ELEKTRISCH ISOLIERTEN VERBINDUNGSSTELLE ZWISCHEN ELEK¬ TRISCHEN LEITERN WENIGSTENS ZWEIER KABEL

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen ei- ner feuchtigkeitsdichten, elektrisch isolierten Verbin¬ dungsstelle zwischen elektrischen Leitern wenigstens zweier Kabel gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Eine Vorrichtung dieser Art ist durch die DE-Cl-37 36 941 bekanntgeworden. Hier ist in einer Isolierstation für Ka¬ belverbindungen eine PreßVorrichtung mit einem Oberstempel und einem Unterstempel vorgesehen. Der Unterstempel weist neben einem feststehenden Stempelteil einen von diesem weg¬ bewegbaren beweglichen Stempelteil auf, um zwischen den beiden Stempelteilen einen Spalt auszubilden, in welchem der mit einer Rinne ausgebildete Heizkopf einer Heizvor¬ richtung anordenbar ist. Die elektrische Verbindungsstelle der Kabel wird in die Rinne des Heizkopfes eingelegt und hier erhitzt. Sodann wird der Heizkopf entfernt, das beweg- liehe Stempelteil zum feststehenden Stempelteil der Pre߬ einrichtung bewegt, die erhitzte Verbindungsstelle mit bandförmigem, elektrisch isolierenden Umhüllungsmaterial umhüllt, und die Preßeinrichtung betätigt. Die Zufuhr des bandförmigen Umhüllungsmaterials, das zwei Schichten mit unterschiedlichen Schmelztemperaturen aufweist, erfolgt hierbei in der Weise, daß zwei voneinander beabstandete Um¬ hüllungsmaterialstreifen der Verbindungsstelle so zugeführt werden, daß diese zwischen den beiden Streifen eingeschlos¬ sen wird, wobei jeweils die Schichten mit der niedrigeren Schmelztemperatur der Verbindungsstelle zugewandt sind.

Beim Preßvorgang werden die Umhüllungsmaterialstreifen ge¬ gen die erhitzte Verbindungsstelle gepreßt, und die Schich¬ ten mit der niedrigeren Schmelztemperatur erweichen bzw. schmelzen und füllen den Zwischenraum zwischen der Verbin- dungsstelle und den beiden äußeren Schichten des Umhül¬ lungsmaterials mit der höheren Schmelztemperatur aus. Ober¬ stempel und Unterstempel der Preßeinrichtung können eben¬ falls beheizt werden.

Durch die DE-Cl-35 37 167 ist eine Vorrichtung zur elek¬ trisch isolierenden Umhüllung der Verbindungsstelle zwi¬ schen elektrisch leitenden Elementen bekanntgeworden, bei der die mit Umhüllungsmaterial umgebene Verbindungsstelle in Ausnehmungen einer Sonotrode und eines Ambosses einer Ultrasσhall-Schweißvorrichtung eingelegt und in dieser zu¬ sammengepreßt wird. Hierbei erfolgt das Erweichen des Um¬ hüllungsmaterials durch Ultraschallenergie.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Vorrichtung gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 eine schnellere und auf die Verbindungsstelle stärker konzentrierte Erhit¬ zung der elektrischen Leiter der Kabel zu ermöglichen. Hierdurch soll die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung ge¬ steigert werden. Außerdem soll bei einer Weiterbildung der Erfindung die Herstellung der Verbindungsstelle zwischen den elektrischen Leitern in der gleichen Vorrichtung mög¬ lich sein.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Heizeinrich¬ tung außerhalb der Isolierstation, d.h. der Preßeinrich- tung, unmittelbar neben dieser angeordnet. Sie enthält zwei

Heizstempel, zwischen denen die Verbindungsstelle zum Auf¬ heizen festklemmbar ist. Hierdurch kann der Verbindungs¬ stelle über einen Druckkontakt schnell und konzentriert Wärme zugeführt werden. Nach dem Aufheizen wird die Verbin- dungssteile durch die Fördereinrichtung in die benachbarte Preßeinrichtung transportiert und dort in bekannter Weise isoliert.

Durch Vorschalten einer Verbindungseinrichtung zum Herstel- len der Verbindungsstelle läßt sich der Herstellungsprozeß weiter rationalisieren und beschleunigen. In diesem Fall transportiert die Fördereinrichtung die in der Verbindungs¬ einrichtung hergestellte Verbindungsstelle zur Heizeinrich¬ tung und dann zur Preßeinrichtung.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Verbindungseinrichtung zugleich als Heizeinrichtung ausge¬ bildet, d.h. es erfolgt hier die Herstellung der Verbin¬ dungsstelle und zugleich deren Erhitzung. Von dieser Ver- bindungseinrichtung wird dann die erhitzte Verbindungsstel¬ le durch die Fördereinrichtung in die unmittelbar benach¬ barte Preßeinrichtung transportiert.

Die Verbindungseinrichtung kann in diesem Fall zwei Stempel aufweisen, die als Elektroden eines Widerstandsschweißgerä¬ tes oder Hartlötgerätes ausgebildet sind. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Verbindungseinrich¬ tung als Crimpeinrichtung, d.h. als Quetscheinrichtung aus¬ zubilden. Wenn das Vercrimpen der elektrischen Leiter gleichzeitig unter Hitzeeinwirkung erfolgt, kann dieser Verformungsvorgang leichter durchgeführt werden und er führt zu einer Verbindungsstelle mit größerer Zugfestig¬ keit.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Crimpein- richtung einen Unterstempel mit einem Einschnitt in dessen Oberseite auf, zur Aufnahme einer Crimplasche und der zu verbindenden abisolierten Leiterabschnitte, ferner einen Oberstempel, der zum Vercrimpen der Leiterabschnitte gegen den UnterStempel bewegbar und preßbar ist. Ober- und Unter¬ stempel sind durch Heizpatronen beheizbar.

Die Crimplaschen können vor dem Einlegen der Leiterab- schnitte aus einem Magazin zugeführt werden, werden dann durch den heißen Unterstempel sofort erhitzt, so daß sie nach dem Einlegen der Leiterabschnitte beim Crimpvorgang gut verformbar sind und die elektrischen Leiter eng und fest umschließen.

Es ist aber auch möglich, der Oberseite des Unterstempels taktweise ein Metallband zuzuführen, und den Oberstempel der Crimpeinrichtung mit zwei quer zum Unterstempel ver¬ schiebbaren Werkzeugen auszubilden, von denen das eine ein Form- und Stanzwerkzeug ist, das den vorderen Abschnitt des Metallbands in den Einschnitt des Unterstempels drückt und hierdurch eine U-förmige Crimplasche aus dem Metallband bildet, und das dann die Lasche von dem Metallband trennt. Das andere Werkzeug ist als Form- und Crimpwerkzeug ausge- bildet um nach dem Einlegen der Leiterabschnitte in die

Crimplasche die oberen Enden der Crimlasche um die Leiter¬ abschnitte herumzulegen und den Crimpvorgang durchzuführen.

Als Fördereinrichtung für den Transport der Verbindungs- stelle von der Verbindungseinrichtung zur Preßeinrichtung ggf. über die separate Heizeinrichtung hat sich ein Mecha¬ nismus als vorteilhaft erwiesen, der zwei Greifer enthält, die zu beiden Seiten der Stempel der Verbindungseinrichtung angeordnet sind, und synchron zwischen der Verbindungsein-

richtung und der Preßeinrichtung sowie auf- und abbewegbar sind.

Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel anhand von vier Figuren näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsge¬ mäßen Vorrichtung, bei der die Verbindungseinrich¬ tung zugleich als Heizeinrichtung ausgebildet ist;

Fig. 2 die Stempel der Verbindungseinrichtung und der Preßeinrichtung in vergrößerter Darstellung;

Fig. 3 und 4 die Stempel der Verbindungseinrichtung in ei- ner Vorder- und in einer Seitenansicht zur Erläute¬ rung der Wirkungsweise der verschiebbaren Werkzeuge des Oberstempels dieser Einrichtung;

Die in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Vorrichtung enthält eine Verbindungseinrichtung 1 zum Herstellen einer Verbin¬ dungsstelle 2 zwischen elektrischen Leitern wenigstens zweier Kabel, eine Preßeinrichtung 3, durch die bandförmi¬ ges elektrisch isolierendes Umhüllungsmaterial 4, 5 um die Verbindungsstelle 2 preßbar ist, eine erste Zuführeinrich- tung 6 zum Zuführen des Umhüllungsmaterials und eine För¬ dereinrichtung 7, durch die die Verbindungsstelle 2 von der Verbindungseinrichtung 1 zur Preßeinrichtung 3 transpor¬ tierbar ist. Ferner ist eine zweite Zuführeinrichtung 8 vorgesehen, durch die der Verbindungseinrichtung ein Me- tallband 9 zuführbar ist.

Die die Preßeinrichtung 3 enthaltende Isolierstation ent¬ spricht im wesentlichen der in der DE-Cl-37 36 941 be¬ schriebenen Vorrichtung zur elektrisch isolierenden Umhül- lung der Verbindungsstelle zwischen elektrisch leitenden

Elementen. Die Preßeinrichtung 3 enthält jedoch neben einem durch einen Antrieb 11 auf- und abbewegbaren Oberstempel 12 einen einteiligen, feststehenden Unterstempel 10. Die bei¬ den Stempel sind durch eingeschobene Heizpatronen 13 bzw. 14 beheizbar.

Das Profil der Stempel ist aus Fig. 2 ersichtlich. Jeder Stempel enthält neben einer Aufnahmemulde 15, Schneidkanten 16 zum Abtrennen von überschüssigem Umhüllungsmaterial am Ende des Preßvorgangs. Die erste Zuführeinrichtung 6 zum

Zuführen des Umhüllungsmaterials weist getrennte Kanäle zum Zuführen eines oberen und eines unteren bandförmigen Umhül¬ lungsmaterials 4 bzw. 5 auf, das von Vorratsrollen 17 bzw. 18 geliefert und der Preßeinrichtung 3 taktweise so zuge- führt wird, daß die Verbindungsstelle 2 durch die Förder¬ einrichtung 7 zwischen den oberen und den unteren Umhül¬ lungsmaterialstreifen einführbar ist. Das bandförmige, elektrisch isolierende Umhüllungsmaterial 4 bzw. 5 besteht jeweils aus zwei Schichten, die unterschiedliche Schmelz- temperaturen aufweisen und wird so zugeführt, daß jeweils die Schicht mit der niedrigeren Schmelztemperatur der Ver¬ bindungsstelle 2 zugewandt ist.

Die Verbindungseinrichtung 1 enthält einen feststehenden Unterstempel 19 und einen durch einen Antrieb 20 auf- und abbewegbaren Oberstempel 21. Beide Stempel sind mittels eingeschobener Heizpatronen 22 und 23 beheizbar. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, enthält der Oberstempel zwei quer, d.h. bei der Darstellung nach Fig. 3 nach rechts und links verschiebbare Werkzeuge 21/1 und 21/2, die in der Seitenan¬ sicht nach Fig. 4 nebeneinander dargestellt sind. Diese Fi¬ gur zeigt links die rechte Seitenansicht des Werkzeugs 21/1 und rechts die rechte Seitenansicht des Werkzeugs 21/2 je¬ weils über dem Unterstempel 19. Die Werkzeuge können durch die Querverschiebung mittels eines nicht dargestellten An-

triebs wahlweise über dem Unterstempel positioniert werden. Hierbei kann entweder der gesamte Oberstempel zusammen mit den beiden Werkzeugen 21/1 und 21/2 quer zum Unterstempel verschoben werden, oder es können die Werkzeuge innerhalb des Oberstempels quer verschoben werden.

Der Unterstempel 19 weist in seiner Oberseite einen im Querschnitt U-förmigen Einschnitt 24 auf, der zur Aufnahme einer Crimplasche 25 und der zu v^ bindenden abisolierten Leiterabschnitte 2 vorgesehen ist. Auf der Seite der zwei¬ ten Zuführeinrichtung 8 für das Metallband 9 ist der obere Rand des U-förmigen Einschnitts 24 als Schneidkante 26 aus¬ gebildet, durch die im Zusammenwirken mit dem ersten Werk¬ zeug 21/1 des Oberstempels 21 ein zu einer Crimplasche 25 geformter Abschnitt des Metallbandes 9 von diesem abtrenn¬ bar ist.

Das erste Werkzeug 21/1 enthält einen unteren Formabsσhnitt 27, dessen Außenkontur um die Wandstärke des Metallbandes 9 kleiner als die Innenkontur des U-förmigen Einschnitts 24 ist, und der beim Abwärtsbe gen des Oberstempels das Me¬ tallband 9 zu einer Cri pla he 25 formt, sowie einen Ab¬ satz 28, der mit der Schneidkante 26 zusammenwirkt und die geformte Crimplasche vom Metallband 9 abtrennt.

Das zweite Werkzeug 21/2 des Oberstempels 21 ist als Form¬ und Crimpwerkzeug ausgebildet, durch das die oberen Enden einer im Einschnitt 24 befindlichen Crimplasche 25 nach in¬ nen gebogen und die so um die Leiterabschnitte 2 gebildete Crimpmansc^ette zusammengequetscht werden kann (vergleiche Fig. 4) . Z diesem Zweck entspricht die Breite des unteren Teils 29 des zweiten Werkzeugs 21/2 der lichten Weite des U-förmigen Einschnitts 24 und weist zwei Formkanten 30 auf, die beim Herabbewegen des Werkzeuges die oberen Enden der Crimplasche 25 hintergreifen und nach innen drücken.

Das Metallband 9, das beispielsweise aus Messing einer Stärke von 0,2 bzw. 0,3 mm besteht, wird von einer Vorrats¬ rolle 31 geliefert und durch ein Führungsrohr 32 der Ober¬ seite des Unterstempels 19 der Verbindungseinrichtung 1 taktweise zugeführt. Der Vorschub entspricht hierbei je¬ weils der Länge einer Crimplasche. Das Metallband kann durch eine nicht dargestellte Heizeinrichtung beheizt wer¬ den.

Neben den beschriebenen Elementen sind noch Thermofuhler in den Stempeln der Verbindungseinrichtung und der Preßein¬ richtung sowie ein Steuergerät zum Regeln der Temperaturen der genannten Stempel auf vorgegebene Werte sowie für den Ablauf der einzelnen Bewegungsvorgänge vorhanden.

Es wird nun die Arbeitsweise der Vorrichtung beschrieben.

Nach Einstellen der gewünschten Temperaturen der Stempel der Verbindungseinrichtung 1 und der Preßeinrichtung 3, zum Beispiel auf 300°C bzw. 70°C wird die Zuführeinrichtung 8 betätigt und das Metallband 9 über die Oberfläche des Un¬ terstempels 19 der Verbindungseinrichtung 1 bis zu der in Fig. 4 auf der linken Seite dargestellten Position vorge- schoben. Danach wird der Oberstempel 21 mittels des An¬ triebs 20 abgesenkt. Hierbei wird durch das oberhalb des Unterstempels 19 positionierte Werkzeug 21/1 die Crimpla¬ sche geformt und am Ende der Absenkbewegung durch Zusammen¬ wirken des Absatzes 28 mit der Schneidkante 26 die Crimpla- sehe vom Metallband 9 abgetrennt. Durch den Kontakt des vorderen Abschnittes des Metallbandes mit dem erhitzten Un¬ terstempel und dem erhitzten Werkzeug 21/1 des Oberstempels wird die Crimplasche 25 während des Formens auf die Tempe¬ ratur der beiden Stempel aufgeheizt und liegt nach Zurück-

ziehen des Oberstempeis in dem U-förmigen Einschnitt 24, wie dies in Fig. 4 auf der rechten Seite dargestellt ist.

Die beiden Greifer 33 der Fördereinrichtung 7 befinden sich zu diesem Zeitpunkt im geöffneten Zustand beidseits des Un¬ terstempels 19 wobei die Öffnung der Greifer mit dem Ein¬ schnitt 24 fluchtet. Es werden nun zu verbindende Kabelab¬ schnitte so eingelegt, daß die abisolierten Stellen von der erhitzten Crimplasche 25 und die benachbarten isolierten Abschnitte von den Greifern aufgenommen werden. In der Zwi¬ schenzeit ist durch eine Querverschiebung der Werkzeuge 21/1 und 21/2 das Crimpwerkzeug 21/2 über dem Unterstempel positioniert worden. Nunmehr werden die Greifer 33 ge¬ schlossen und gleichzeitig der Oberstempel 21 abgesenkt, wodurch die oberen Enden der erhitzten U-förmigen Crimpla¬ sche 25 nach innen gebogen, und die von der Crimplasche 25 umhüllten abisolierten Leiterabschnitte mit der Crimplasche zusammengequetscht, d.h. vercrimpt werden. Bei diesem Quetschvorgang wird die hergestellte Verbindungsstelle schnell und konzentriert erhitzt, wobei durch Steuerung der Quetschzeit auch bei dickeren Drähten eine ausreichende Er¬ hitzung gewährleistet werden kann.

Nach oder zusammen mit dem Hochfahren des Oberstempels 21 werden auch die geschlossenen Greifer 33 geringfügig ange¬ hoben und zur Preßeinrichtung 3 gefahren, in der sie die Verbindungsstelle 2 zwischen dem Unterstempel 10 und dem Oberstempel 12 im Bereich der Aufnahmemulde 15 positionie¬ ren. Die beiden Streifen aus Umhüllungsmaterial 4 und 5 können entweder bereits vorher oder jetzt um ein Stück aus der in Fig. 1 dargestellten Position vorgeschoben werden, so daß die Verbindungsstelle 2 zwischen den beiden Streifen angeordnet ist, wenn der Antrieb 11 für den Oberstempel 12 der Preßeinrichtung betätigt und das Umhüllungsmaterial um die erhitzte Verbindungsstelle herumgepreßt wird. Hierbei

erweichen bzw. schmelzen die Schichten mit der niedrigeren Schmelztemperatur, die der erhitzten Verbindungsstelle zu¬ gewandt sind, und füllen den Zwischenraum zwischen der Ver¬ bindungsstelle und den beiden äußeren Schichten des U hül- lungsmaterials wasserdicht aus. Am Ende des Preßvorgangs wird durch die Schneidkanten 16 der Stempel 10 und 12 über¬ schüssiges Umhüllungsmaterial abgeschnitten.

Nach diesem Isoliervorgang werden die vor dem Isoliervor- gang geringfügig abgesenkten, geschlossenen Greifer 33 der Fördereinrichtung 7 wieder geringfügig angehoben, zur Ver¬ bindungseinrichtung 1 bewegt, geöffnet und abgesenkt. Die fertige isolierte KabelVerbindung kann entnommen werden.