or electronic components.
  • crimping a cable is inserted into the connecting element and the connecting element is usually plastically deformed. Due to the plastic deformation, the connecting element is pressed against the cable or the electrical conductors of the cable.
  • the connecting element encloses a stripped, ie bare, line part (core crimp) and the line insulation (insulation crimp).
  • the core crimp is used for the electrical connection, the insulation crimp of the strain relief and fixation of the insulation.
  • DE 30 17 364 A1 discloses a method and apparatus for connecting a conductor to a tab.
  • a crimping operation and an ultrasonic welding process are performed in a single operation. This happens because an upper die is designed as a sonotrode end of an ultrasonic welding device.
  • the material is softened and reduces the necessary force when lowering the embossing punch (sonotrode). Consequently, the force needed to deform the crimp element can be reduced.
  • a device is to be made available, which is simple in construction and easily generates permanent crimp connections.
  • Another object of the invention is to improve the strength of a crimped connection.
  • a further object of the invention is to improve the fatigue strength of a crimp connection and to improve a chemical resistance of the crimp connection. It is also an object of the invention to increase the electrical conductivity of a crimp connection.
  • a first aspect of the present invention relates to a device for crimping fasteners.
  • the connectors are crimped with copper or aluminum strands.
  • the apparatus typically comprises a machine frame, at least one punch, a drive assembly, at least one anvil and a working space.
  • the stamp is preferably arranged movably in relation to the anvil and in particular to the machine frame.
  • the stamp contains at least one working surface for deforming a connecting element.
  • the drive order for moving the punch is connected to the punch.
  • the anvil has a receiving surface for the connecting element and is preferably connected to the machine frame.
  • the working space is located between the punch and the anvil and can be opened and closed by a relative movement between the punch and the anvil.
  • the device has at least one sonotrode, by means of which the receiving surface of the anvil can be acted upon by ultrasound.
  • a machine frame is understood here to mean a frame on which machine parts can be fastened.
  • machine frames are housings, frames or other devices, such as presses, which are suitable for supporting parts of the machine.
  • a stamp is a part that is suitable for deforming another part.
  • the deformation can be done by the fact that the Stamp pressure on the part to be deformed exercises.
  • the stamp is held, for example, in a crimping die receiving device, such as a moving part of a press.
  • a drive arrangement for moving the punch is preferably pneumatic, hydraulic or electric.
  • the stamp preferably moves along a linear direction of movement.
  • the drive arrangement may be suitable to drive a certain way or to exert a certain force or to introduce a certain energy.
  • a drive arrangement for moving the stamp is for example a press, in particular an eccentric press.
  • anvil this is understood as the counterpart to the stamp. Between anvil and stamp the connecting element is deformed.
  • the anvil is preferably connected to the machine frame.
  • a sonotrode is understood here to be an arrangement which is preferably designed to oscillate in a frequency of 15-50 kHz.
  • the sonotrode can vibrate torsionally, linearly or longitudinally.
  • the inventive device has the advantage that the sonotrode is particularly easy to integrate into a device for crimping. There are only a few structural changes necessary to integrate the sonotrode in the device. Furthermore, by introducing ultrasound, an oxide layer at the edge of a conductor, onto which the connecting element is crimped, can be broken open. In particular, individual conductors of stranded conductors are connected to one another by the ultrasound. Another advantage is that less force over the punch must be applied. Another advantage is that crimp process monitoring is improved.
  • Crimps which are produced with such a device, have a special quality, since they are mechanically stronger and more electrically conductive.
  • the device is suitable for crimping a plurality of strands with a connecting element.
  • Particularly preferred connecting elements are double stops, in which two strands are connected to a connecting element.
  • double stops two aluminum strands (aluminum / aluminum), two copper strands (copper / copper) or a mixture (copper / aluminum) can be connected to the connector.
  • the double stops can be executed side by side and one above the other.
  • the device preferably has two receiving surfaces, a wire crimping region and an insulation crimping region.
  • the areas may be part of a one-piece anvil, each part of one of two anvils.
  • the anvils are vibrationally decoupled from each other.
  • Each of the anvils has a receiving surface for crimping. At least one of the receiving surfaces, preferably only one, can be acted upon by ultrasound.
  • a connector could be deformed with multiple crimping sections.
  • several different elements could be crimped.
  • a part of the connecting element is crimped to an insulation of a conductor and another part of the connecting element is on the electrical conductor crimped.
  • the electrical conductor with the connecting element is ultrasonically welded. Therefore, preferably only the anvils for the electrically conductive crimp are subjected to ultrasound.
  • the anvils are decoupled by a distance between each other in terms of vibration.
  • the anvils can also be vibrationally decoupled by cushioning materials such as a foil lying between the anvils.
  • the device contains only a one-piece anvil.
  • the single-storey anvil contains two receiving surfaces.
  • the at least one anvil is detachably connectable to the sonotrode.
  • the anvil is shrink-on the sonotrode.
  • the anvil can be connected by means of a thread or a plug connection to the sonotrode.
  • each sonotrode is releasably connectable with one or more anvils.
  • only individual sonotrodes with one or more anvils can be detachably connectable.
  • the anvil interchangeable. If, for example, the receiving surface wears out, only the anvil needs to be replaced and the sonotrode can continue to be used.
  • the sonotrode at least partially forms the anvil.
  • the sonotrode is in contact with the anvil, but without being fixed to the anvil. In this embodiment, replacement of the anvils is particularly easy.
  • the sonotrode forms the anvil. If the device contains more than one anvil, the sonotrode can form only single, multiple or all anvils.
  • the receiving surface is subjected to torsional vibrations about an axis perpendicular to the receiving surface.
  • the receiving surface is curved and acted upon with oscillations about an axis along a direction of movement of the punch.
  • Torsional ultrasonic welding has the advantage that no embrittlement of the connecting element arise. Furthermore, the ultrasonic energy can be introduced particularly efficiently.
  • Torsional ultrasonic vibrators can be installed perpendicular to a transport direction of the connecting element. Therefore, torsional ultrasonic welding can be spatially more easily integrated, without the other devices must be changed.
  • the receiving surface can be acted upon by longitudinal oscillations along an axis parallel to the receiving surface.
  • the longitudinal vibrations oscillate along a longitudinal axis of the conductor or perpendicular to the longitudinal axis of the conductor.
  • Longitudinal vibrations can be used in particular if a torsional oscillator can not be integrated into the device, for example for reasons of space.
  • the receiving surface can be subjected to longitudinal oscillations parallel to a direction of movement of the stamp.
  • At least the part of the anvil subjected to vibrations is decoupled from the machine frame and the anvil can not be moved relative to a machine frame during the process.
  • the anvil is not movable relative to the machine frame.
  • An example of a vibrationally decoupled storage of the anvil is a zero point bearing with flanges.
  • the work surface is curved such that a contact area between the punch and the anvil is minimized.
  • the stamp can be kept more stable and is more resistant to the ultrasonic vibrations and therefore more durable.
  • the frequency can be adapted to the duration of the closing process.
  • a high frequency can be used with temporally short closing movements. As a result, nevertheless a sufficient number of vibrations is introduced.
  • the sonotrode vibrates at 30 kHz or at 35 kHz.
  • the device can additionally be used for compacting a strand, in particular a copper or aluminum strand.
  • a further aspect of the present invention relates to a method for producing a connection between an electrical conductor, preferably a copper or aluminum conductor, and a connecting element.
  • a connecting element is inserted into an open working space, which through an anvil and a movable punch is defined.
  • One end of an electrical conductor is inserted into the connecting element.
  • the working space is closed by the movable punch.
  • deform during the closing at least one working surface of the punch and at least one receiving surface of the anvil, the connecting element in particular plastically, so that a frictional contact between the electrical conductor and connecting element is formed.
  • Ultrasound is introduced by means of a sonotrode into the receiving surface of the anvil during and / or after a crimping process.
  • Such a method has the advantage that the sonotrode does not have to be moved during crimping. Another advantage is that with only one processing step in a single device can be simultaneously crimped and ultrasonically welded.
  • the introduction of the ultrasound through the anvil allows a more efficient initiation of the ultrasonic vibrations, since the anvil during crimping over a larger area is continuously in contact with the connecting element. As a result, shorter process times than with separate ultrasonic welding and crimping can be achieved and / or more energy can be introduced into the connecting part.
  • a further advantage is that the vibrations can be introduced more directly into individual conductors of a cable.
  • ultrasound is also introduced into the receiving surface by means of the sonotrode prior to the crimping process.
  • the stamp is not subjected to ultrasound. This is a burden of the stamp reduced by ultrasound and wear on the stamp is reduced.
  • the introduction of the ultrasound breaks up an oxide layer on the electrical conductor.
  • the breaking up of the oxide layer improves the electrical conduction between the connection element and the electrical conductor.
  • aluminum conductors have an outer oxide layer, which reduces the conductivity. Such a layer is broken up by ultrasonic vibrations.
  • the movable punch has a first working surface and the anvil has a first receiving surface.
  • a first portion of a connecting element is connected to a preferably electrically conductive part of the electrical conductor through the first receiving surface and the first working surface.
  • the movable die has a second working surface and the anvil has a second receiving surface.
  • a second portion of a connecting element is connected to the electrical conductor, preferably with an insulation of the conductor, through the second receiving surface and the second working surface.
  • a high electrical conductivity can be produced by a first crimp, while a second crimp ensures a stable mechanical connection.
  • ultrasound is introduced into the first, preferably only the first, working surface.
  • ultrasonic torsional vibrations are introduced into the connecting element.
  • the ultrasound is at least, more preferably only, transferred at the time of maximum adhesion of the punch an ultrasonic pulse in the connecting element.
  • the ultrasound is transferred most effectively to the connector and / or the strand. It is also conceivable to initiate the ultrasound permanently, i. before, during and after the crimping.
  • the ultrasound can be introduced permanently or in pulses.
  • Another aspect of the invention relates to a crimp connection made by a method of making a connection between an electrical conductor according to any one of the claims.
  • Crimp connections which are produced by such a method, have a special quality, since they are mechanically strong and more electrically conductive.
  • individual conductors of stranded conductors are connected to one another by the ultrasound and an oxide layer is at least partially wiped.
  • the individual strands are cold-welded by the introduced pressing force and the introduced ultrasound. The induced vibrations promote the process of connection, reducing the total force required and rubbing it at the same time possible oxide layers better than conventional crimping.
  • Another aspect of the present invention relates to an anvil for an ultrasonic crimping process.
  • the anvil has a receiving surface for a connecting element and an interface.
  • the anvil can be detachably connected to a sonotrode.
  • a sonotrode can be connected to an anvil for crimping and a connection element can be crimped with a tool and subjected to ultrasound.
  • the anvil is interchangeable and can therefore be easily and inexpensively replaced when worn.
  • the anvil is shrunk.
  • the anvil can be connected by means of a thread or a plug connection.
  • FIG. 1 shows a device for crimping 1.
  • the device 1 is shown in an open position.
  • An upper machine part 26 (see FIG. 2 ) was moved upwards in the direction of 30.
  • FIG. 1 the lower machine part 25 of the device is shown.
  • a plurality of connecting elements 2 is guided in the lower machine part 25.
  • the connecting elements 2 are each connected to a carrier strip 9 for the connecting elements 2. Between the connecting element 2 and the carrier strip 9, a contact is provided.
  • the connecting elements 2 themselves contain a first pair of crimping blades 10 for crimping around an electrical conductor (not shown) and a second pair of crimping blades 11 for a strain relief crimp around an insulation of the conductor.
  • each connection element 2 contains a connection part 12 with which the conductor can then be connected to a connection.
  • the carrier strip 9 transports the connecting elements 2 along a transport direction 21 into the device for crimping 1.
  • the device 1 includes a machine frame 5 through which all machine parts are connected.
  • the fasteners are crimped at a lower tool 7 and a punch 3 (see FIG. 2 ).
  • the tool 7 and the punch 3 are located at a holding surface 28 for the carrier strip 9 of the connecting elements 2 and a bearing surface 29 for the connecting part. Between these two surfaces is the tool 7 with two anvils 17, 18.
  • a stamp 3 moves on the tool 7, then the support surface 28 is pressed with the carrier strip 9 down.
  • the contact between carrier strip 9 and connecting element 2 is cut through by a spring-mounted knife.
  • the contact between the carrier strip 9 and the connecting element 2 is interrupted.
  • the punch 3 is removed from the tool 7 again and the conductor with the connecting element is removed from the working space 31.
  • a new connecting element 2 is fed into the working space 31 by the carrier strip 9 of the connecting elements 9 being pushed in the direction 21.
  • FIG. 2 shows a cross section of a section of the device 1 in a plane which is formed by the transport direction of the connecting elements 21 and a vertical direction 30.
  • a crimping process is illustrated in the first pair of crimp blades 10.
  • an electrical conductor is stripped at one end.
  • individual conductors 23 of a stranded conductor are free.
  • the connecting element 2 is inserted into a working space 31.
  • the working space 31 is formed by the punch 3 and the anvil 7.
  • the connecting element 2 is inserted through the carrier strip 9 in the working space 31.
  • the free end of the stranded conductor is a Kuhle 32 (see Fig.
  • the connecting element 2 is inserted into the connecting element 2, so that the free individual conductors 23 are located between the first pair of crimping blades 10 and the insulation of the conductor lies between the second pair of crimping blades 11 (not shown).
  • the punch 3 of the upper machine part 26 is moved in the direction of the tool 7.
  • the punch 3 is driven by an eccentric press.
  • the stamp 3 has a work surface 4.
  • the work surface 4 deforms the connecting element 2.
  • the work surface 4 shown produces a so-called B-crimp.
  • the work surface 4 a Curvature 20 on which the first pair of Crimperiel 10 slides and is deformed. Through the work surface 4, the Crimperiel are first bent inwards and finally downwards. The deformation of the Crimperiel is plastic.
  • the individual conductors 23 are pressed together by the crimping blades 10. In this case, the individual conductors 23 are pressed one against the other so that, if possible, there are no free spaces between the individual individual conductors 23. Further, the connecting element 2 is pressed by the pressure of the punch 3 against a receiving surface 8 of the anvil.
  • the tool 7 oscillates about an axis 27 in a direction of vibration 22.
  • the vibration is transmitted from the anvil 18 to the receiving surface 8 and from the receiving surface 8 in the connecting element 2 and the individual conductors 23.
  • This oscillation in ultrasonic frequency generates friction between the individual conductors 23 and between the Crimerieln 10 and the individual conductors 23.
  • the friction causes a welding and breaks an oxide layer on the outside of the ladder.
  • the individual conductors 23 are welded and an electrical resistance in the transition between individual conductors 23 to connection element 2 is reduced.
  • FIG. 3 shows a detailed view of the device 1 for crimping.
  • the tool 7 includes a first anvil 17 for an insulation crimp and a second anvil 18 for the conductor crimp.
  • the insulation crimp anvil 17 crimps the second pair of crimp blades 11.
  • the crimp anvil 18 crimps the first pair of crimp blades 10.
  • the punch 3 accordingly has two anvils 17, 18, with which the Crimpulatel 10, 11 are deformed.
  • FIG. 4 schematically shows an arrangement for generating ultrasonic torsional vibrations.
  • the arrangement contains two ultrasonic converters 13.
  • the ultrasonic converters 13 are connected to a torsional oscillator 14.
  • the torsional oscillator 14 is a cylindrical body on whose lateral surface on opposite sides of the converter 13 are connected.
  • the converter 13 swing in push-pull. As a result, a torsional movement about its own axis 27 of the converter is generated.
  • the torsional oscillator 14 is held by a zero point bearing with a flange 35.
  • the flange 35 is shrunk onto the torsional oscillator at a node of the torsional vibration 14.
  • the flange 35 holds the torsional oscillator 14 in which it rests on carriers 36. At the same time the flange 35 is pressed by clamps 37 from above onto the carrier 36.
  • a transformation piece 24 Connected to the torsional oscillator is a transformation piece 24, which is designed according to the desired oscillation amplitude.
  • a sonotrode 19 is connected, which forms the anvil 18 for crimping.
  • FIG. 5 shows a further schematic view of the device 1 for crimping.
  • a conceivable height adjustment for the lower punch 18 is shown.
  • the anvil 17 is moved in the direction of the axis 27.
  • FIG. 6 shows a side view of the device 1 for crimping.
  • the lower punches 17, 18 are separated by a gap 33 and do not touch.
  • the gap is wider as the oscillation amplitude with which lower punch 18 oscillates.
  • the lower punch 18 is also decoupled in terms of vibration from the machine frame 5 through a second gap 34.
  • the lower punch is connected by the zero point bearing with flanges with the machine station (see Fig. 4 ).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Crimpen von Verbindungselementen (2). Die Vorrichtung (1) umfasst ein Maschinengestell (5), mindestens einen Stempel, eine Antriebsanordnung, mindestens einen Amboss (17) und einen Arbeitsraum (31). Der Stempel (3) ist bevorzugt beweglich in Relation zum Maschinengestell (5) angeordnet. Der Stempel (3) enthält mindestens eine Arbeitsfläche (4) zum Verformen eines Verbindungselementes (2). Die Antriebsordnung zum Bewegen des Stempels (3) ist mit dem Stempel verbunden. Der Amboss (17) ist mit dem Maschinengestell (5) verbunden und weist eine Aufnahmefläche (8) für das Verbindungselement (2) auf. Der Arbeitsraum befindet sich zwischen Stempel und Amboss und ist durch eine Relativbewegung zwischen Stempel und Amboss öffenbar und schliessbar. Die Vorrichtung weist mindestens eine Sonotrode auf, mittels derer die Aufnahmefläche (8) des Ambosses (17) mit Ultraschall beaufschlagbar ist.The present invention relates to a device (1) for crimping connecting elements (2). The device (1) comprises a machine frame (5), at least one punch, a drive arrangement, at least one anvil (17) and a working space (31). The punch (3) is preferably arranged movably in relation to the machine frame (5). The punch (3) contains at least one working surface (4) for deforming a connecting element (2). The drive arrangement for moving the punch (3) is connected to the punch. The anvil (17) is connected to the machine frame (5) and has a receiving surface (8) for the connecting element (2). The working space is located between the punch and the anvil and can be opened and closed by a relative movement between the punch and the anvil. The device has at least one sonotrode, by means of which the receiving surface (8) of the anvil (17) can be acted upon by ultrasound.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Crimpen von Verbindungselementen sowie eine Crimpverbindung gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.The present invention relates to a device and a method for crimping fasteners and a crimp according to the preambles of the independent claims.

Crimpen ist ein Fügeverfahren, bei dem ein abisoliertes Kabel mit einem Verbindungselement verbunden wird. Durch das Verbindungselement lässt sich das abisolierte Kabel dann an weitere elektrische oder elektronische Komponenten anschliessen. Beim Crimpen wird ein Kabel in das Verbindungselement eingelegt und das Verbindungselement wird üblicherweise plastisch verformt. Durch die plastische Verformung wird das Verbindungselement an das Kabel oder die elektrischen Leiter des Kabels angepresst. Dabei umschliesst das Verbindungselement einen abisolierten, also blanken, Leitungsteil (Ader-Crimp) und die Leitungsisolation (Isolationscrimp). Der Ader-Crimp dient der elektrischen Verbindung, der Isolations-Crimp der Zugentlastung und Fixierung der Isolation. Durch diesen Umschluss kann elektrische Energie vom Kabel auf das Verbindungselement und weiter übertragen werden.Crimping is a joining process in which a stripped cable is connected to a connector. By the connecting element, the stripped cable can then connect to other electrical or electronic components. When crimping a cable is inserted into the connecting element and the connecting element is usually plastically deformed. Due to the plastic deformation, the connecting element is pressed against the cable or the electrical conductors of the cable. In this case, the connecting element encloses a stripped, ie bare, line part (core crimp) and the line insulation (insulation crimp). The core crimp is used for the electrical connection, the insulation crimp of the strain relief and fixation of the insulation. By this connection, electrical energy can be transmitted from the cable to the connecting element and on.

Aus DE 10 2013 219 150 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einer elektrischen Leitung und einem elektrisch leitenden Bauteil bekannt. In dem Dokument wird ein die Einzelleiter abschnittsweise umschliessendes Crimpelement verformt und dann mit einem Teil des Einzelleiters verbunden. Zusätzlich schlägt das Dokument vor, einen Teil der Einzelleiter durch einen Ultraschweissvorgang mittels einer Sonotrode zu verbinden. Das Dokument zeigt einen Prozess mit zwei Prozessschritten. Im ersten Prozessschritt wird gecrimpt und im zweiten Prozessschritt wird mit einer zweiten Vorrichtung ein Ultraschweissvorgang durchgeführt.Out DE 10 2013 219 150 A1 For example, a method for producing an electrically conductive connection between an electrical line and an electrically conductive component is known. In the document, a crimping element which partially encloses the individual conductors is deformed and then connected to a part of the individual conductor. In addition, the document proposes to connect a part of the individual conductors by an ultrasonic welding process by means of a sonotrode. The document shows a process with two process steps. In the first process step is crimped and in the second process step, a Ultraschallweissvorgang is performed with a second device.

DE 30 17 364 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden eines Leiters mit einem Flachstecker. In dem Verfahren wird ein Crimpvorgang und ein Ultraschallschweissvorgang in einem einzigen Arbeitsgang durchgeführt. Dies geschieht dadurch, dass ein oberer Prägestempel als Sonotrodenende eines Ultraschallschweissgeräts ausgebildet ist. Dadurch wird der Werkstoff erweicht und die notwendig Krafteinwirkung beim Herabsenken des Prägestempels (Sonotrode) reduziert. Folglich kann die Kraft, die zur Verformung des Crimpelementes benötigt wird, reduziert werden. DE 30 17 364 A1 discloses a method and apparatus for connecting a conductor to a tab. In the process, a crimping operation and an ultrasonic welding process are performed in a single operation. This happens because an upper die is designed as a sonotrode end of an ultrasonic welding device. As a result, the material is softened and reduces the necessary force when lowering the embossing punch (sonotrode). Consequently, the force needed to deform the crimp element can be reduced.

Ein weiteres Verfahren zum Verbinden eines Kontaktelements mit einem Kabel ist in DE 103 36 408 B4 offenbart. In dem Verfahren wird ein Kontaktelement mit einem Paar Quetschverbindungslaschen gleichmässig radial nach Innen eingeschnürt. Diese Verbindung wird anschliessend durch ein weiteres Werkzeug mit Ultraschallschwingungen verschweisst. Auch hier werden getrennte Crimp- und Ultraschallmaschinen verwendet.Another method for connecting a contact element to a cable is in DE 103 36 408 B4 disclosed. In the method, a contact element with a pair of crimp connection tabs is uniformly constricted radially inward. This compound is then welded by another tool with ultrasonic vibrations. Again, separate crimping and ultrasonic machines are used.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere soll eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt werden, die einfach aufgebaut ist und auf einfache Weise beständige Crimpverbindungen erzeugt.It is therefore the object of the invention to overcome the disadvantages of the prior art. In particular, a device is to be made available, which is simple in construction and easily generates permanent crimp connections.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Festigkeit einer Crimpverbindung zu verbessern.Another object of the invention is to improve the strength of a crimped connection.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Dauerfestigkeit einer Crimpverbindung zu verbessern sowie eine chemische Resistenz der Crimpverbindung zu verbessern. Auch Aufgabe der Erfindung ist es, die elektrische Leitfähigkeit einer Crimpverbindung zu erhöhen.A further object of the invention is to improve the fatigue strength of a crimp connection and to improve a chemical resistance of the crimp connection. It is also an object of the invention to increase the electrical conductivity of a crimp connection.

Diese Aufgaben werden durch die in den unabhängigen Patentansprüchen definierte Vorrichtung, das in den unabhängigen Patentansprüche definierte Verfahren, den in den unabhängigen Ansprüchen definierten Amboss und die in den unabhängigen Patentansprüchen definierte Crimpverbindung gelöst. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.These objects are achieved by the device defined in the independent claims, the method defined in the independent claims, the anvil defined in the independent claims and the crimped connection defined in the independent claims. Further embodiments emerge from the dependent claims.

Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Crimpen von Verbindungselementen. Typischerweise werden die Verbindungselemente mit Kupfer- oder Aluminiumlitzen vercrimpt. Die Vorrichtung umfasst typischerweise ein Maschinengestell, mindestens einen Stempel, eine Antriebsanordnung, mindestens einen Amboss und einen Arbeitsraum. Der Stempel ist bevorzugt beweglich in Relation zum Amboss und insbesondere zum Maschinengestell angeordnet. Der Stempel enthält mindestens eine Arbeitsfläche zum Verformen eines Verbindungselementes. Die Antriebsordnung zum Bewegen des Stempels ist mit dem Stempel verbunden. Der Amboss weist eine Aufnahmefläche für das Verbindungselement auf und ist vorzugsweise mit dem Maschinengestell verbunden. Der Arbeitsraum befindet sich zwischen Stempel und Amboss und ist durch eine Relativbewegung zwischen Stempel und Amboss öffenbar und schliessbar. Die Vorrichtung weist mindestens eine Sonotrode auf, mittels derer die Aufnahmefläche des Ambosses mit Ultraschall beaufschlagbar ist.A first aspect of the present invention relates to a device for crimping fasteners. Typically, the connectors are crimped with copper or aluminum strands. The apparatus typically comprises a machine frame, at least one punch, a drive assembly, at least one anvil and a working space. The stamp is preferably arranged movably in relation to the anvil and in particular to the machine frame. The stamp contains at least one working surface for deforming a connecting element. The drive order for moving the punch is connected to the punch. The anvil has a receiving surface for the connecting element and is preferably connected to the machine frame. The working space is located between the punch and the anvil and can be opened and closed by a relative movement between the punch and the anvil. The device has at least one sonotrode, by means of which the receiving surface of the anvil can be acted upon by ultrasound.

Unter einem Maschinengestell wird hierin ein Gestell verstanden, an dem Maschinenteile befestigt werden können. Beispiele für Maschinengestelle sind Gehäuse, Rahmen oder sonstige Einrichtungen, wie Pressen, die geeignet sind, um Teile der Maschine zu tragen.A machine frame is understood here to mean a frame on which machine parts can be fastened. Examples of machine frames are housings, frames or other devices, such as presses, which are suitable for supporting parts of the machine.

Ein Stempel ist ein Teil, das geeignet ist ein anderes Teil zu verformen. Die Verformung kann dabei dadurch geschehen, dass der Stempel Druck auf das zu verformende Teil ausübt. Der Stempel wird beispielsweise in einer Crimpstempel-Aufnahmevorrichtung, wie einem beweglichen Teil einer Presse gehalten.A stamp is a part that is suitable for deforming another part. The deformation can be done by the fact that the Stamp pressure on the part to be deformed exercises. The stamp is held, for example, in a crimping die receiving device, such as a moving part of a press.

Eine Antriebsanordnung zum Bewegen des Stempels ist bevorzugt pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch. Der Stempel bewegt sich bevorzugt entlang einer linearen Bewegungsrichtung. Dabei kann die Antriebsanordnung geeignet sein, einen bestimmten Weg zu fahren oder eine bestimmte Kraft auszuüben oder eine bestimmte Energie einzubringen. Eine Antriebsanordnung zum Bewegen des Stempels ist beispielsweise eine Presse, insbesondere eine Exzenterpresse.A drive arrangement for moving the punch is preferably pneumatic, hydraulic or electric. The stamp preferably moves along a linear direction of movement. In this case, the drive arrangement may be suitable to drive a certain way or to exert a certain force or to introduce a certain energy. A drive arrangement for moving the stamp is for example a press, in particular an eccentric press.

Als Amboss wird hierin das Gegenstück zum Stempel verstanden. Zwischen Amboss und Stempel wird das Verbindungselement verformt. Dabei wird der Amboss bevorzugt mit dem Maschinengestell verbunden.As anvil, this is understood as the counterpart to the stamp. Between anvil and stamp the connecting element is deformed. In this case, the anvil is preferably connected to the machine frame.

Als Sonotrode wird hierin eine Anordnung verstanden, die bevorzugt ausgebildet ist in einer Frequenz von 15 - 50 kHz zu schwingen. Die Sonotrode kann torsional, linear oder longitudinal schwingen.A sonotrode is understood here to be an arrangement which is preferably designed to oscillate in a frequency of 15-50 kHz. The sonotrode can vibrate torsionally, linearly or longitudinally.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung hat den Vorteil, dass die Sonotrode besonders einfach in eine Vorrichtung zum Crimpen integrierbar ist. Es sind nur wenige konstruktive Änderungen notwendig, um die Sonotrode in die Vorrichtung zu integrieren. Weiterhin kann durch das Einbringen von Ultraschall eine Oxidschicht am Rande von einem Leiter, auf den das Verbindungselement gecrimpt wird, aufgebrochen werden. Insbesondere werden Einzelleiter von Litzenleitern untereinander durch den Ultraschall verbunden. Ein weiterer Vorteil ist, dass weniger Kraft über den Stempel aufgetragen werden muss. Ein anderer Vorteil ist, dass eine Crimpprozessüberwachung verbessert wird.The inventive device has the advantage that the sonotrode is particularly easy to integrate into a device for crimping. There are only a few structural changes necessary to integrate the sonotrode in the device. Furthermore, by introducing ultrasound, an oxide layer at the edge of a conductor, onto which the connecting element is crimped, can be broken open. In particular, individual conductors of stranded conductors are connected to one another by the ultrasound. Another advantage is that less force over the punch must be applied. Another advantage is that crimp process monitoring is improved.

Ein weiterer Vorteil ist, dass mit nur einer Vorrichtung gleichzeitig gecrimpt und ultraschallverschweisst werden kann. Crimpverbindungen, die mit einer solchen Vorrichtung hergestellt werden, weisen eine besondere Güte aus, da sie mechanisch belastbarer und elektrisch leitender sind.Another advantage is that can be crimped and ultrasonically welded simultaneously with only one device. Crimps, which are produced with such a device, have a special quality, since they are mechanically stronger and more electrically conductive.

In bevorzugten Ausführungsformen ist die Vorrichtung geeignet, eine Mehrzahl an Litzen mit einem Verbindungselement zu crimpen. Besonders bevorzugte Verbindungselemente sind Doppelanschläge, bei denen zwei Litzen mit einem Verbindungselement verbunden werden. Bei den Doppelanschlägen können zwei Aluminiumlitzen (Aluminium/Aluminium), zwei Kupferlitzen (Kupfer/Kupfer) oder eine Mischung (Kupfer/Aluminium) mit dem Verbindungselement verbunden werden. Die Doppelanschläge können nebeneinander und übereinander ausgeführt werden.In preferred embodiments, the device is suitable for crimping a plurality of strands with a connecting element. Particularly preferred connecting elements are double stops, in which two strands are connected to a connecting element. For double stops, two aluminum strands (aluminum / aluminum), two copper strands (copper / copper) or a mixture (copper / aluminum) can be connected to the connector. The double stops can be executed side by side and one above the other.

Bevorzugt weist die Vorrichtung zwei Aufnahmeflächen auf, einen Adercrimpbereich und einen Isolationscrimpbereich. Die Bereiche können Teil eines einstückigen Ambosses sein der je Teil eines von zwei Ambossen. Die Ambosse sind schwingungsmässig voneinander entkoppelt. Jeder der Ambosse weist eine Aufnahmefläche zum Crimpen auf. Wenigstens eine der Aufnahmeflächen, bevorzugt nur eine, ist mit Ultraschall beaufschlagbar.The device preferably has two receiving surfaces, a wire crimping region and an insulation crimping region. The areas may be part of a one-piece anvil, each part of one of two anvils. The anvils are vibrationally decoupled from each other. Each of the anvils has a receiving surface for crimping. At least one of the receiving surfaces, preferably only one, can be acted upon by ultrasound.

Dadurch kann an jeder der Aufnahmeflächen gecrimpt werden. Beispielsweise könnte ein Verbindungselement mit mehreren Crimpsektionen verformt werden. Alternativ könnten auch mehrere verschiedene Elemente gecrimpt werden. Üblicherweise wird ein Teil des Verbindungselementes auf eine Isolation eines Leiters gecrimpt und ein weiterer Teil des Verbindungselementes wird auf den elektrischen Leiter gecrimpt. Dabei wird vorzugsweise nur der elektrische Leiter mit dem Verbindungselement ultraschallverschweisst. Daher werden bevorzugt nur die Ambosse für den elektrisch leitenden Crimp mit Ultraschall beaufschlagt. Besonders bevorzugt sind die Ambosse durch einen Abstand untereinander schwingungsmässig entkoppelt. Alternativ können die Ambosse auch durch dämpfende Materialien wie beispielsweise eine Folie, die zwischen den Ambossen liegt, schwingungsmässig entkoppelt werden.This can be crimped at each of the receiving surfaces. For example, a connector could be deformed with multiple crimping sections. Alternatively, several different elements could be crimped. Usually, a part of the connecting element is crimped to an insulation of a conductor and another part of the connecting element is on the electrical conductor crimped. In this case, preferably only the electrical conductor with the connecting element is ultrasonically welded. Therefore, preferably only the anvils for the electrically conductive crimp are subjected to ultrasound. Particularly preferably, the anvils are decoupled by a distance between each other in terms of vibration. Alternatively, the anvils can also be vibrationally decoupled by cushioning materials such as a foil lying between the anvils.

In einer alternativen Ausführungsform enthält die Vorrichtung nur einen einstückigen Amboss. Besonders bevorzugt enthält der einstöckige Amboss zwei Aufnahmeflächen.In an alternative embodiment, the device contains only a one-piece anvil. Particularly preferably, the single-storey anvil contains two receiving surfaces.

Dies ist eine besonders einfache Ausführungsform für eine Maschine, mit der kombiniert ultraschallverschweisst und gecrimpt wird.This is a particularly simple embodiment for a machine that combines ultrasonic welding and crimping in combination.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zumindest eine Amboss mit der Sonotrode lösbar verbindbar. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Amboss auf die Sonotrode aufschrumpfbar. Alternativ kann der Amboss mittels eines Gewindes oder einer Steckverbindung zur Sonotrode verbunden werden.In a preferred embodiment, the at least one anvil is detachably connectable to the sonotrode. In a particularly preferred embodiment, the anvil is shrink-on the sonotrode. Alternatively, the anvil can be connected by means of a thread or a plug connection to the sonotrode.

Ganz besonders bevorzugt ist jede Sonotrode mit einem oder mehreren Ambossen lösbar verbindbar. Alternativ können auch nur einzelne Sonotroden mit einem oder mehreren Ambossen lösbar verbindbar sein.Most preferably, each sonotrode is releasably connectable with one or more anvils. Alternatively, only individual sonotrodes with one or more anvils can be detachably connectable.

Dadurch ist der Amboss austauschbar. Falls beispielsweise die Aufnahmefläche verschleisst, muss lediglich der Amboss ausgetauscht werden und die Sonotrode kann weiter verwendet werden. In einer bevorzugten alternativen Ausführungsform bildet die Sonotrode den Amboss zumindest teilweise aus.This makes the anvil interchangeable. If, for example, the receiving surface wears out, only the anvil needs to be replaced and the sonotrode can continue to be used. In a preferred alternative embodiment, the sonotrode at least partially forms the anvil.

In einer alternativen Ausführungsform ist die Sonotrode mit dem Amboss in Kontakt, jedoch ohne fix mit dem Amboss in Verbindung zu sein. In dieser Ausführungsform ist ein Austausch der Ambosse besonders einfach.In an alternative embodiment, the sonotrode is in contact with the anvil, but without being fixed to the anvil. In this embodiment, replacement of the anvils is particularly easy.

In dieser Ausführungsform bildet die Sonotrode den Amboss. Falls die Vorrichtung mehr als einen Amboss enthält, so kann die Sonotrode nur einzelne, mehrere oder alle Ambosse ausbilden.In this embodiment, the sonotrode forms the anvil. If the device contains more than one anvil, the sonotrode can form only single, multiple or all anvils.

Dadurch wird eine einfache Konstruktion mit wenigen Teilen ermöglicht.This allows a simple design with few parts.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Aufnahmefläche mit Torsionsschwingungen um eine Achse senkrecht zur Aufnahmefläche beaufschlagbar. Besonders bevorzugt ist die Aufnahmefläche gekrümmt und beaufschlagbar mit Schwingungen um eine Achse entlang einer Bewegungsrichtung des Stempels.In a preferred embodiment, the receiving surface is subjected to torsional vibrations about an axis perpendicular to the receiving surface. Particularly preferably, the receiving surface is curved and acted upon with oscillations about an axis along a direction of movement of the punch.

Torsionales Ultraschallschweissen hat den Vorteil, dass keine Versprödungen an dem Verbindungselement entstehen. Weiterhin kann die Ultraschallenergie besonders effizient eingebracht werden.Torsional ultrasonic welding has the advantage that no embrittlement of the connecting element arise. Furthermore, the ultrasonic energy can be introduced particularly efficiently.

Üblicherweise befinden sich neben der Vorrichtung zum Crimpen andere Vorrichtungen, beispielsweise zum Verarbeiten oder weitertransportieren. Torsionale Ultraschallschwinger können senkrecht zu einer Transportrichtung des Verbindungselementes eingebaut werden. Daher kann torsionales Ultraschallschweissen räumlich einfacher integriert werden, ohne dass die anderen Vorrichtungen verändert werden müssen.Usually, in addition to the device for crimping other devices, for example, for processing or further transport. Torsional ultrasonic vibrators can be installed perpendicular to a transport direction of the connecting element. Therefore, torsional ultrasonic welding can be spatially more easily integrated, without the other devices must be changed.

In einer alternativen Ausführungsform ist die Aufnahmefläche mit longitudinalen Schwingungen entlang einer Achse parallel zur Aufnahmefläche beaufschlagbar. Bevorzugt schwingen die longitudinalen Schwingungen entlang einer Längsachse des Leiters oder senkrecht zu der Längsachse des Leiters.In an alternative embodiment, the receiving surface can be acted upon by longitudinal oscillations along an axis parallel to the receiving surface. Preferably, the longitudinal vibrations oscillate along a longitudinal axis of the conductor or perpendicular to the longitudinal axis of the conductor.

Longitudinale Schwingungen können insbesondere eingesetzt werden, falls sich ein torsionaler Schwinger nicht in die Vorrichtung integrieren lässt, beispielsweise aus räumlichen Gründen.Longitudinal vibrations can be used in particular if a torsional oscillator can not be integrated into the device, for example for reasons of space.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist die Aufnahmefläche mit longitudinalen Schwingungen parallel zu einer Bewegungsrichtung des Stempels beaufschlagbar.In a further alternative embodiment, the receiving surface can be subjected to longitudinal oscillations parallel to a direction of movement of the stamp.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest der mit Schwingungen beaufschlagte Teil des Ambosses vom Maschinengestell schwingungsmässig entkoppelt und der Amboss relativ zu einem Maschinengestell beim Prozess nicht bewegbar. Bevorzugt ist der Amboss relativ zum Maschinengestell nicht bewegbar.In a preferred embodiment, at least the part of the anvil subjected to vibrations is decoupled from the machine frame and the anvil can not be moved relative to a machine frame during the process. Preferably, the anvil is not movable relative to the machine frame.

Ein Beispiel für eine schwingungsmässig entkoppelte Lagerung des Ambosses ist eine Nullpunktlagerung mit Flanschen.An example of a vibrationally decoupled storage of the anvil is a zero point bearing with flanges.

Dadurch muss während eines Crimpprozesses nur der Stempel bewegt werden. Folglich ist die Bewegung einfach ausführbar, da die Ultraschallanordnung inklusive Antrieb und Sonotrode nicht bewegt werden muss. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Ultraschallschwingungen vom Amboss nicht auf das Maschinengestell übertragen werden.As a result, only the punch has to be moved during a crimping process. Consequently, the movement is easy to carry out, since the ultrasonic arrangement including the drive and sonotrode does not have to be moved. Another advantage is that the ultrasonic vibrations from the anvil are not transmitted to the machine frame.

Nicht bewegbar soll hier heissen, dass eine Schwingung, insbesondere eine Ultraschallschwingung, erlaubt ist, jedoch keine anderen translatorischen oder rotatorischen Bewegungen.Not to be moved here means that a vibration, in particular an ultrasonic vibration, is allowed, but no other translatory or rotary movements.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Arbeitsfläche derart gekrümmt, dass eine Kontaktfläche zwischen dem Stempel und dem Amboss minimiert wird.In a preferred embodiment, the work surface is curved such that a contact area between the punch and the anvil is minimized.

Wenn die Kontaktfläche geringer ist, werden weniger Schwingungen vom Amboss auf den Stempel übertragen. In der Folge kann der Stempel stabiler gehalten werden und ist widerstandsfähiger gegenüber den Ultraschallschwingungen und daher dauerfester.If the contact area is lower, less vibrations are transmitted from the anvil to the punch. As a result, the stamp can be kept more stable and is more resistant to the ultrasonic vibrations and therefore more durable.

Bevorzugt kann die Frequenz an die Dauer des Schliessvorgangs angepasst werden. Zum Beispiel kann bei zeitlich kurzen Schliessbewegungen eine hohe Frequenz verwendet werden. Dadurch wird trotzdem eine ausreichende Zahl von Schwingungen eingebracht.Preferably, the frequency can be adapted to the duration of the closing process. For example, a high frequency can be used with temporally short closing movements. As a result, nevertheless a sufficient number of vibrations is introduced.

Besonders Bevorzugt schwingt die Sonotrode mit einer Frequenz von grösser oder gleich 20kHz.Particularly preferred vibrates the sonotrode with a frequency of greater than or equal to 20kHz.

Beim Crimpprozess wird über eine kurze Zeit (z.B ca. 200ms) Kraft eingebracht. Bei hohen Frequenzen kann Ultraschall effektiver eingebracht werden. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform schwingt die Sonotrode mit 30 kHz oder mit 35 kHz.During the crimping process force is applied over a short time (for example approx. 200ms). At high frequencies, ultrasound can be introduced more effectively. In a further particularly preferred embodiment, the sonotrode vibrates at 30 kHz or at 35 kHz.

Die Vorrichtung kann zusätzlich auch zum Verdichten von einer Litze, insbesondere einer Kupfer- oder Aluminiumlitze, verwendet werden.The device can additionally be used for compacting a strand, in particular a copper or aluminum strand.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem elektrischen Leiter, bevorzugt ein Kupfer- oder Aluminiumleiter, und einem Verbindungselement. Zuerst wird ein Verbindungselement in einen geöffneten Arbeitsraum eingeführt, der durch einen Amboss und einen beweglichen Stempel definiert ist. Ein Ende eines elektrischen Leiters wird in das Verbindungselement eingelegt. Der Arbeitsraum wird durch den beweglichen Stempel geschlossen. Dabei verformen während des Schliessens mindestens eine Arbeitsfläche des Stempels und mindestens eine Aufnahmefläche des Ambosses das Verbindungselement insbesondere plastisch, sodass ein kraftschlüssiger Kontakt zwischen elektrischem Leiter und Verbindungselement entsteht. Ultraschall wird mittels einer Sonotrode in die Aufnahmefläche des Ambosses während und/oder nach einem Crimpprozess eingebracht.A further aspect of the present invention relates to a method for producing a connection between an electrical conductor, preferably a copper or aluminum conductor, and a connecting element. First, a connecting element is inserted into an open working space, which through an anvil and a movable punch is defined. One end of an electrical conductor is inserted into the connecting element. The working space is closed by the movable punch. In this case deform during the closing at least one working surface of the punch and at least one receiving surface of the anvil, the connecting element in particular plastically, so that a frictional contact between the electrical conductor and connecting element is formed. Ultrasound is introduced by means of a sonotrode into the receiving surface of the anvil during and / or after a crimping process.

Ein solches Verfahren hat den Vorteil, dass die Sonotrode beim Crimpen nicht bewegt werden muss. Ein weiterer Vorteil ist, dass mit nur einem Verarbeitungsschritt in einer einzigen Vorrichtung gleichzeitig gecrimpt und ultraschallverschweisst werden kann.Such a method has the advantage that the sonotrode does not have to be moved during crimping. Another advantage is that with only one processing step in a single device can be simultaneously crimped and ultrasonically welded.

Das Einbringen des Ultraschalls durch den Amboss ermöglicht eine effizientere Einleitung der Ultraschallschwingungen, da der Amboss während des Crimpens über eine grössere Fläche kontinuierlich mit dem Verbindungselement in Kontakt ist. Dadurch können kürzere Prozesszeiten als bei getrenntem Ultraschallverschweissen und Crimpen erzielt und/oder mehr Energie in das Verbindungsteil eingebracht werden.The introduction of the ultrasound through the anvil allows a more efficient initiation of the ultrasonic vibrations, since the anvil during crimping over a larger area is continuously in contact with the connecting element. As a result, shorter process times than with separate ultrasonic welding and crimping can be achieved and / or more energy can be introduced into the connecting part.

Ein weiter Vorteil ist, dass die Schwingungen direkter in Einzelleiter eines Kabels eingebracht werden können.A further advantage is that the vibrations can be introduced more directly into individual conductors of a cable.

In einem bevorzugten Verfahren wird auch vor dem Crimpprozess Ultraschall mittels der Sonotrode in die Aufnahmefläche eingeleitet.
In einem bevorzugten Verfahren wird der Stempel nicht mit Ultraschall beaufschlagt. Dadurch ist eine Belastung des Stempels durch Ultraschall geringer und ein Verschleiss am Stempel wird reduziert.
In a preferred method, ultrasound is also introduced into the receiving surface by means of the sonotrode prior to the crimping process.
In a preferred method, the stamp is not subjected to ultrasound. This is a burden of the stamp reduced by ultrasound and wear on the stamp is reduced.

In einem bevorzugten Verfahren wird durch das Einbringen des Ultraschalls eine Oxidschicht am elektrischen Leiter aufgebrochen.In a preferred method, the introduction of the ultrasound breaks up an oxide layer on the electrical conductor.

Durch das Aufbrechen der Oxidschicht wird eine elektrische Leitung zwischen Verbindungselement und elektrischem Leiter verbessert. Insbesondere Aluminiumleiter weisen eine äussere Oxidschicht auf, die die Leitfähigkeit herabsetzt. Eine solche Schicht wird durch Ultraschallschwingungen aufgebrochen.The breaking up of the oxide layer improves the electrical conduction between the connection element and the electrical conductor. In particular aluminum conductors have an outer oxide layer, which reduces the conductivity. Such a layer is broken up by ultrasonic vibrations.

In einem bevorzugten Verfahren weist der bewegliche Stempel eine erste Arbeitsfläche auf und der Amboss eine erste Aufnahmefläche auf. Beim Schliessen des Arbeitsraums wird ein erster Abschnitt eines Verbindungselementes mit einem bevorzugt elektrisch leitenden Teil des elektrischen Leiters durch die erste Aufnahmefläche und die erste Arbeitsfläche verbunden. Der bewegliche Stempel weist eine zweite Arbeitsfläche und der Amboss eine zweite Aufnahmefläche auf. Beim Schliessen des Arbeitsraumes wird ein zweiter Abschnitt eines Verbindungselementes mit dem elektrischen Leiter, bevorzugt mit einer Isolation des Leiters, durch die zweite Aufnahmefläche und die zweite Arbeitsfläche verbunden.In a preferred method, the movable punch has a first working surface and the anvil has a first receiving surface. When closing the working space, a first portion of a connecting element is connected to a preferably electrically conductive part of the electrical conductor through the first receiving surface and the first working surface. The movable die has a second working surface and the anvil has a second receiving surface. When closing the working space, a second portion of a connecting element is connected to the electrical conductor, preferably with an insulation of the conductor, through the second receiving surface and the second working surface.

Dadurch kann durch einen ersten Crimp eine hohe elektrische Leitfähigkeit hergestellt werden, während ein zweiter Crimp eine stabile mechanische Verbindung sicherstellt.As a result, a high electrical conductivity can be produced by a first crimp, while a second crimp ensures a stable mechanical connection.

In einem bevorzugten Verfahren wird in die erste, vorzugsweise nur in die erste, Arbeitsfläche Ultraschall eingebracht.In a preferred method, ultrasound is introduced into the first, preferably only the first, working surface.

Dadurch müssen geringere Mengen an Energie bei der Ultraschallverschweissung aufgebracht werden und die Energie kann effizienter benutzt werden.As a result, lower amounts of energy must be applied in the ultrasonic welding and the energy can be used more efficiently.

In einem bevorzugten Verfahren werden Ultraschall- Torsionsschwingungen in das Verbindungselement eingebracht.In a preferred method, ultrasonic torsional vibrations are introduced into the connecting element.

Bevorzugt wird der Ultraschall zumindest, besonders bevorzugt nur, im Zeitpunkt des maximalen Kraftschlusses des Stempels ein Ultraschallpuls in das Verbindungselement übertragen.Preferably, the ultrasound is at least, more preferably only, transferred at the time of maximum adhesion of the punch an ultrasonic pulse in the connecting element.

Bei dem maximalen Kraftschluss wird der Ultraschall am effektivsten in das Verbindungselement und/oder die Litze übertragen. Es ist auch denkbar, den Ultraschall dauerhaft einzuleiten, d.h. vor, während und nach dem Crimping.At the maximum adhesion, the ultrasound is transferred most effectively to the connector and / or the strand. It is also conceivable to initiate the ultrasound permanently, i. before, during and after the crimping.

Der Ultraschall kann dauerhaft oder pulsweise eingebracht werden.The ultrasound can be introduced permanently or in pulses.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Crimpverbindung, hergestellt durch ein Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem elektrischen Leiter nach einem der Ansprüche.Another aspect of the invention relates to a crimp connection made by a method of making a connection between an electrical conductor according to any one of the claims.

Crimpverbindungen, die mit einem solchen Verfahren hergestellt werden, weisen eine besondere Güte aus, da sie mechanisch belastbar und elektrisch leitender sind. Insbesondere werden Einzelleiter von Litzenleitern untereinander durch den Ultraschall verbunden und eine Oxidschicht zumindest teilweise aufgerieben. Weiterhin werden die Einzellitzen durch die eingebrachte Presskraft und den eingeleiteten Ultraschall kalt verschweisst. Die eingeleiteten Schwingungen fördern den Prozess der Verbindung, reduzieren die benötigte Kraft insgesamt und reiben dabei gleichzeitig mögliche Oxidschichten besser auf als beim konventionellen Crimpvorgang.Crimp connections, which are produced by such a method, have a special quality, since they are mechanically strong and more electrically conductive. In particular, individual conductors of stranded conductors are connected to one another by the ultrasound and an oxide layer is at least partially wiped. Furthermore, the individual strands are cold-welded by the introduced pressing force and the introduced ultrasound. The induced vibrations promote the process of connection, reducing the total force required and rubbing it at the same time possible oxide layers better than conventional crimping.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Amboss für einen Ultraschall Crimpprozess. Der Amboss weist eine Aufnahmefläche für ein Verbindungselement und eine Schnittstelle auf. Der Amboss ist mit einer Sonotrode lösbar verbindbar.Another aspect of the present invention relates to an anvil for an ultrasonic crimping process. The anvil has a receiving surface for a connecting element and an interface. The anvil can be detachably connected to a sonotrode.

Dadurch kann eine Sonotrode mit einem Amboss zum Crimpen verbunden werden und mit einem Werkzeug ein Verbindungselement gecrimpt werden und mit Ultraschall beaufschlagt werden. Weiterhin ist der Amboss austauschbar und kann daher bei Verschleiss leicht und kostengünstig ersetzt werden. Vorzugsweise wird der Amboss aufgeschrumpft. Alternativ kann der Amboss mittels eines Gewindes oder einer Steckverbindung verbunden werden.As a result, a sonotrode can be connected to an anvil for crimping and a connection element can be crimped with a tool and subjected to ultrasound. Furthermore, the anvil is interchangeable and can therefore be easily and inexpensively replaced when worn. Preferably, the anvil is shrunk. Alternatively, the anvil can be connected by means of a thread or a plug connection.

Anhand von Figuren, welche lediglich Ausführungsbeispiele darstellen, wird die Erfindung im Folgenden näher erläutert. Es zeigen schematisch:

Figur 1:
eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Crimpen.
Figur 2:
ein Querschnitt eines Stempels und eines Ambosses einer Vorrichtung zum Crimpen.
Figur 3:
eine perspektivische Detailansicht der Vorrichtung zum Crimpen.
Figur 4:
eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung zum Crimpen.
Figur 5:
eine perspektivische Ansicht eines unteren Maschinenteils der Vorrichtung zum Crimpen.
Figur 6:
eine Seitenansicht der Vorrichtung zum Crimpen
On the basis of figures, which represent only embodiments, the invention will be explained in more detail below. They show schematically:
FIG. 1:
a perspective view of a device for crimping.
FIG. 2:
a cross section of a punch and an anvil of a device for crimping.
FIG. 3:
a detailed perspective view of the device for crimping.
FIG. 4:
a perspective view of the device for crimping.
FIG. 5:
a perspective view of a lower machine part of the device for crimping.
FIG. 6:
a side view of the device for crimping

Die perspektivische Ansicht in Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zum Crimpen 1. In Figur 1 ist die Vorrichtung 1 in einer offenen Position gezeigt. Ein oberer Maschinenteil 26 (siehe Figur 2) wurde nach oben in Richtung 30 verschoben.The perspective view in FIG. 1 shows a device for crimping 1. In FIG. 1 the device 1 is shown in an open position. An upper machine part 26 (see FIG. 2 ) was moved upwards in the direction of 30.

In der Figur 1 ist der untere Maschinenteil 25 der Vorrichtung gezeigt. Eine Vielzahl von Verbindungselementen 2 wird in den unteren Maschinenteil 25 geführt. Die Verbindungselemente 2 sind jeweils mit einem Trägerstreifen 9 für die Verbindungselemente 2 verbunden. Zwischen dem Verbindungselement 2 und dem Trägerstreifen 9 ist ein Kontakt vorgesehen. Die Verbindungselemente 2 selbst enthalten ein erstes Paar Crimpflügel 10 für einen Crimp um einen elektrischen Leiter (nicht gezeigt) und ein zweites Paar Crimpflügel 11 für einen Zugsentlastungscrimp um eine Isolation des Leiters. Weiterhin enthält jedes Verbindungselement 2 ein Anschlussteil 12, mit dem der Leiter dann an einen Anschluss angeschlossen werden kann. Der Trägerstreifen 9 transportiert die Verbindungselemente 2 entlang einer Transportrichtung 21 in die Vorrichtung zum Crimpen 1.In the FIG. 1 the lower machine part 25 of the device is shown. A plurality of connecting elements 2 is guided in the lower machine part 25. The connecting elements 2 are each connected to a carrier strip 9 for the connecting elements 2. Between the connecting element 2 and the carrier strip 9, a contact is provided. The connecting elements 2 themselves contain a first pair of crimping blades 10 for crimping around an electrical conductor (not shown) and a second pair of crimping blades 11 for a strain relief crimp around an insulation of the conductor. Furthermore, each connection element 2 contains a connection part 12 with which the conductor can then be connected to a connection. The carrier strip 9 transports the connecting elements 2 along a transport direction 21 into the device for crimping 1.

Die Vorrichtung 1 beinhaltet ein Maschinengestell 5, durch das alle Maschinenteile verbunden werden. Gecrimpt werden die Verbindungselemente bei einem unteren Werkzeug 7 und einem Stempel 3 (siehe Figur 2). Das Werkzeug 7 und der Stempel 3 befinden sich bei einer Haltefläche 28 für den Trägerstreifen 9 der Verbindungselemente 2 und einer Auflagefläche 29 für das Anschlussteil. Zwischen diesen beiden Flächen befindet sich das Werkzeug 7 mit zwei Ambossen 17, 18.The device 1 includes a machine frame 5 through which all machine parts are connected. The fasteners are crimped at a lower tool 7 and a punch 3 (see FIG. 2 ). The tool 7 and the punch 3 are located at a holding surface 28 for the carrier strip 9 of the connecting elements 2 and a bearing surface 29 for the connecting part. Between these two surfaces is the tool 7 with two anvils 17, 18.

Wenn ein Stempel 3 (siehe Fig. 2) auf das Werkzeug 7 fährt, dann wird die Haltefläche 28 mit dem Trägerstreifen 9 nach unten gedrückt. Der Kontakt zwischen Trägerstreifen 9 und Verbindungselement 2 wird durch ein federnd gelagertes Messer durchgeschnitten. Dadurch wird der Kontakt zwischen dem Trägerstreifen 9 und dem Verbindungselement 2 unterbrochen. Nach dem Crimpprozess entfernt sich der Stempel 3 von dem Werkzeug 7 wieder und der Leiter mit dem Verbindungselement wird aus dem Arbeitsraum 31 entfernt. Anschliessend wird ein neues Verbindungselement 2 in den Arbeitsraum 31 zugeführt, indem der Trägerstreifen 9 der Verbindungselemente 9 in Richtung 21 geschoben wird.If a stamp 3 (see Fig. 2 ) moves on the tool 7, then the support surface 28 is pressed with the carrier strip 9 down. The contact between carrier strip 9 and connecting element 2 is cut through by a spring-mounted knife. As a result, the contact between the carrier strip 9 and the connecting element 2 is interrupted. After the crimping process, the punch 3 is removed from the tool 7 again and the conductor with the connecting element is removed from the working space 31. Subsequently, a new connecting element 2 is fed into the working space 31 by the carrier strip 9 of the connecting elements 9 being pushed in the direction 21.

Figur 2 zeigt einen Querschnitt eines Ausschnittes der Vorrichtung 1 in einer Ebene, die durch die Transportrichtung der Verbindungselemente 21 und einer senkrechten Richtung 30 gebildet wird. In Figur 2 wird ein Crimpprozess bei dem ersten Paar Crimpflügel 10 veranschaulicht. Vor dem Prozess wird ein elektrischer Leiter an einem Ende abisoliert. Dadurch sind Einzelleiter 23 eines Litzenleiters frei. Im ersten Schritt des Prozesses wird das Verbindungselement 2 in einen Arbeitsraum 31 eingelegt. Der Arbeitsraum 31 wird durch den Stempel 3 und den Amboss 7 gebildet. Das Verbindungselement 2 wird durch den Trägerstreifen 9 in den Arbeitsraum 31 eingeführt. Das freie Ende des Litzenleiters wird über eine Kuhle 32 (siehe Fig. 5) in das Verbindungselement 2 eingeführt, sodass die freien Einzelleiter 23 zwischen dem ersten Paar Crimpflügel 10 liegen und die Isolation des Leiters zwischen dem zweiten Paar Crimpflügel 11 liegt (nicht gezeigt). Dann wird der Stempel 3 des oberen Maschinenteils 26 in Richtung des Werkzeuges 7 verfahren. Der Stempel 3 wird dabei mit einer Exzenterpresse angetrieben. Der Stempel 3 weist eine Arbeitsfläche 4 auf. Die Arbeitsfläche 4 verformt das Verbindungselement 2. Die gezeigte Arbeitsfläche 4 erzeugt einen sogenannten B-Crimp. Weiterhin weist die Arbeitsfläche 4 eine Krümmung 20 auf, an der das erste Paar Crimpflügel 10 gleitet und verformt wird. Durch die Arbeitsfläche 4 werden die Crimpflügel zunächst nach innen und schliesslich nach unten gebogen. Die Verformung der Crimpflügel ist plastisch. Bei der Verformung werden die Einzelleiter23 durch die Crimpflügel 10 aufeinandergepresst. Dabei werden die Einzelleiter 23 so einander gedrückt, dass möglichst keine freien Zwischenräume zwischen den einzelnen Einzelleitern 23 vorhanden sind. Weiter wird das Verbindungselement 2 durch den Druck des Stempels 3 gegen eine Aufnahmefläche 8 des Ambosses gepresst. FIG. 2 shows a cross section of a section of the device 1 in a plane which is formed by the transport direction of the connecting elements 21 and a vertical direction 30. In FIG. 2 a crimping process is illustrated in the first pair of crimp blades 10. Before the process, an electrical conductor is stripped at one end. As a result, individual conductors 23 of a stranded conductor are free. In the first step of the process, the connecting element 2 is inserted into a working space 31. The working space 31 is formed by the punch 3 and the anvil 7. The connecting element 2 is inserted through the carrier strip 9 in the working space 31. The free end of the stranded conductor is a Kuhle 32 (see Fig. 5 ) are inserted into the connecting element 2, so that the free individual conductors 23 are located between the first pair of crimping blades 10 and the insulation of the conductor lies between the second pair of crimping blades 11 (not shown). Then the punch 3 of the upper machine part 26 is moved in the direction of the tool 7. The punch 3 is driven by an eccentric press. The stamp 3 has a work surface 4. The work surface 4 deforms the connecting element 2. The work surface 4 shown produces a so-called B-crimp. Furthermore, the work surface 4 a Curvature 20 on which the first pair of Crimpflügel 10 slides and is deformed. Through the work surface 4, the Crimpflügel are first bent inwards and finally downwards. The deformation of the Crimpflügel is plastic. During deformation, the individual conductors 23 are pressed together by the crimping blades 10. In this case, the individual conductors 23 are pressed one against the other so that, if possible, there are no free spaces between the individual individual conductors 23. Further, the connecting element 2 is pressed by the pressure of the punch 3 against a receiving surface 8 of the anvil.

Während das Verbindungselement 2 plastisch durch den Stempel 3 verformt wird, wird gleichzeitig über die Aufnahmefläche 8 Ultraschall in das Verbindungselement 2 und in die Einzelleiter 23 eingebracht. Das Werkzeug 7 schwingt um eine Achse 27 in einer Schwingungsrichtung 22. Die Schwingung wird vom Amboss 18 auf die Aufnahmefläche 8 übertragen und von der Aufnahmefläche 8 in das Verbindungselement 2 und die Einzelleiter 23. Diese Schwingung in Ultraschallfrequenz erzeugt Reibung zwischen den einzelnen Einzelleiter 23 sowie zwischen den Crimpflügeln 10 und den Einzelleitern 23. Die Reibung bewirkt ein Verschweissen und bricht eine Oxidschicht auf der Aussenseite der Leiter auf. Dadurch werden die Einzelleiter 23 verschweisst und ein elektrischer Widerstand bei dem Übergang zwischen Einzelleiter 23 zu Verbindungselement 2 wird reduziert.While the connecting element 2 is plastically deformed by the punch 3, ultrasound is simultaneously introduced into the connecting element 2 and into the individual conductors 23 via the receiving surface 8. The tool 7 oscillates about an axis 27 in a direction of vibration 22. The vibration is transmitted from the anvil 18 to the receiving surface 8 and from the receiving surface 8 in the connecting element 2 and the individual conductors 23. This oscillation in ultrasonic frequency generates friction between the individual conductors 23 and between the Crimflügeln 10 and the individual conductors 23. The friction causes a welding and breaks an oxide layer on the outside of the ladder. As a result, the individual conductors 23 are welded and an electrical resistance in the transition between individual conductors 23 to connection element 2 is reduced.

Figur 3 zeigt eine Detailansicht der Vorrichtung 1 zum Crimpen. In Figur 3 sind die Haltefläche 28, die Auflagefläche 29 und die Aufnahmefläche 8 im Detail zu sehen. Das Werkzeug 7 enthält einen ersten Amboss 17 für einen Isolationscrimp und einen zweiten Amboss 18 für den Leitercrimp. Der Amboss 17 für den Isolationscrimp crimpt das zweite Paar Crimpflügel 11. Der Amboss 18 für den Leitercrimp crimpt das erste Paar Crimpflügel 10. Der Stempel 3 weist entsprechend zwei Ambosse 17, 18 auf, mit denen die Crimpflügel 10, 11 verformt werden. FIG. 3 shows a detailed view of the device 1 for crimping. In FIG. 3 the support surface 28, the support surface 29 and the receiving surface 8 can be seen in detail. The tool 7 includes a first anvil 17 for an insulation crimp and a second anvil 18 for the conductor crimp. The insulation crimp anvil 17 crimps the second pair of crimp blades 11. The crimp anvil 18 crimps the first pair of crimp blades 10. The punch 3 accordingly has two anvils 17, 18, with which the Crimpflügel 10, 11 are deformed.

Figur 4 zeigt schematisch eine Anordnung zum Erzeugen von Ultraschall- Torsionsschwingungen. Die Anordnung enthält zwei Ultraschallkonverter 13. Die Ultraschallkonverter 13 sind mit einem Torsionsschwinger 14 verbunden. Der Torsionschwinger 14 ist ein zylinderförmiger Körper an dessen Mantelfläche auf gegenüberliegenden Seiten die Konverter 13 verbunden sind. Die Konverter 13 schwingen im Gegentakt. Dadurch wird eine Torsionsbewegung um die eigene Achse 27 des Konverters erzeugt. FIG. 4 schematically shows an arrangement for generating ultrasonic torsional vibrations. The arrangement contains two ultrasonic converters 13. The ultrasonic converters 13 are connected to a torsional oscillator 14. The torsional oscillator 14 is a cylindrical body on whose lateral surface on opposite sides of the converter 13 are connected. The converter 13 swing in push-pull. As a result, a torsional movement about its own axis 27 of the converter is generated.

Der Torsionsschwinger 14 wird durch eine Nullpunktlagerung mit einem Flansch 35 gehalten. Der Flansch 35 wird an einem Schwingungsknoten des Torsionsschwingers 14 auf den Torsionsschwinger aufgeschrumpft. Der Flansch 35 hält den Torsionsschwinger 14, in dem er auf Trägern 36 aufliegt. Gleichzeitig wird der Flansch 35 durch Klemmvorrichtungen 37 von oben auf die Träger 36 gedrückt.The torsional oscillator 14 is held by a zero point bearing with a flange 35. The flange 35 is shrunk onto the torsional oscillator at a node of the torsional vibration 14. The flange 35 holds the torsional oscillator 14 in which it rests on carriers 36. At the same time the flange 35 is pressed by clamps 37 from above onto the carrier 36.

Mit dem Torsionsschwinger verbunden ist ein Transformationsstück 24, das entsprechend der gewünschten Schwingamplitude ausgestaltet ist. An das Transformationsstück 24 ist eine Sonotrode 19 angeschlossen, die den Amboss 18 für das Crimpen bildet.Connected to the torsional oscillator is a transformation piece 24, which is designed according to the desired oscillation amplitude. To the transformation piece 24, a sonotrode 19 is connected, which forms the anvil 18 for crimping.

Figur 5 zeigt eine weitere schematische Ansicht der Vorrichtung 1 zum Crimpen. In Figur 5 wird eine denkbare Höhenverstellung für den Unterstempel 18 gezeigt. Durch Betätigen, das heisst durch Drehen am Rad 15, wird der Amboss 17 in Richtung der Achse 27 verschoben. FIG. 5 shows a further schematic view of the device 1 for crimping. In FIG. 5 a conceivable height adjustment for the lower punch 18 is shown. By pressing, that is by turning the wheel 15, the anvil 17 is moved in the direction of the axis 27.

Figur 6 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung 1 zum Crimpen. In der Vorrichtung 1 sind die Unterstempel 17, 18 durch einen Spalt 33 getrennt und berühren sich nicht. Der Spalt ist breiter als die Schwingungsamplitude, mit der Unterstempel 18 schwingt. Der Unterstempel 18 ist ebenfalls schwingungsmässig entkoppelt vom Maschinengestell 5 durch einen zweiten Spalt 34. Zusätzlich ist der Unterstempel durch die Nullpunktlagerung mit Flanschen mit dem Maschinenstell verbunden (siehe Fig. 4). FIG. 6 shows a side view of the device 1 for crimping. In the device 1, the lower punches 17, 18 are separated by a gap 33 and do not touch. The gap is wider as the oscillation amplitude with which lower punch 18 oscillates. The lower punch 18 is also decoupled in terms of vibration from the machine frame 5 through a second gap 34. In addition, the lower punch is connected by the zero point bearing with flanges with the machine station (see Fig. 4 ).

Claims (15)

Vorrichtung (1) zum Bearbeiten und insbesondere zum Crimpen von Verbindungselementen (2), vorzugsweise mit Kupfer- oder Aluminiumlitzen, wobei die Vorrichtung umfasst: - mindestens einen Stempel (3), der mindestens eine Arbeitsfläche (4) zum Verformen eines Verbindungselementes (2) enthält, - eine Antriebsanordnung (6) zum Bewegen des Stempels, - mindestens einen Amboss (17), wobei der Amboss eine Aufnahmefläche (8) für das Verbindungselement aufweist, - einen Arbeitsraum (31) zwischen Stempel und Amboss, welcher durch eine Relativbewegung zwischen Stempel und Amboss öffenbar und schliessbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Sonotrode aufweist, mittels derer zumindest die Aufnahmefläche (8) des Ambosses (7) mit Ultraschall beaufschlagbar ist.Device (1) for processing and in particular for crimping connecting elements (2), preferably with copper or aluminum strands, the device comprising: at least one punch (3) which contains at least one working surface (4) for deforming a connecting element (2), a drive arrangement (6) for moving the stamp, at least one anvil (17), the anvil having a receiving surface (8) for the connecting element, a working space (31) between the punch and the anvil, which can be opened and closed by a relative movement between punch and anvil, characterized in that the device has at least one sonotrode, by means of which at least the receiving surface (8) of the anvil (7) can be acted upon by ultrasound. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Vorrichtungen einen einzigen oder mindestens zwei Ambosse (17,18) aufweist, wobei die Ambosse voneinander schwingungsmässig entkoppelt sind und wobei jeder der Ambosse eine Aufnahmefläche zum Crimpen aufweist, wobei wenigstens eine, bevorzugt nur eine, der Aufnahmeflächen mit Ultraschall beaufschlagbar ist.Device according to claim 1, characterized in that the device comprises a single or at least two anvils (17,18), the anvils being vibrationally decoupled from one another and each of the anvils having a receiving surface for crimping, at least one, preferably only one, of the Recording surfaces can be acted upon by ultrasound. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Amboss mit der Sonotrode lösbar verbindbar ist, vorzugsweise ist der Amboss auf die Sonotrode aufschrumpfbar.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one anvil with the sonotrode is detachably connectable, preferably, the anvil is aufschrumpfbar to the sonotrode. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode den Amboss zumindest teilweise ausbildet.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sonotrode at least partially forms the anvil. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmefläche mit Torsionsschwingungen um eine Achse senkrecht zur Aufnahmefläche oder mit Longitudinalschwingungen entlang einer Achse parallel oder quer zur Aufnahmefläche beaufschlagbar ist, wobei die Sonotrode insbesondere mit einer Frequenz von grösser oder gleich 20kHz schwingt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving surface with torsional vibrations about an axis perpendicular to the receiving surface or with longitudinal vibrations along an axis parallel or transverse to the receiving surface can be acted upon, the sonotrode in particular oscillates at a frequency greater than or equal to 20kHz. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Ambosses von einem Maschinengestell schwingungsmässig entkoppelt ist und der Amboss relativ zu einem Maschinengestell beim Prozess nicht bewegbar ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least a part of the anvil is decoupled from a machine frame vibration moderately and the anvil relative to a machine frame during the process is not movable. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsfläche derart gekrümmt ist, dass eine Kontaktfläche zwischen dem Stempel und dem Amboss minimiert wird.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the working surface is curved such that a contact surface between the punch and the anvil is minimized. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche zum Verdichten von einer Litze, insbesondere einer Kupfer- oder Aluminiumlitze.Use of a device according to one of the preceding claims for compacting a strand, in particular a copper or aluminum strand. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem elektrischen Leiter, bevorzugt einem Kupfer- oder Aluminiumleiter, und einem Verbindungselement, bevorzugt mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend die folgenden Schritte: - Einführen eines Verbindungselementes in einen geöffneten Arbeitsraum, der durch einen Amboss und einen beweglichen Stempel definiert ist, - Einlegen eines Endes eines elektrischen Leiters in das Verbindungselement - Schliessen des Arbeitsraumes durch den beweglichen Stempel - Wobei während des Schliessens mindestens eine Arbeitsfläche des Stempels und mindestens eine Aufnahmefläche des Ambosses das Verbindungselement verformen, sodass ein kraftschlüssiger Kontakt zwischen elektrischer Leitung und Verbindungselement entsteht, - Einbringen von Ultraschall vorzugsweise dauerhaft oder pulsweise eingebracht wird, mittels einer Sonotrode in die Aufnahmefläche des Ambosses während und/oder nach einem Crimpprozess, wobei vorzugsweise eine Oxidschicht am elektrischen Leiter durch das Einbringen des Ultraschalls aufgebrochen wird.. Method for producing a connection between an electrical conductor, preferably a copper or aluminum conductor, and a connecting element, preferably by means of a device according to one of claims 1 to 8, comprising the following steps: Inserting a connecting element into an open working space defined by an anvil and a movable punch, - Inserting one end of an electrical conductor in the connecting element - Closing of the working space by the movable punch - Wherein during closing at least one working surface of the punch and at least one receiving surface of the anvil deform the connecting element, so that a frictional contact between the electrical line and connecting element is formed, - Introducing ultrasound is preferably introduced permanently or in pulses, by means of a sonotrode into the receiving surface of the anvil during and / or after a crimping process, wherein preferably an oxide layer on the electrical conductor is broken by the introduction of ultrasound. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schliessen des Arbeitsraumes ein erster Abschnitt eines Verbindungselementes mit einem, bevorzugt elektrisch leitenden, Teil der elektrischen Leitung durch die erste Aufnahmefläche des Ambosses und die erste Arbeitsfläche des Stempels verbunden wird, und beim Schliessen des Arbeitsraumes ein zweiter Abschnitt eines Verbindungselementes mit der elektrischen Leitung durch eine zweite Aufnahmefläche des Ambosses oder eine Aufnahmefläche eines zweiten Ambosses und eine zweite Arbeitsfläche des Stempels oder eine Arbeitsfläche eines zweiten Stempels verbunden wird.A method according to claim 9, characterized in that when closing the working space, a first portion of a connecting element with a, preferably electrically conductive, part of the electrical line through the first receiving surface of the anvil and the first working surface of the punch is connected, and when closing the working space second portion of a connecting element is connected to the electrical line through a second receiving surface of the anvil or a receiving surface of a second anvil and a second working surface of the punch or a working surface of a second punch. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in die erste, vorzugsweise nur in die erste, Aufnahmefläche Ultraschall eingebracht wird.A method according to claim 10, characterized in that ultrasound is introduced into the first, preferably only in the first, receiving surface. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Ultraschall- Torsionsschwingungen in das Verbindungselement eingebracht werden.Method according to one of claims 9 to 11, characterized in that ultrasonic torsional vibrations are introduced into the connecting element. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest, bevorzugt nur, bei maximalem Kraftschluss zwischen Stempel und Verbindungselement ein Ultraschallpuls in das Verbindungselement übertragen wird.Method according to one of claims 9 to 12, characterized in that at least, preferably only, with maximum adhesion between the punch and connecting element, an ultrasonic pulse is transmitted into the connecting element. Crimpverbindung, hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13.A crimp connection produced by a method according to any one of claims 9 to 13. Amboss für ein Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem elektrischen Leiter, bevorzugt einem Kupfer- oder Aluminiumleiter, und einem Verbindungselement, bevorzugt ein Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei der Amboss eine Aufnahmefläche für ein Verbindungselement aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Amboss eine Schnittstelle aufweist, mittels der der Amboss mit einer Sonotrode lösbar verbindbar ist.Anvil for a method for producing a connection between an electrical conductor, preferably a copper or aluminum conductor, and a connecting element, preferably a method according to one of claims 9 to 13, wherein the anvil has a receiving surface for a connecting element, characterized in that the Anvil has an interface by means of which the anvil is releasably connectable to a sonotrode.
EP16174372.9A 2016-06-14 2016-06-14 Device and method for crimping of fastener elements and crimped connection Withdrawn EP3258550A1 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16174372.9A EP3258550A1 (en) 2016-06-14 2016-06-14 Device and method for crimping of fastener elements and crimped connection
CN201780036874.4A CN109314360A (en) 2016-06-14 2017-06-12 Device and method for crimping a connecting element, and crimp connection
US16/309,122 US11374372B2 (en) 2016-06-14 2017-06-12 Device and method for crimping connection elements, and crimping connection
PCT/EP2017/064283 WO2017216104A1 (en) 2016-06-14 2017-06-12 Device and method for crimping connection elements, and crimping connection
EP17733751.6A EP3469666B1 (en) 2016-06-14 2017-06-12 Device and method for crimping of fastener elements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16174372.9A EP3258550A1 (en) 2016-06-14 2016-06-14 Device and method for crimping of fastener elements and crimped connection

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3258550A1 true EP3258550A1 (en) 2017-12-20

Family

ID=56131411

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP16174372.9A Withdrawn EP3258550A1 (en) 2016-06-14 2016-06-14 Device and method for crimping of fastener elements and crimped connection
EP17733751.6A Active EP3469666B1 (en) 2016-06-14 2017-06-12 Device and method for crimping of fastener elements

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP17733751.6A Active EP3469666B1 (en) 2016-06-14 2017-06-12 Device and method for crimping of fastener elements

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11374372B2 (en)
EP (2) EP3258550A1 (en)
CN (1) CN109314360A (en)
WO (1) WO2017216104A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018100020B4 (en) * 2018-01-02 2022-10-06 Auto-Kabel Management Gmbh Method and device for establishing a connection between a crimp contact and a stranded conductor
CN114559232B (en) * 2022-03-16 2022-12-23 西北工业大学 Knurling assembled camshaft multidimensional ultrasonic vibration auxiliary assembly island

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3017364A1 (en) 1980-05-07 1981-11-19 Niebuhr Mikroschweißtechnik GmbH, 8752 Goldbach Crimping and welding of cables to spade socket connectors - where ultrasonic welding appts. crimps socket tags and welds them to bared end of electric cable
JP2006147223A (en) * 2004-11-17 2006-06-08 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk Terminal connection structure of shielded wire, shielded wire with terminal having the connection structure, and its manufacturing method
DE102006021422A1 (en) * 2006-05-05 2007-11-15 Schunk Ultraschalltechnik Gmbh Method of making a passage or end node, and passage or end nodes
EP2219268A1 (en) * 2009-02-17 2010-08-18 Telsonic Holding AG Connection element and method and device for ultrasound welding
DE102010029395A1 (en) * 2010-05-07 2011-11-10 Telsonic Holding Ag Torsion sonotrode, ultrasonic welding device and method for producing a welded joint by means of ultrasound
EP2457683A1 (en) * 2010-11-25 2012-05-30 Telsonic Holding AG Torsional welding
DE10336408B4 (en) 2002-08-07 2013-11-07 Yazaki Corporation Method for connecting a contact element to a cable
DE102013010981B3 (en) * 2013-07-01 2014-08-28 Audi Ag Method and device for connecting an electrical conductor to an electrical contact part
DE102013219150A1 (en) 2013-09-24 2015-04-09 Elringklinger Ag Method for producing an electrically conductive connection between an electrical line and an electrically conductive component

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3594900A (en) * 1968-12-10 1971-07-27 Amp Inc Method and apparatus for connecting pairs of conductors
DE59813281D1 (en) * 1997-09-11 2006-01-19 Komax Holding Ag Dierikon Method and device for determining the quality of a crimp connection
DE502005006886D1 (en) * 2004-07-23 2009-04-30 Schunk Ultraschalltechnik Gmbh METHOD FOR PRODUCING A WELDING CONNECTION BETWEEN ELECTRIC LIQUIDS WITH A SUPPORT
JP5428789B2 (en) * 2008-11-19 2014-02-26 株式会社オートネットワーク技術研究所 Electric wire with terminal fitting and method of manufacturing electric wire with terminal fitting
JP5913851B2 (en) * 2011-07-20 2016-04-27 矢崎総業株式会社 Wire connection method
US20130197823A1 (en) * 2012-01-31 2013-08-01 Keith Williams Method of aggregating data collected by non-destructive ultrasonic analysis of crimp quality
EP2812949B1 (en) * 2012-02-11 2016-04-20 Amphenol-Tuchel Electronics GmbH Electrical plug connector for electrical connection by means of ultrasonic welding
US10090627B2 (en) * 2013-08-21 2018-10-02 Te Connectivity Corporation Filters for terminal crimping devices using ultrasonic signals
US9289848B2 (en) * 2013-09-04 2016-03-22 Delphi Technologies, Inc. Method of attaching a wire cable terminal to a multi-strand wire cable
DE102015214408C5 (en) * 2015-07-29 2020-01-09 Telsonic Holding Ag Sonotrode, device and method for producing a welded connection

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3017364A1 (en) 1980-05-07 1981-11-19 Niebuhr Mikroschweißtechnik GmbH, 8752 Goldbach Crimping and welding of cables to spade socket connectors - where ultrasonic welding appts. crimps socket tags and welds them to bared end of electric cable
DE10336408B4 (en) 2002-08-07 2013-11-07 Yazaki Corporation Method for connecting a contact element to a cable
JP2006147223A (en) * 2004-11-17 2006-06-08 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk Terminal connection structure of shielded wire, shielded wire with terminal having the connection structure, and its manufacturing method
DE102006021422A1 (en) * 2006-05-05 2007-11-15 Schunk Ultraschalltechnik Gmbh Method of making a passage or end node, and passage or end nodes
EP2219268A1 (en) * 2009-02-17 2010-08-18 Telsonic Holding AG Connection element and method and device for ultrasound welding
DE102010029395A1 (en) * 2010-05-07 2011-11-10 Telsonic Holding Ag Torsion sonotrode, ultrasonic welding device and method for producing a welded joint by means of ultrasound
EP2457683A1 (en) * 2010-11-25 2012-05-30 Telsonic Holding AG Torsional welding
DE102013010981B3 (en) * 2013-07-01 2014-08-28 Audi Ag Method and device for connecting an electrical conductor to an electrical contact part
DE102013219150A1 (en) 2013-09-24 2015-04-09 Elringklinger Ag Method for producing an electrically conductive connection between an electrical line and an electrically conductive component

Also Published As

Publication number Publication date
US11374372B2 (en) 2022-06-28
CN109314360A (en) 2019-02-05
EP3469666B1 (en) 2022-11-30
WO2017216104A1 (en) 2017-12-21
US20190157825A1 (en) 2019-05-23
EP3469666A1 (en) 2019-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2978085B1 (en) Method to electrical connection of wires
EP1960151B1 (en) Method for production of a welded connection between electrical conductors by means of an ultrasound welding method
EP1771274B1 (en) Method for producing a welded joint between electrical wires with a support
DE102008045751B4 (en) Device and method for compacting welding
EP3555964B1 (en) Joining a connecting element to a stranded conductor
DE102017114182B3 (en) Method and arrangement for the electrically conductive connection of conductors
DE102012109046B4 (en) Method and device for producing an opening in a lightweight sheet metal
DE10340284A1 (en) Cable connecting method, by limiting width of conductive part comprising multiple conductors, pressing into flat plate shape, and connecting e.g. by applying ultrasound
WO2014161823A1 (en) Method for connecting a tubular cable lug to a strand produced from aluminium
DE102013012684A1 (en) Device for forming metals
EP3469666B1 (en) Device and method for crimping of fastener elements
DE102005006579B3 (en) Production of tubes comprises providing sheet metal plates with contact bumps suitable for a resistance welding process before deformation along longitudinal sides to be joined together
EP3695469A1 (en) Electric line assembly with direct contacting, and method for producing same
EP3133302A1 (en) Punch rivet
EP0133883B1 (en) Ultrasonicconnector
EP3698441B1 (en) Device and method for ultrasound connection of electrical conductors
DE10058754A1 (en) Flat cable and modular rotary anvil for making it
DE102020112051B3 (en) Connection arrangement and method for producing a connection arrangement
DE102007032584B4 (en) Device for welding a strand to a contact
EP0196584A1 (en) Device for joining, especially, electric conductors together
DE19643076C2 (en) Device for punching and joining at least two sheet metal parts in one operation
EP3474391A1 (en) Method for joining at least two multi-strand leads by means of ultrasound
WO2005123322A1 (en) Ultrasound welding device
EP3076483B1 (en) Electrical contact system and method for producing such electrical contact system
EP3806235A1 (en) Battery contacting assembly and method for producing the battery contacting assembly

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20180621