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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschweißen der
Adern einer oder mehrerer, insbesondere aus Kupfer bestehender Litzen,
zu einem festen und gasdichten Anschlussknoten oder zum Verbinden
der Adern mit Kontakten.
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Durch
die
EP 1 530 271 ist
eine Vorrichtung zum Verschweißen
der Adern von Litzen bekannt, mittels derer Litzen kontaktiert und
zu einem festen und gasdichten Anschlussknoten verschweißt werden
können.
Es sind auch Maschinen bekannt, mittels derer die Litzen abisolierter
Kabel in den Anschlussbereich eines Kontaktes eingelegt und mittels einer
Crimp-Maschine gecrimpt werden. Durch das Setzen eines Iso-Crimps
wird die Zugentlastung des Kontakts zum Kabel hergestellt. Obwohl
durch das Crimpen eine innige Verbindung zwischen der Litze und
dem Kontakt hergestellt werden, handelt es sich lediglich um eine
Pressverbindung, die unter Last durchaus wieder gelöst werden
kann.
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Daher
ist man inzwischen schon dazu übergegangen,
kontaktierte und zu festen und gasdichten Anschlussknoten verschweißte Litzen
wiederum mit einem Kontakt zu verschweißen. Hier werden jedoch zwei
Maschinen, nämlich
die Maschine zum Herstellen des festen und gasdichten Anschlussknotens
sowie die Maschine zum Verschweißen dieses festen und gasdichten
Anschlussknoten mit einem Kontakt benötigt. Der Aufwand, der betrieben
werden muss, um Kontakte einstückig
mit der Litze zu verschweißen,
ist nicht nur wegen der benötigten
zwei Maschinen sondern auch wegen der benötigten Zeit für das Herstellen
der Verbindung als auch wegen des benötigten Platzes für die Maschinen
und der benötigten Energie
sehr aufwändig.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Verschweißen der
Adern zu einem festen und gasdichten Anschlussknoten oder zum Verbinden
mit einem Kontakt mit zusätzlichen setzen
eines ISO-Crimps aufzuzeigen, die möglichst günstig erstellt werden kann,
Platz sparend aufgebaut ist, und Zeit, Energie und Kosten sparend
betrieben werden kann.
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Zur
Lösung
der Aufgabe wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung modular aufgebaut
ist, wobei die Vorrichtung aus einem Maschinenmodul und einem Werkzeugmodul
besteht, und dass ein Werkzeugmodul zum Verschweißen der
Adern gegen ein zweites Werkzeugmodul zum Verschweißen der
Adern mit Kontakten und crimpen derselben austauschbar ist.
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Dadurch
ist gewährleistet,
dass lediglich ein Maschinenmodul benötigt wird und dass bei Bedarf entweder
das Werkzeugmodul zum Verschweißen der
Adern zu festen und gasdichten Anschlussknoten in das Maschinenmodul
eingesetzt wird oder aber, wenn die Litze mit Kontakten versehen
werden soll, das Werkzeugmodul zum Verschweißen der Adern mit Kontakten
und Crimpen derselben zum Einsatz kommt. Durch die Verwendung nur
eines Maschinenmoduls mit verschiedenen Werkzeugen können erheblich
Kosten und auch Platz in der Werkstatt gespart werden. Dadurch,
dass beim Verbinden der Adern mit Kontakten die Litzen nicht zunächst zu
Anschlussknoten verschweißt
und dann mit den Kontakten verschweißt werden, sondern dass gleich
die Litzen mit den Kontakten verschweißt werden, ergeben sich erhebliche
Energieeinsparungen.
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Durch
die Verwendung des modularen Aufbaus besteht auch die Möglichkeit,
dass die Werkzeugmodule gegen Werkzeugmodule mit Werkzeugen für Litzen
und/oder Kontakte anderer Abmessungen austauschbar sind. Sollen
z. B. Adern mit unterschiedlich großen Kontakten verschweißt werden, lässt sich
ein Werkzeugmodul zum Verschweißen
der Adern mit Kontakten und Crimpen derselben gegen anderes Werkzeugmodul,
das ebenfalls zum Verschweißen
der Adern mit Kontakten und Crimpen derselben dient, jedoch andere
Abmessungen der Kontakte und ggf. der Adern verarbeiten kann, austauschen.
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Vorteilhaft
ist, dass das Werkzeugmodul über
Schnellwechselvorrichtungen mit dem Maschinenmodul verbindbar und
justierbar ist. Um bei einem Wechsel eines Werkzeugmoduls gegen
ein anderes möglichst
wenig Zeit zu verlieren und dennoch optimale Ergebnisse zu erzielen,
kann durch die Schnellwechselvorrichtungen ein schneller Wechsel
des Werkzeuges erfolgen. Die Schnellwechselvorrichtungen sorgen
auch für
eine optimale Justage des Werkzeugmoduls in dem Maschinenmodul,
so dass neben dem Schnellwechsel und dem notwendigen Verbinden der
Antriebe, auch eine optimale Ausrichtung des Werkzeugmoduls im Maschinenmodul
erfolgt, wodurch späterer
Ausschuss vermieden wird.
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Von
Vorteil ist, dass das Werkzeugmodul zum Verschweißen der
Adern eine Oberelektrode und eine Unterelektrode sowie Keramikbacken
und deren Antrieb aufweisen, und dass die Antriebe über vorzugsweise
eine Schnellkupplung mit Versorgungsleitungen verbindbar sind.
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Die
Schnellwechselvorrichtungen gewährleisten,
dass das Werkzeugmodul schnell aus dem Maschinenmodul entnommen
und passgenau gegen ein anderes ersetzt werden kann, während die Schnellkupplungen
für eine
schnelle, optimale Verbindung der Versorgungsleitungen zwischen
dem Maschinenmodul und dem Werkzeugmodul sorgen.
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Von
Vorteil ist aber auch, dass das Werkzeugmodul zum Verschweißen der
Adern mit Kontakten und Crimpen derselben eine Oberelektrode und eine
Unterelektrode sowie Keramikbacken und deren Antrieb und einen Crimp-Amboss,
einen Crimp- Stempel
sowie Antriebe für
ein Kontaktband sowie zum Trennen des Kontaktbandes aufweisen und
dass die Antriebe über
vorzugsweise eine Schnellkupplung mit Versorgungsleitungen verbindbar
sind.
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Es
hat sich bewährt,
dass die Werkzeugmodule einen Verdichtungsraum für mindestens einen eingelegten
Litzenabschnitt aufweisen, wobei die Flanke des Verdichtungsraums
durch die Keramikbacken gebildet sind, die über Federkraft gegeneinander
vorgespannt sind und die über
einen Keil auf Abstand gehalten werden, wobei der Keil mit einer
Antriebsvorrichtung versehen ist, über welche der Keil im Sinne
einer Öffnung
bzw. des Zusammenfahrens der Keramikbacken zwischen diesen bewegbar
ist. Hier wird lediglich ein Keilantrieb für die Verstellmöglichkeit
beider Keramikbacken benötigt,
die Verstellung der Keramikbacken ist damit sehr kostengünstig gelöst.
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Zweckmäßig ist,
dass das Maschinenmodul die Antriebe für einen Niederhalter sowie
die Schweißelektroden
aufweist, und dass die Antriebe für die Schweißelektroden
beim Einsetzen der Werkzeugmodule in das Maschinenmodul mit den
Schweißelektroden
gekoppelt werden. Auch diese Lösung
gewährleistet
einen schnellen, sicheren Wechsel des Werkzeugmoduls im Maschinenmodul.
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Es
hat sich bewährt,
dass die Antriebe für das
Maschinenmodul über
Wechselvorrichtungen austauschbar sind. Dadurch lassen sich, in
modularer Weise, die Antriebe auf die jeweiligen Gegebenheiten des
Anwenders problemlos austauschen. Eine komplette Neuentwicklung
des Maschinenmoduls für eine
andere Antriebsart ist nicht notwendig.
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Die
Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt
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1 die
erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einem Werkzeugmodul zum Verbinden der Adern mit Kontakten in
perspektivischer Ansicht,
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2 das
Werkzeugmodul nach 1 in perspektivischer Ansicht
und
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3 das
Werkzeugmodul zum Kompaktieren und Verschweißen von Litzen.
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1 zeigt
die erfindungsgemäße Vorrichtung 1,
die insbesondere zum Aufbau auf einen Kabelautomat zur vollautomatischen
Fertigung geeignet ist. Aber auch als Handarbeitsplatz zur manuellen Bedienung
lässt sich
die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 verwenden.
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Die
Schweißvorrichtung 1 besteht
aus dem Maschinenmodul 2 sowie einem Werkzeugmodul 3. Im
Maschinenmodul 2 sind der Schweißzylinder 4 und der
Zylinder für
den Niederhalter 5 angeordnet. Das Werkzeugmodul 3 weist
Transporteinheiten 6, 6' zum Heben bzw. Senken von in einem
Band 7 gegurteten Kontakte auf, wobei ein Zylinder 8 für einen schrittweisen
Vorschub der Kontakte sorgt. Die Schneidvorrichtung 9 dient
zum Zerteilen des Gurtbandes 7.
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2 zeigt
das Werkzeugmodul 3, welches eine Grundplatte 10 und
eine Kopfplatte 11 sowie eine an festen Säulen 12 über Führungen 13 geführte Führungsplatte 14 aufweist.
Der Anschlusszapfen 15 dient zur Verbindung mit dem Schweißzylinder 4.
Der Anschlusszapfen 15 ist mit der Oberelektrode 16 verbunden.
An der Führungsplatte 14 ist
eine Aufnahme für
ein Federpaket zum Beaufschlagen des Crimp-Stempels 17 gezeigt.
Der Crimp-Stempel 17 arbeitet gegen den Crimp-Amboss 18.
Die Kontakte werden zwischen die Keramikbacken 19 auf die
Unterelektrode 20 abgelegt. Dazu wird das Band 7 mittels
der Transporteinheit 6, 6' gehoben bzw. abgesenkt sowie mittels
des Vorschubzylinders 8 schrittweise transportiert. Das
restliche Band 7, an dem keine Kontakte mehr sind, wird
durch das Messer 21 der Schneidvorrichtung 9 zerteilt.
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3 zeigt ähnlich wie 2 die
Grundplatte 10, die Kopfplatte 11, die Führungen 13 der
Führungsplatte 14 sowie
den Anschlusszapfen 15. Mittels Spannzylindern 23 kann
das Werkzeugmodul 3' in
dem Maschinenmodul 2 verspannt werden. Die Oberelektrode 16 befindet
sich bereits in Schweißposition 22,
die Litze ist zwischen der Unterelektrode und den Keramikbacken 19 und 19' kompaktiert.
Federpakete 24, 24' sorgen
dafür,
dass die Keramikbacken 19, 19' gegen die Litze gedrückt werden.
Zum Zusammenfahren bzw. Auseinandertreiben der Keramikbacken 19, 19' dient der Antriebszylinder 25,
welcher auf eine Keilanstellung zwischen den Keramikbacken bzw.
deren als Schieber ausgebildeten Halterung arbeitet.
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Das
Maschinenmodul 2 kann mit einem 50 Hertz-Transformator,
einem 1000 Hertz-Transformator mit Sekundärgleichrichtung oder aber auch
mit einem Drei-Phasen-Transformator
mit Sekundärgleichrichtung
ausgestattet werden. Die Krafterzeugung für den Schweißdruck kann
sowohl mit einem Pneumatik-Zylinder aber auch mit einem Linearmotor,
einem Servomotor und kurvengesteuert betrieben werden.
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In
den Werkzeugen können
nicht nur Einzellitzen kompaktiert und geschweißt werden sondern es lassen
sich auch Endverbinder, d. h. mehrere Litzen zu einer verbinden.
Die Litzen können
dabei aus Kupfer, kupferverzinnten, kupferversilberten, kupfervernickelten
oder anderen Werkstoffen bestehen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung,
z. B. mit einem Werkzeugmodul 3 zum Verschweißen der Adern
mit Kontakten und Crimpen derselben, arbeitet wie folgt:
Mittels
des Zylinders 8, der auf einen Transportfinger 8' wirkt, werden
die zu einem Band 7 gegurteten Kontakte in eine Einführungsnut
eingeführt.
Dazu greift der abgefederte Transportfinger 8' in die ausgestanzten Öffnungen,
um die Kontakte ins Werkzeug zu bewegen. Der erste Kontakt liegt
auf der Unterelektrode 20 zwischen den Keramikbacken 19, 19'. Eine Klemmvorrichtung 26 hält das Band 7 fest.
Die Rolle mit den aufgewickelten Kontakten kann bauseits z. B. im
Kabelautomat angebracht sein. Vom Kabelautomat wird ein abisoliertes
Litzenende mittels Greifern und Schwenkeinrichtung über die
Schweißposition 22 gebracht.
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Sobald
der Greifer mit der Litze in Position ist, wird der Ablauf des Schweißmoduls
gestartet. Dazu wird der Greifer zunächst abwärts bewegt, so dass die Litze
auf dem Kontaktierungsbereich des Kontakts liegt. Gleichzeitig bewegt
sich der Schweißzylinder 4 abwärts. Der
Crimp-Stempel 17 fährt
ebenfalls abwärts.
Der Crimp um die Isolierung der Ader (Iso-Crimp) wird geschlossen
und der Kontakt wird vom Band 7 getrennt. Der Antriebszylinder 25 fährt abwärts, so
dass sich die Keramikbacken 19, 19', bewirkt durch die Kraft der Federn 24, 24' aufeinander zu
bewegen und gegen die Unterelektrode, auf der der abgetrennte Kontakt
und die Litze liegt, bewegt werden. Damit ist nach unten und nach
beiden Seiten eine Begrenzung gegeben. Der Niederhalter 5 und der
Schweißzylinder 4 fahren
weiter abwärts
und die Litzenenden werden mit dem Kontakt verschweißt. Der
Schweißzylinder 4 wird
anschließend
wieder nach oben gefahren und der Greifer schwenkt die Litze aus
der Schweißvorrichtung.
Die Transportvorrichtung 6, 6' fährt nunmehr aufwärts. Die
Kontakte befinden sich dadurch oberhalb der Keramikbacken 19, 19' und können durch
den Transportfinger 8' weiter
vortransportiert werden, bis ein Kontakt oberhalb der Unterelektrode 20 positioniert
ist. Anschließend wird
die Transporteinheit 6, 6' nach unten bewegt, so dass der
Kontakt auf der Unterelektrode 20 zu liegen kommt. Nun
kann der neue Verbindungsvorgang gestartet werden.
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- 1
- Schweißvorrichtung
- 2
- Maschinenmodul
- 3,
3'
- Werkzeugmodul
- 4
- Schweißzylinder
- 5
- Niederhalter
- 6
- Transporteinrichtung
- 7
- Band
- 8
- Zylinder
- 9
- Schneidvorrichtung
- 10
- Grundplatte
- 11
- Kopfplatte
- 12
- Säule
- 13
- Führung
- 14
- Führungsplatte
- 15
- Anschlusszapfen
- 16
- Oberelektrode
- 17
- Crimp-Stempel
- 18
- Crimp-Amboss
- 19,
19'
- Keramikbacken
- 20
- Unterelektrode
- 21
- Messer
- 22
- Schweißposition
- 23
- Spannzylinder
- 24,
24'
- Feder
- 25
- Antriebszylinder
- 26
- Klemmvorrichtung