EP3469666A1 - Device and method for crimping connection elements, and crimping connection - Google Patents

Device and method for crimping connection elements, and crimping connection

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EP3469666A1
EP3469666A1 EP17733751.6A EP17733751A EP3469666A1 EP 3469666 A1 EP3469666 A1 EP 3469666A1 EP 17733751 A EP17733751 A EP 17733751A EP 3469666 A1 EP3469666 A1 EP 3469666A1
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EP
European Patent Office
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anvil
connecting element
receiving surface
stamp
crimping
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EP17733751.6A
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German (de)
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EP3469666B1 (en
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Axel Schneider
Thomas HÜNIG
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Telsonic Holding AG
Original Assignee
Telsonic Holding AG
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Publication date
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    • H01R43/04—Apparatus 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
    • H01R43/048—Crimping apparatus or processes
    • H01R43/0482—Crimping apparatus or processes combined with contact member manufacturing mechanism
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    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
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    • H01R4/18—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation by crimping
    • H01R4/187—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation by crimping combined with soldering or welding
    • H—ELECTRICITY
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    • H01R43/0207—Ultrasonic-, H.F.-, cold- or impact welding
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    • H01R43/048—Crimping apparatus or processes
    • H01R43/0488—Crimping 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 preamble of the independent claims.
  • Crimping is a joining process in which a stripped cable is connected to a connector. By means of the connecting element, the stripped cable can then be connected to further 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, al ⁇ so 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.
  • 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 device typically comprises a machine ⁇ rack, at least one stamp, a drive assembly min ⁇ least an anvil and a working space.
  • the stamp is be ⁇ vorzugt movable in relation to the anvil and arranged in particular to the machine frame.
  • the stamp preferably contains a recess for the deformation of Crimerieln.
  • the stamp includes at least a working surface for forming a connection ⁇ 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 Maschi ⁇ nengestell.
  • the working space is located between the punch and the anvil and is visible and closable 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
  • a machine frame is understood here to mean a frame on which machine parts can be fastened.
  • Examples of Ma ⁇ schin tight spot are gen casings, frames or other Einrichtun-, such as pressing, which are suitable to carry parts of the machine.
  • a stamp is a part that is suitable for deforming another part. The deformation can be done by the stamp exerts pressure on the part to be deformed. The stamp is held, for example, in a crimping die receiving device, such as a moving part of a press.
  • a stamp moves towards an anvil.
  • the anvil is in a fixed position.
  • the forces on a connecting part are typically exerted by the punch.
  • the work surface is preferably arranged in the recess.
  • the recess is preferably U-shaped.
  • the recess is before ⁇ Trains t wider than the receiving surface.
  • the recess is before ⁇ Trains t wide as the connecting element.
  • the stamper is preferably not susceptible to ultrasound.
  • 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 assembly for moving the die is for instance a press, in particular an ex ⁇ zenterpresse.
  • anvil this is understood as the counterpart to the stamp. Between anvil and stamp the connecting element is ver ⁇ formed .
  • the anvil is preferably connected to the machine frame.
  • a sonotrode is understood here to mean an arrangement which is preferably designed in a frequency of 15-50 kHz swing.
  • the sonotrode can oscillate torsionally, linearly or longitudinally.
  • the device according to the invention has the advantage that the sonotrode can be integrated particularly easily into a device for crimping. There are only a few design changes neces ⁇ dig to integrate the sonotrode in the device. Furthermore, the introduction of ultrasound can break up an oxide layer on the edge of a conductor onto which the connecting element is crimped. In particular, individual conductors of stranded conductors are connected to one another by the ultrasound. Another advantage is that less force has to be applied over the punch. Another advantage is that crimp process monitoring is improved.
  • Crimp connections which are produced with such a device, have a special quality, since they are mechanically loadable 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 voneinan ⁇ .
  • 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 connecting element with several crimping sections could be deformed.
  • several different elements could be crimped.
  • a part of the connecting element is gecr ⁇ impt on an insulation of a conductor and a further part of the connecting element is crimped onto the electrical conductor.
  • the electrical conductor is ultrasonically welded to the connecting element. Therefore, preferably only the anvils for the electrically conductive crimp are subjected to ultrasound.
  • the anvils are decoupled by a distance under each other ⁇ vibrationally.
  • the bosses on ⁇ by absorbing materials such as a film, which lies between the anvils are vibrationally coupled ⁇ ent.
  • the device contains only a one-piece anvil.
  • the single-storey anvil contains two receiving surfaces.
  • This is a particularly simple embodiment for Ma ⁇ machine is ultrasonically welded and combined with the crimped.
  • the at least one anvil is detachably connectable to the sonotrode.
  • the anvil is up on the horn shrinkable.
  • 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.
  • anvil interchangeable. For example, if a wear of your receiving area, only the anvil has been ⁇ be exchanged and the horn can 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 sono ⁇ trode can form only single, multiple or all anvils. This allows a simple design with few parts.
  • the receiving surface is subjected to torsional vibrations about an axis perpendicular to the receiving surface.
  • the receiving surface is ge ⁇ curved and acted upon with vibrations 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 ultrasound energy can be introduced particularly efficiently.
  • Torsional ultrasonic transducers 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 longitu ⁇ dinalen 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.
  • 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 working surface is curved in such a way that a contact surface 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.
  • the duration of the closing process can be short in time
  • Closing a high frequency can be used. As a result, nevertheless a sufficient number of vibrations is introduced.
  • the crimping process force is applied over a short time (eg approx. 200ms).
  • ultrasound can be effec- tiver be introduced.
  • the sonotrode vibrates at 30 kHz or 35 kHz.
  • the device can also be used to compact one
  • Litz in particular a copper or aluminum strand can be used.
  • Another 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 connector is inserted into an open working space defined by an anvil and a movable punch.
  • One end of an electrical conductor is inserted into the connecting element.
  • the working space is closed by the movable punch.
  • At least one working ⁇ surface of the stamp and at least one receiving surface of the bosses on the connecting member ⁇ deform plastically in particular during closure, so that a positive contact between the electrical conductor and the connecting element is formed.
  • Ultrasound is introduced by means of a sonot ⁇ rode in the receiving surface of the anvil during and / or after a crimping process.
  • the working space is formed by a recess in the punch and the anvil.
  • 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 continuous lent to the connecting element in contact. 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 ⁇ passes into the receiving surface by means of the sonotrode even before the crimping process.
  • the stamp is not subjected to ultrasound. As a result, a load of the stamp by ultrasound is lower and wear on the stamp is reduced.
  • the introduction of ultrasound breaks up an oxide layer on the electrical conductor.
  • the breaking up of the oxide layer improves an electrical conduction between the connection element and the electrical conductor.
  • aluminum conductors have an outer oxide layer, which reduces the conductivity.
  • the movable punch has a first working surface and the anvil has a first receiving surface.
  • a first portion of a connecting element with a preferably electrically lei ⁇ border part of the electrical conductor by the first receiving ⁇ surface and the first work surface is connected.
  • the mobile one Stamp has a second work surface and the anvil on 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 transmitted most effec ⁇ tively in the connecting element and / or the stranded wire. It is also conceivable to initiate the ultrasound permanently, ie before, during and after the crimping.
  • the ultrasound may permanently or pulsed introduced ⁇ to.
  • 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 method have made a special quality, as they are mechanically be ⁇ lastbar and 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, reduce the required force as a whole and at the same time rub off possible oxide layers better than in the conventional crimping process.
  • 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 with a tool a connecting element can be crimped 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.
  • Figure 2 a cross section of a punch and an anvil one
  • FIG. 3 a perspective detail view of the device for
  • Figure 4 a perspective view of the device for crimping.
  • Figure 5 a perspective view of a lower machine ⁇ part of the device for crimping.
  • FIG. 6 a side view of the device for crimping
  • FIG. 1 The perspective view in Figure 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 30.
  • 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 a crimp around an electrical conductor (not shown) and a second one
  • each connecting element 2 includes a connection part 12, with which the conductor then to a terminal can be connected.
  • the carrier strip 9 transports the connecting elements 2 along a transporting direction 21 into the device for crimping 1.
  • the device 1 contains a machine frame 5, by means of which all machine parts are connected.
  • the tool 7 and the punch 3 are located at a holding surface 28 for the carrier strip 9 of the connection elements 2 and a bearing surface 29 for the connection ⁇ part. Between these two surfaces is the tool 7 with two anvils 17, 18.
  • FIG. 2 shows a cross section of a section of Vorrich ⁇ 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 performed on the first pair
  • Crimping plow 10 illustrated. Before the process becomes one
  • the connecting element 2 is inserted into a working space 31.
  • the working space 31 is defined by the punch 3 and the Anvil 7 formed.
  • the connecting element 2 is inserted through the Trä ⁇ gerstsammlung 9 in the working space 31.
  • the free end of the stranded conductor is a hollow 32 (see Fig. 5) inserted into the connecting member 2 so that the free individual conductors 23 lie between the first pair Crimperiel 10 and the Isola ⁇ tion of the conductor between the second pair Crimperiel 11 is 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 working surface 4 has a curvature 20, on which the first pair of crimping blades 10 slides and is deformed.
  • the crimp wings are first bent inwards and finally downwards.
  • the deformation of the Crimperiel is plastic.
  • the individual conductors 23 are pressed against one another 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.
  • the Germansele ⁇ ment 2 is pressed by the pressure of the punch 3 against a receiving surface 8 of the anvil.
  • FIG. 3 shows a detailed view of the device 1 for crimping.
  • the support surface 28, the support surface 29 and the receiving surface 8 can be seen in detail.
  • the tool 7 comprises egg ⁇ NEN first anvil 17 for an insulation crimp and a second anvil 18 for the conductor crimp.
  • the anvil 17 for the insulation crimp crimps the second pair of crimp blades 11.
  • the crimp anvil 18 crimps the first pair of Crimperiel 10.
  • the Stem ⁇ pel 3 has two corresponding anvils 17, 18, with which the Crimperiel 10, 11 are deformed.
  • FIG 4 shows schematically 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 wholie ⁇ ing pages, 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. tet is. To the transformation piece 24, 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.
  • FIG. 5 shows a conceivable height adjustment for the anvil 18.
  • the anvil 17 is moved in the direction of the axis 27.
  • FIG. 6 shows a side view of the apparatus 1 for crimping.
  • the anvils 17, 18 are separated by a gap 33 and do not touch. The gap is wider than the amplitude of vibration with which anvil 18 vibrates.
  • the anvil 18 is likewise decoupled from the machine frame 5 by a second gap 34 in terms of vibration.
  • the anvil is connected to the machine part by means of the zero point mounting with flanges (see FIG. 4).

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Abstract

The invention relates to a device (1) for crimping connection elements (2). The device (1) comprises a machine frame (5), at least one punch, a drive assembly, at least one anvil (17), and a working chamber (31). The punch (3) is preferably arranged in a movable manner in relation to the machine frame (5). The punch (3) contains at least one working surface (4) for deforming a connection element (2). The drive assembly 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 connection element (2). The working chamber 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 supplied with ultrasound.

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM CRIMPEN VON VERBINDUNGSELEMENTEN UND CRIMPVERBINDUNG  DEVICE AND METHOD FOR CRIMPING CONNECTING ELEMENTS AND CRIMP CONNECTION
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Ver- fahren zum Crimpen von Verbindungselementen sowie eine Crimpver- bindung 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 preamble of the independent claims.
Crimpen ist ein Fügeverfahren, bei dem ein abisoliertes Kabel mit einem Verbindungselement verbunden wird. Durch das Verbin- dungselement 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.Crimping is a joining process in which a stripped cable is connected to a connector. By means of the connecting element, the stripped cable can then be connected to further 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.
Dabei umschliesst das Verbindungselement einen abisolierten, al¬ so 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. In this case, the connecting element encloses a stripped, al ¬ so 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 AI ist ein Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einer elektrischen Lei- tung 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 So- notrode 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 . DE 30 17 364 AI 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 Ultra- schallschweissgeräts 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. From DE 10 2013 219 150 Al 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 part of the single conductors by an ultrasonic welding process using 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 Al 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 punch 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 Ultraschall¬ schwingungen verschweisst . Auch hier werden getrennte Crimp- und Ultraschallmaschinen verwendet. Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stan¬ des der Technik zu überwinden. Insbesondere soll eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt werden, die einfach aufgebaut ist und auf einfache Weise beständige Crimpverbindungen erzeugt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Festigkeit einer Crimpverbindung zu verbessern. Another method for connecting a contact element to a cable is disclosed in DE 103 36 408 B4. 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. It is therefore the object of the invention to overcome the disadvantages of the Stan ¬ of the art. In particular, 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.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Dauerfestigkeit einer Crimpverbindung zu verbessern sowie eine chemische Resis- tenz der Crimpverbindung zu verbessern. Auch Aufgabe der Erfindung ist es, die elektrische Leitfähigkeit einer Crimpverbindung zu erhöhen. 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 Pa- tentansprüchen definierte Crimpverbindung gelöst. Weitere Aus¬ führungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. 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. 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 patent claims. Further embodiments result 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 Maschinen¬ gestell, mindestens einen Stempel, eine Antriebsanordnung, min¬ destens einen Amboss und einen Arbeitsraum. Der Stempel ist be¬ vorzugt beweglich in Relation zum Amboss und insbesondere zum Maschinengestell angeordnet. Der Stempel enthält bevorzugt eine Ausnehmung zur Verformung von Crimpflügeln . Der Stempel enthält mindestens eine Arbeitsfläche zum Verformen eines Verbindungs¬ elementes. 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 Maschi¬ nengestell verbunden. Der Arbeitsraum befindet sich zwischen Stempel und Amboss und ist durch eine Relativbewegung zwischen Stempel und Amboss offenbar und schliessbar. Die Vorrichtung weist mindestens eine Sonotrode auf, mittels derer die Aufnahme- fläche 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 device typically comprises a machine ¬ rack, at least one stamp, a drive assembly min ¬ least an anvil and a working space. The stamp is be ¬ vorzugt movable in relation to the anvil and arranged in particular to the machine frame. The stamp preferably contains a recess for the deformation of Crimflügeln. The stamp includes at least a working surface for forming a connection ¬ 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 Maschi ¬ nengestell. The working space is located between the punch and the anvil and is visible and closable 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 Ma¬ schinengestelle sind Gehäuse, Rahmen oder sonstige Einrichtun- gen, wie Pressen, die geeignet sind, um Teile der Maschine zu tragen . 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 machine frame is understood here to mean a frame on which machine parts can be fastened. Examples of Ma ¬ schin tight spot are gen casings, frames or other Einrichtun-, such as pressing, which are suitable to carry parts of the machine. A stamp is a part that is suitable for deforming another part. The deformation can be done by the stamp exerts pressure on the part to be deformed. The stamp is held, for example, in a crimping die receiving device, such as a moving part of a press.
Beim Crimpen bewegt sich ein Stempel auf einen Amboss zu. Der Amboss ist in einer festen Position. Die Kräfte auf ein Verbindungsteil werden typischerweise durch den Stempel ausgeübt. When crimping, a stamp moves towards an anvil. The anvil is in a fixed position. The forces on a connecting part are typically exerted by the punch.
Die Arbeitsfläche ist bevorzugt in der Ausnehmung angeordnet. Die Ausnehmung ist bevorzugt U-förmig. Die Ausnehmung ist bevor¬ zugt breiter als die Aufnahmefläche. Die Ausnehmung ist bevor¬ zugt breites als das Verbindungselement. Bevorzugt ist der Stem- pel nicht mit Ultraschall beaufschlagbar. The work surface is preferably arranged in the recess. The recess is preferably U-shaped. The recess is before ¬ Trains t wider than the receiving surface. The recess is before ¬ Trains t wide as the connecting element. The stamper is preferably not susceptible to ultrasound.
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 Ex¬ zenterpresse . 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 assembly for moving the die is for instance a press, in particular an ex ¬ zenterpresse.
Als Amboss wird hierin das Gegenstück zum Stempel verstanden. Zwischen Amboss und Stempel wird das Verbindungselement ver¬ formt. 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 ver ¬ formed . 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 longitudi- nal schwingen. A sonotrode is understood here to mean an arrangement which is preferably designed in a frequency of 15-50 kHz swing. The sonotrode can oscillate torsionally, linearly or longitudinally.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung hat den Vorteil, dass die So- notrode besonders einfach in eine Vorrichtung zum Crimpen integrierbar ist. Es sind nur wenige konstruktive Änderungen notwen¬ dig, 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 gecr- impt 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 device according to the invention has the advantage that the sonotrode can be integrated particularly easily into a device for crimping. There are only a few design changes neces ¬ dig to integrate the sonotrode in the device. Furthermore, the introduction of ultrasound can break up an oxide layer on the edge of a conductor onto which the connecting element is crimped. In particular, individual conductors of stranded conductors are connected to one another by the ultrasound. Another advantage is that less force has to be applied over the punch. Another advantage is that crimp process monitoring is improved.
Ein weiterer Vorteil ist, dass mit nur einer Vorrichtung gleichzeitig gecrimpt und ultraschallverschweisst werden kann. Crimp- verbindungen, die mit einer solchen Vorrichtung hergestellt werden, weisen eine besondere Güte aus, da sie mechanisch belastba- rer und elektrisch leitender sind. Another advantage is that can be crimped and ultrasonically welded simultaneously with only one device. Crimp connections, which are produced with such a device, have a special quality, since they are mechanically loadable 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 voneinan¬ der 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 voneinan ¬ . 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 Crimpsek- tionen verformt werden. Alternativ könnten auch mehrere ver- schiedene Elemente gecrimpt werden. Üblicherweise wird ein Teil des Verbindungselementes auf eine Isolation eines Leiters gecr¬ impt und ein weiterer Teil des Verbindungselementes wird auf den elektrischen Leiter gecrimpt. Dabei wird vorzugsweise nur der elektrische Leiter mit dem Verbindungselement ultraschallver- schweisst. Daher werden bevorzugt nur die Ambosse für den elektrisch leitenden Crimp mit Ultraschall beaufschlagt. This can be crimped at each of the receiving surfaces. For example, a connecting element with several crimping sections could be deformed. Alternatively, several different elements could be crimped. Usually, a part of the connecting element is gecr ¬ impt on an insulation of a conductor and a further part of the connecting element is crimped onto the electrical conductor. In this case, preferably only the electrical conductor is ultrasonically welded to the connecting element. Therefore, preferably only the anvils for the electrically conductive crimp are subjected to ultrasound.
Besonders bevorzugt sind die Ambosse durch einen Abstand unter¬ einander schwingungsmässig entkoppelt. Alternativ können die Am¬ bosse auch durch dämpfende Materialien wie beispielsweise eine Folie, die zwischen den Ambossen liegt, schwingungsmässig ent¬ koppelt werden. Particularly preferably, the anvils are decoupled by a distance under each other ¬ vibrationally. Alternatively, the bosses on ¬ by absorbing materials such as a film, which lies between the anvils are vibrationally coupled ¬ ent.
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 Ma¬ schine, mit der kombiniert ultraschallverschweisst und gecrimpt wird . This is a particularly simple embodiment for Ma ¬ machine is ultrasonically welded and combined with the crimped.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zumindest eine Amboss mit der Sonotrode lösbar verbindbar. In einer besonders be¬ vorzugten Ausführungsform ist der Amboss auf die Sonotrode auf- schrumpfbar. 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 be ¬ vorzugten embodiment the anvil is up on the horn shrinkable. 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 meh- reren 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 ausge¬ tauscht werden und die Sonotrode kann weiter verwendet werden. This makes the anvil interchangeable. For example, if a wear of your receiving area, only the anvil has been ¬ be exchanged and the horn can be used.
In einer bevorzugten alternativen Ausführungsform bildet die Sonotrode den Amboss zumindest teilweise aus. 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 Sono¬ trode nur einzelne, mehrere oder alle Ambosse ausbilden. Dadurch wird eine einfache Konstruktion mit wenigen Teilen ermöglicht . In this embodiment, the sonotrode forms the anvil. If the device contains more than one anvil, the sono ¬ trode can form only single, multiple or all anvils. 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 ge¬ krümmt und beaufschlagbar mit Schwingungen um eine Achse entlang einer Bewegungsrichtung des Stempels. Torsionales Ultraschallschweissen hat den Vorteil, dass keine Versprödungen an dem Verbindungselement entstehen. Weiterhin kann die Ultraschallenergie besonders effizient eingebracht wer¬ den . 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 ge ¬ curved and acted upon with vibrations 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 ultrasound 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 einge- baut 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 transducers 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 longitu¬ dinalen 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 longitu ¬ dinalen vibrations oscillate along a longitudinal axis of the conductor or perpendicular to the longitudinal axis of the conductor.
Longitudinale Schwingungen können insbesondere eingesetzt wer- den, 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 Bewe- gungsrichtung 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 In a preferred embodiment, at least the with
Schwingungen beaufschlagte Teil des Ambosses vom Maschinenge¬ stell schwingungsmässig entkoppelt und der Amboss relativ zu ei- nem Maschinengestell beim Prozess nicht bewegbar. Bevorzugt ist der Amboss relativ zum Maschinengestell nicht bewegbar. Ein Beispiel für eine schwingungsmässig entkoppelte Lagerung des Ambosses ist eine Nullpunktlagerung mit Flanschen. Vibrations acted upon part of the anvil decoupled from the Maschinenge ¬ stellschwingungsmässig and the anvil relative to a machine frame during the process not movable. Preferably, 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.
Dadurch muss während eines Crimpprozesses nur der Stempel bewegt werden. Folglich ist die Bewegung einfach ausführbar, da die Ultraschallanordnung inklusive Antrieb und Sonotrode nicht be¬ wegt werden muss. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Ultra¬ schallschwingungen 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 simple to carry out, as the ultrasonic arrangement including drive and horn ¬ must not be moved be. 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 der- art gekrümmt, dass eine Kontaktfläche zwischen dem Stempel und dem Amboss minimiert wird. In a preferred embodiment, the working surface is curved in such a way that a contact surface 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 Preferably, the frequency can be adapted to the duration of the closing process. For example, can be short in time
Schliessbewegungen eine hohe Frequenz verwendet werden. Dadurch wird trotzdem eine ausreichende Zahl von Schwingungen eingebracht . Closing a high frequency can be used. 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 effek- tiver eingebracht werden. In einer weiteren besonders bevorzug¬ ten Ausführungsform schwingt die Sonotrode mit 30 kHz oder mit 35 kHz. Die Vorrichtung kann zusätzlich auch zum Verdichten von einerDuring the crimping process force is applied over a short time (eg approx. 200ms). At high frequencies, ultrasound can be effec- tiver be introduced. In a further particularly Favor ¬ th embodiment, the sonotrode vibrates at 30 kHz or 35 kHz. In addition, the device can also be used to compact one
Litze, insbesondere einer Kupfer- oder Aluminiumlitze, verwendet werden . Litz, in particular a copper or aluminum strand can be used.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Ver- fahren 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 Arbeits¬ fläche des Stempels und mindestens eine Aufnahmefläche des Am¬ bosses das Verbindungselement insbesondere plastisch, sodass ein kraftschlüssiger Kontakt zwischen elektrischem Leiter und Verbindungselement entsteht. Ultraschall wird mittels einer Sonot¬ rode in die Aufnahmefläche des Ambosses während und/oder nach einem Crimpprozess eingebracht. Bevorzugt wird der Arbeitsraum durch eine Ausnehmung im Stempel und den Amboss gebildet. Another 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 connector is inserted into an open working space defined by an anvil and a movable punch. One end of an electrical conductor is inserted into the connecting element. The working space is closed by the movable punch. At least one working ¬ surface of the stamp and at least one receiving surface of the bosses on the connecting member ¬ deform plastically in particular during closure, so that a positive contact between the electrical conductor and the connecting element is formed. Ultrasound is introduced by means of a sonot ¬ rode in the receiving surface of the anvil during and / or after a crimping process. Preferably, the working space is formed by a recess in the punch and the anvil.
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 kontinuier- lieh mit dem Verbindungselement in Kontakt ist. Dadurch können kürzere Prozesszeiten als bei getrenntem Ultraschallverschweis- sen 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 continuous lent to the connecting element in contact. 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 einge¬ leitet . In a preferred process, ultrasound is ¬ passes into the receiving surface by means of the sonotrode even before the crimping process.
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, the stamp is not subjected to ultrasound. As a result, a load of the stamp by ultrasound is lower and wear on the stamp is reduced.
In einem bevorzugten Verfahren wird durch das Einbringen des Ultraschalls eine Oxidschicht am elektrischen Leiter aufgebro- chen. In a preferred method, the introduction of ultrasound breaks up an oxide layer on the electrical conductor.
Durch das Aufbrechen der Oxidschicht wird eine elektrische Lei¬ tung zwischen Verbindungselement und elektrischem Leiter verbessert. Insbesondere Aluminiumleiter weisen eine äussere Oxid- schicht auf, die die Leitfähigkeit herabsetzt. Eine solche The breaking up of the oxide layer improves an electrical conduction between the connection element and the electrical conductor. In particular, aluminum conductors have an outer oxide layer, which reduces the conductivity. Such
Schicht wird durch Ultraschallschwingungen aufgebrochen. 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 lei¬ tenden Teil des elektrischen Leiters durch die erste Aufnahme¬ fläche 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 with a preferably electrically lei ¬ border part of the electrical conductor by the first receiving ¬ surface and the first work surface is connected. The mobile one Stamp has a second work surface and the anvil on 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. Dadurch müssen geringere Mengen an Energie bei der Ultraschall- verschweissung aufgebracht werden und die Energie kann effizienter benutzt werden. In a preferred method, ultrasound is introduced into the first, preferably only the first, working surface. As a result, lower levels of energy must be applied during ultrasonic welding and the energy can be used more efficiently.
In einem bevorzugten Verfahren werden Ultraschall- Torsions- Schwingungen 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 effek¬ tivsten 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 frictional connection, the ultrasound is transmitted most effec ¬ tively in the connecting element and / or the stranded wire. It is also conceivable to initiate the ultrasound permanently, ie before, during and after the crimping.
Der Ultraschall kann dauerhaft oder pulsweise eingebracht wer¬ den . Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Crimpverbindung, hergestellt durch ein Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem elektrischen Leiter nach einem der Ansprüche. Crimpverbindungen, die mit einem solchen Verfahren hergestellt werden, weisen eine besondere Güte aus, da sie mechanisch be¬ lastbar 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 konven- tionellen Crimpvorgang . The ultrasound may permanently or pulsed introduced ¬ to. 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 method have made a special quality, as they are mechanically be ¬ lastbar and 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, reduce the required force as a whole and at the same time rub off possible oxide layers better than in the conventional crimping process.
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 gecr- impt 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. Anhand von Figuren, welche lediglich Ausführungsbeispiele dar¬ stellen, wird die Erfindung im Folgenden näher erläutert. Es zeigen schematisch: Figur 1: eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Crimpen . As a result, a sonotrode can be connected to an anvil for crimping and with a tool a connecting element can be crimped 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. On the basis of figures, which represent only exemplary embodiments ¬ , the invention will be explained in more detail below. They show schematically: Figure 1: a perspective view of a device for crimping.
Figur 2: ein Querschnitt eines Stempels und eines Ambosses einer Figure 2: a cross section of a punch and an anvil one
Vorrichtung zum Crimpen.  Device for crimping.
Figur 3: eine perspektivische Detailansicht der Vorrichtung zum FIG. 3: a perspective detail view of the device for
Crimpen . Figur 4: eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung zum Crimpen .  Crimping. Figure 4: a perspective view of the device for crimping.
Figur 5: eine perspektivische Ansicht eines unteren Maschinen¬ teils der Vorrichtung zum Crimpen. Figure 5: a perspective view of a lower machine ¬ part of the device for crimping.
Figur 6: eine Seitenansicht der Vorrichtung zum Crimpen 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 Figure 1 shows a device for crimping 1. In Figure 1, the device 1 is shown in an open position. An upper machine part 26 (see FIG. 2) was moved upwards in the direction 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 zweitesIn the figure 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 a crimp around an electrical conductor (not shown) and a second one
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. Die Vorrichtung 1 beinhaltet ein Maschinengestell 5, durch das alle Maschinenteile verbunden werden. Gecrimpt werden die Ver¬ bindungselemente 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 Ver- bindungselemente 2 und einer Auflagefläche 29 für das Anschluss¬ teil. Zwischen diesen beiden Flächen befindet sich das Werkzeug 7 mit zwei Ambossen 17, 18. A pair of crimping blades 11 for a strain relief crimp around an insulation of the conductor. Furthermore, each connecting element 2 includes a connection part 12, with which the conductor then to a terminal can be connected. The carrier strip 9 transports the connecting elements 2 along a transporting direction 21 into the device for crimping 1. The device 1 contains a machine frame 5, by means of which all machine parts are connected. Be crimped Ver ¬ the connecting elements at a lower die 7 and a punch 3 (see Figure 2). The tool 7 and the punch 3 are located at a holding surface 28 for the carrier strip 9 of the connection elements 2 and a bearing surface 29 for the connection ¬ 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 ge- drückt. Der Kontakt zwischen Trägerstreifen 9 und Verbindungs¬ element 2 wird durch ein federnd gelagertes Messer durchge¬ schnitten. Dadurch wird der Kontakt zwischen dem Trägerstreifen 9 und dem Verbindungselement 2 unterbrochen. Nach dem Crimppro- zess 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. Figur 2 zeigt einen Querschnitt eines Ausschnittes der Vorrich¬ tung 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 When a punch 3 (see FIG. 2) moves onto the tool 7, the holding surface 28 with the carrier strip 9 is pressed downwards. The contact between the carrier strip 9 and connection ¬ element 2 is durchge ¬ cut 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 moves away 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. Figure 2 shows a cross section of a section of Vorrich ¬ 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 performed on the first pair
Crimpflügel 10 veranschaulicht. Vor dem Prozess wird ein Crimping plow 10 illustrated. Before the process becomes one
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 Trä¬ gerstreifen 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 Isola¬ tion des Leiters zwischen dem zweiten Paar Crimpflügel 11 liegt (nicht gezeigt) . Dann wird der Stempel 3 des oberen Maschinen¬ teils 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 Crimp- flügel zunächst nach innen und schliesslich nach unten gebogen. Die Verformung der Crimpflügel ist plastisch. Bei der Verformung werden die Einzelleiter 23 durch die Crimpflügel 10 aufeinander- gepresst. Dabei werden die Einzelleiter 23 so einander gedrückt, dass möglichst keine freien Zwischenräume zwischen den einzelnen Einzelleitern 23 vorhanden sind. Weiter wird das Verbindungsele¬ ment 2 durch den Druck des Stempels 3 gegen eine Aufnahmefläche 8 des Ambosses gepresst. electrical conductor 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 defined by the punch 3 and the Anvil 7 formed. The connecting element 2 is inserted through the Trä ¬ gerstreifen 9 in the working space 31. The free end of the stranded conductor is a hollow 32 (see Fig. 5) inserted into the connecting member 2 so that the free individual conductors 23 lie between the first pair Crimpflügel 10 and the Isola ¬ tion of the conductor between the second pair Crimpflügel 11 is 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 working surface 4 has a curvature 20, on which the first pair of crimping blades 10 slides and is deformed. Through the work surface 4, the crimp wings are first bent inwards and finally downwards. The deformation of the Crimpflügel is plastic. During the deformation, the individual conductors 23 are pressed against one another 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 Verbindungsele ¬ ment 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 Ult¬ raschall 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 Schwin¬ gung 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. While the connecting element 2 is plastically deformed by the punch 3, Ult ¬ raschall 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 vibration direction 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 vibration ¬ tion in ultrasonic frequency generates friction between the individual 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.
Dadurch werden die Einzelleiter 23 verschweisst und ein elektrischer Widerstand bei dem Übergang zwischen Einzelleiter 23 zu Verbindungselement 2 wird reduziert. 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 ei¬ nen 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 Stem¬ pel 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 Figure 3, the support surface 28, the support surface 29 and the receiving surface 8 can be seen in detail. The tool 7 comprises egg ¬ NEN first anvil 17 for an insulation crimp and a second anvil 18 for the conductor crimp. The anvil 17 for the insulation crimp crimps the second pair of crimp blades 11. The crimp anvil 18 crimps the first pair of Crimpflügel 10. The Stem ¬ pel 3 has two corresponding 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 gegenüberlie¬ genden Seiten die Konverter 13 verbunden sind. Die Konverter 13 schwingen im Gegentakt. Dadurch wird eine Torsionsbewegung um die eigene Achse 27 des Konverters erzeugt. 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. Figure 4 shows schematically 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 gegenüberlie ¬ ing pages, 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.
Mit dem Torsionsschwinger verbunden ist ein Transformationsstück 24, das entsprechend der gewünschten Schwingamplitude ausgestal- tet 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. tet is. 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 Amboss 18 gezeigt. Durch Betätigen, das heisst durch Drehen am Rad 15, wird der Amboss 17 in Richtung der Achse 27 verschoben . Figur 6 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung 1 zum Crimpen. In der Vorrichtung 1 sind die Ambosse 17, 18 durch einen Spalt 33 getrennt und berühren sich nicht. Der Spalt ist breiter als die Schwingungsamplitude, mit der Amboss 18 schwingt. Der Amboss 18 ist ebenfalls schwingungsmässig entkoppelt vom Maschinenge- stell 5 durch einen zweiten Spalt 34. Zusätzlich ist der Amboss durch die Nullpunktlagerung mit Flanschen mit dem Maschinensteil verbunden (siehe Fig. 4) . FIG. 5 shows a further schematic view of the device 1 for crimping. FIG. 5 shows a conceivable height adjustment for the anvil 18. By pressing, that is by turning the wheel 15, the anvil 17 is moved in the direction of the axis 27. FIG. 6 shows a side view of the apparatus 1 for crimping. In the device 1, the anvils 17, 18 are separated by a gap 33 and do not touch. The gap is wider than the amplitude of vibration with which anvil 18 vibrates. The anvil 18 is likewise decoupled from the machine frame 5 by a second gap 34 in terms of vibration. In addition, the anvil is connected to the machine part by means of the zero point mounting with flanges (see FIG. 4).

Claims

Ansprüche Expectations
1. Vorrichtung (1) zum Crimpen von Verbindungselementen (2), vorzugsweise mit Kupfer- oder Aluminiumlitzen, wobei die Vorrichtung umfasst: 1. Device (1) for crimping connecting elements (2), preferably with copper or aluminum strands, the device comprising:
_ mindestens einen Stempel (3) , der insbesondere eine _ at least one stamp (3), in particular one
Ausnehmung zur Verformung von Crimpflügeln aufweist, mit mindestens einer Arbeitsfläche (4) zum Verformen eines Verbindungselementes (2), Has a recess for deforming crimping wings, with at least one working surface (4) for deforming a connecting element (2),
- eine Antriebsanordnung (6) zum Bewegen des Stempels, - a drive arrangement (6) for moving the stamp,
_ mindestens einen Amboss (17, 18), wobei der Amboss eine Aufnahmefläche (8) für das Verbindungselement aufweist, - einen Arbeitsraum (31) zwischen Stempel (3) und Amboss (17, 18), welcher durch eine Relativbewegung zwischen Stempel (3) und Amboss (17, 18) offenbar und schliess- bar ist, _ at least one anvil (17, 18), the anvil having a receiving surface (8) for the connecting element, - a working space (31) between the punch (3) and the anvil (17, 18), which is caused by a relative movement between the punch (3 ) and anvil (17, 18) are open and closeable,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Sonotrode (19) aufweist, mittels derer zumindest die Aufnah¬ mefläche (8) des Ambosses (7) mit Ultraschall beaufschlagbar ist. characterized in that the device has at least one sonotrode (19), by means of which at least the receiving surface (8) of the anvil (7) can be subjected to ultrasound.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Vorrichtungen einen einzigen oder mindestens zwei Ambosse (17, 18) aufweist, wobei die Ambosse (17, 18) voneinander schwingungsmässig entkoppelt sind und wobei jeder der Am¬ bosse (17, 18) eine Aufnahmefläche zum Crimpen aufweist, wobei wenigstens eine, bevorzugt nur eine, der Aufnahmeflä¬ chen (8) mit Ultraschall beaufschlagbar ist. 3. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Amboss (18) mit der Sonotrode (19) lösbar verbindbar ist, vorzugsweise ist der Amboss auf die Sonotrode (19) aufschrumpfbar . 2. Device according to claim 1, characterized in that the devices have a single or at least two anvils (17, 18), the anvils (17, 18) being decoupled from one another in terms of vibration and each of the anvils (17, 18) having one Has a receiving surface for crimping, with at least one, preferably only one, of the receiving surfaces (8) being subjected to ultrasound. 3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one anvil (18) can be detachably connected to the sonotrode (19), preferably the anvil can be shrunk onto the sonotrode (19).
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Sonotrode (19) den Amboss (18) zu¬ mindest teilweise ausbildet. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sonotrode (19) at least partially forms the anvil (18).
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Aufnahmefläche (8) mit Torsions¬ schwingungen (22) um eine Achse senkrecht zur Aufnahmeflä¬ che (8) oder mit Longitudinalschwingungen entlang einer Achse parallel oder quer zur Aufnahmefläche beaufschlagbar ist, wobei die Sonotrode (19) insbesondere mit einer Fre¬ quenz von grösser oder gleich 20kHz schwingt. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving surface (8) can be acted upon with torsional vibrations (22) about an axis perpendicular to the receiving surface (8) or with longitudinal vibrations along an axis parallel or transverse to the receiving surface, whereby the sonotrode (19) oscillates in particular with a frequency greater than or equal to 20 kHz.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Ambosses (17, 18) von einem Maschinengestell (5) schwingungsmässig entkoppelt ist und der Amboss relativ zu dem Maschinengestell (5) beim Prozess nicht bewegbar ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least part of the anvil (17, 18) is decoupled from a machine frame (5) in terms of vibration and the anvil cannot be moved relative to the machine frame (5) during the process.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Arbeitsfläche (4) derart gekrümmt ist, dass eine Kontaktfläche zwischen dem Stempel (3) und dem Amboss (17, 18) minimiert wird. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the working surface (4) is curved such that a contact surface between the punch (3) and the anvil (17, 18) is minimized.
Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche zum Verdichten von einer Litze (23) , insbesondere einer Kupfer- oder Aluminiumlitze. Use of a device according to one of the preceding claims for compacting a strand (23), in particular a copper or aluminum strand.
Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem elektrischen Leiter, bevorzugt einem Kupfer- oder Aluminiumleiter, und einem Verbindungselement (2), bevorzugt mit¬ tels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend die folgenden Schritte: _ Einführen eines Verbindungselementes (2) in einen ge¬ öffneten Arbeitsraum, der durch einen Amboss (17, 18) und einen beweglichen Stempels (3) definiert ist, wo¬ bei der Stempel bevorzugt durch eine Ausnehmung zur Verformung von Crimpflügeln mit mindestens einer Arbeitsfläche (4) definiert ist Method for establishing a connection between an electrical conductor, preferably a copper or aluminum conductor, and a connecting element (2), preferably using a device according to one of claims 1 to 8, comprising the following steps: _ Introducing a connecting element (2) into an open work space, which is defined by an anvil (17, 18) and a movable stamp (3), where the stamp preferably has a recess for deforming crimping wings with at least one working surface (4) is defined
_ Einlegen eines Endes eines elektrischen Leiters in das Verbindungselement _ Inserting one end of an electrical conductor into the connecting element
_ Schliessen des Arbeitsraumes durch den beweglichen _ Closing of the work area by the movable
Stempel (3) Stamp (3)
-Wobei während des Schliessens die mindestens eine Arbeitsfläche (4) des Stempels (3) und mindestens eine Aufnahmefläche (8) des Ambosses (17, 18) das Verbindungselement verformen, sodass ein kraft¬ schlüssiger Kontakt zwischen elektrischer Leitung und Verbindungselement entsteht, -During the closing process, the at least one working surface (4) of the stamp (3) and at least one receiving surface (8) of the anvil (17, 18) deform the connecting element, so that a non - positive contact is created between the electrical line and the connecting element,
_ Einbringen von Ultraschall, vorzugsweise dauerhaft oder pulsweise, mittels einer Sonotrode (19) in die Aufnah¬ mefläche (8) des Ambosses (17, 18) während und/oder nach einem Crimpprozess , wobei vorzugsweise eine Oxid¬ schicht am elektrischen Leiter durch das Einbringen des Ultraschalls aufgebrochen wird. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schliessen des Arbeitsraumes (31) ein erster Abschnitt _ Introducing ultrasound, preferably permanently or in pulses, by means of a sonotrode (19) into the receiving surface (8) of the anvil (17, 18) during and/or after a crimping process, preferably an oxide layer on the electrical conductor through this Introduction of the ultrasound is broken up. Method according to claim 9, characterized in that when the working space (31) is closed, a first section
(11) eines Verbindungselementes (2) mit einem, bevorzugt elektrisch leitenden, Teil der elektrischen Leitung durch die erste Aufnahmefläche des Ambosses (18) und die erste Arbeitsfläche (4) des Stempels (3) verbunden wird, und beim Schliessen des Arbeitsraumes (31) ein zweiter Abschnitt(11) of a connecting element (2) is connected to a, preferably electrically conductive, part of the electrical line through the first receiving surface of the anvil (18) and the first working surface (4) of the punch (3), and when the working space (31 ) a second section
(10) eines Verbindungselementes (2) mit der elektrischen Leitung durch eine zweite Aufnahmefläche des Ambosses (17) oder eine Aufnahmefläche eines zweiten Ambosses und eine zweite Arbeitsfläche des Stempels (3) oder eine Arbeitsflä¬ che eines zweiten Stempels verbunden wird. (10) of a connecting element (2) with the electrical line through a second receiving surface of the anvil (17) or a receiving surface of a second anvil and a second working surface of the stamp (3) or a working surface of a second stamp is connected.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in die erste, vorzugsweise nur in die erste, Aufnahmefläche (8) Ultraschall eingebracht wird . Method according to claim 10, characterized in that ultrasound is introduced into the first, preferably only into the first, receiving surface (8).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Ultraschall- Torsionsschwingungen in das Verbindungselement (2) eingebracht werden. 12. The method according to any one of claims 9 to 11, characterized in that ultrasonic torsional vibrations are introduced into the connecting element (2).
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest, bevorzugt nur, bei maximalem Kraftschluss zwischen Stempel (3) und Verbindungselement (2) ein Ultraschallpuls in das Verbindungselement (2) über tragen wird. Method according to one of claims 9 to 12, characterized in that at least, preferably only, an ultrasound pulse is transmitted into the connecting element (2) when there is maximum adhesion between the stamp (3) and the connecting element (2).
14. Crimpverbindung, hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13. 14. Crimp connection, produced by a method according to one of claims 9 to 13.
15. Amboss für ein Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem elektrischen Leiter, bevorzugt einem Kupferoder 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. 15. 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 can be releasably connected to a sonotrode.
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