DE10222555A1

DE10222555A1 - Kontaktieren von Leitungen

Info

Publication number: DE10222555A1
Application number: DE10222555A
Authority: DE
Inventors: Rainer Schenkyr
Original assignee: Hirschmann Electronics GmbH and Co KG; Hirschmann Electronics GmbH
Current assignee: Hirschmann Electronics GmbH and Co KG; Hirschmann Electronics GmbH
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2002-05-17
Publication date: 2003-12-04
Also published as: WO2003097289A1

Abstract

Verfahren zum Anschließen von Leitungen an Kontaktpartner, insbesondere mehrpolige Steckverbinder, wobei die Leitung zumindest einen elektrischen Leiter mit einer Isolierung aufweist, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, daß ein nicht abisoliertes Ende des elektrischen Leiters mit dem Kontaktpartner in Verbindung gebracht, der Verbindungsbereich erwärmt und anschließend zusammengepreßt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anschließen von Leitungen an Kontaktpartner gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
Verfahren zum Anschließen von Leitungen an Kontaktpartner, bei denen es sich insbesondere um mehrpolige Steckverbinder handelt, wobei die Leitung zumindest einen elektrischen Leiter, vor allen Dingen eine Kupferlitze, mit einer Isolierung aufweist, sind schon bekannt.
Bei der Löttechnik wird ein mehradriges Kabel von seiner Gesamtisolierung befreit und die einzelnen Leitungen im ersten Schritt an ihrem Ende ein Stück abgemantelt, um die einzelnen, isolierten elektrischen Leiter freizulegen. Anschließend werden die einzelnen Leiter einige Millimeter abisoliert, so daß die Kupferleiter (Litze oder Draht) sichtbar werden. Zur weiteren Bearbeitung müssen die derart vorbereiteten Leiterenden verzinnt werden, um eine weitere Verarbeitung zuzulassen und ein Aufspleißen der Litzen bei Zwischenlagerung zu verhindern. Als nächster Schritt folgt das Verbinden der einzelnen vorbereiteten Drähte mit den Kontaktpartnern durch Anlöten. Das Verzinnen und anschließende Verlöten ist eine aufwendige manuelle Tätigkeit. Dadurch ist diese Löttechnik in nachteiliger Weise sehr arbeits- und damit kostenintensiv und hinsichtlich der geforderten Qualitätsansprüche (insbesondere Zuverlässigkeit der Verbindung) nicht prozeßsicher. Insbesondere ist das Verzinnen der Kupferleiter durch die manuelle Bearbeitung qualitativ stark schwankend.
Weiterhin ist die Crimptechnik bekannt, bei der die Vorbereitung der Leitung so erfolgt wie bei der Löttechnik. Allerdings kann hier das Verzinnen entfallen. Zum Verbinden des Leiters mit dem Kontaktpartner wird das vorbereitete Leiterende in den Crimp-Bereich des Kontaktpartners gelegt und durch Druck mit einem Crimpwerkzeug dauerhaft verbunden. Die Crimptechnik läßt zwar eine automatische Bearbeitung zu, hat jedoch den Nachteil, daß der Kontaktpartner zuerst an den Leiter angecrimpt und anschließend mit angeschlagener Leitung in den Kontaktträger eines Steckers eingepreßt werden muß, was insbesondere bei kleinen Steckverbindern aufwendig ist und Schwierigkeiten bereitet.
Bei der an sich bekannten Schneidklemmtechnik wird das mehradrige Kabel abgemantelt, so daß die einzelnen isolierten Leitungen freigelegt werden. Zum Anschlagen der Kontaktpartner werden die isolierten Einzelleitungen in einen rohrförmigen Kontakt gesteckt, der eine seitliche V- oder U-fömige Nut besitzt. Durch Umbiegen und Eindrücken der Leitung in diese Nut wird die Isolierung der Leitung aufgeschnitten und der Draht mit dem Kontaktpartner elektrisch verbunden. Auch die Schneidklemmtechnik läßt eine automatische Bearbeitung zu, hat jedoch den Nachteil, daß das Kabel und damit die einzelnen Leitungen in seiner Ausführung (beispielsweise Isolationsdicke, Isolationshärte, Litzendurchmesser, Drahtdurchmesser) sehr exakt auf die Abmessungen des elektrischen Kontaktes, besonders der Nut, abgestimmt sein müssen. Abweichungen führen hier sofort zu Qualitätsverschlechterungen der elektrischen Verbindung.
Gerade im industriellen Umfeld, wo zur Übertragung von Daten und zur Stromführung im allgemeinen mehrpolige Steckverbinder mit angeschlagenem, mehradrigem Kabel in großen Stückzahlen benötigt werden, haben sich die beschriebenen Verbindungstechniken nicht immer bewährt, da eine zuverlässige Verbindung immer mit einem hohen Herstellungsaufwand (wie bei der Löttechnik) verbunden ist. Sind andererseits die Herstellungsverfahren kostengünstiger, geht dies einher mit nachteiligen Auswirkungen in Bezug auf die Prozeßsicherheit, genauso wie die Erhöhung der Präzision der beteiligten Bauteile, wodurch zwar das Herstellungsverfahren an sich automatisiert werden kann, sich gleichzeitig aber die Fertigungskosten für die einzelnen Bauteile aufgrund der erhöhten Präzision ebenfalls erhöhen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, daß zumindest ein elektrischer Leiter mit einer Isolierung, insbesondere mehrere isolierte Einzelleitungen eines mehradrigen Kabels, kostengünstig und prozeßsicher an den zugehörigen zumindest einen Kontaktpartner, insbesondere eines mehrpoligen Steckverbinders, zur Herstellung einer elektrischen Verbindung angeschlossen werden kann.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß ein nicht abisoliertes Ende des elektrischen Leiters mit dem Kontaktpartner in Verbindung gebracht, der Verbindungsbereich erwärmt und anschließend zusammengepreßt wird. Daher ist es nicht erforderlich, zur Herstellung einer zuverlässigen Verbindung zwischen dem Ende des elektrischen Leiters und dem Kontaktpartner die Isolierung des Leiters zu entfernen. Durch die anschließende Erwärmung des Verbindungsbereiches erfolgt ein Anschmelzen der Isolierung, so daß das danach sich anschließende Zusammenpressen des Verbindungsbereiches eine dauerhafte und zuverlässige elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter und dem Kontaktpartner ergibt.
Dieses Verfahren ist in besonders vorteilhafter Weise ausführbar, wenn das nicht abisolierte Ende des elektrischen Leiters in einen rohrartig geformten Bereich des Kontaktpartners eingeführt wird. Durch entsprechende Lagezuordnung und Bewegung bei der Einführung des nicht abisolierten Endes in den rohrartig geformten Bereich läßt sich dieser Verfahrensschritt ohne weiteres zuverlässig automatisieren, ohne daß die Gefahr besteht, daß das Leiterende bei einer Litze aufgespleißt wird. Außerdem entfällt in vorteilhafter Weise der Zwischenschritt der Abisolierung. Der rohrartig geformte Bereich kann durch Stromzuführung über Elektroden, insbesondere an zwei gegenüberliegenden Seiten, erwärmt werden, wobei über die entsprechende Stromzuführung über die Elektroden die Temperatur bzw. der Temperaturverlauf derart beeinflußt werden kann, daß die Isolierung zuverlässig anschmilzt, und gleichzeitig verhindert wird, daß die Isolierung nur zu wenig oder zu viel schmilzt, so daß durch die Temperatursteuerung der erforderliche Grad des Schmelzens der Isolierung eingestellt werden kann. Dadurch geht die Isolierung soweit zurück bzw. wird je nach Eigenschaft der Isolierung soweit entfernt, daß durch Druckausübung im Verbindungsbereich auf den Kontaktpartner dieser mit dem elektrischen Leiter kontaktiert wird. Die Druckausübung erfolgt über die Elektroden oder durch zusätzliche Werkzeuge, wodurch durch das Zusammenpressen der Elektroden bei weiterer dosierter Stromzuführung die Isolierung verdrängt wird und durch eine gegebenenfalls zusätzlich zum Preßvorgang ausgeführte Schweißung, insbesondere eine Widerstandsschweißung, eine dauerhafte metallische Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter und dem Kontaktpartner entsteht.
Zur sicheren Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter und dem Kontaktpartner kann besonders bei dicken Isolierungen daran gedacht werden, diese teilweise zu entfernen, jedoch in einer Art und Weise, daß ein Schutz der einzelnen elektrischen Leiter (insbesondere zum Verhindern von Aufspleißungen) weiterhin erhalten bleibt. Zu diesem Zweck wird beispielsweise im Endbereich des elektrischen Leiters die Isolierung radial umlaufend in einem gewissen Abstand vom Leiterende durchtrennt und durch Bewegung des abgetrennten Teiles in Richtung des Leiterendes der elektrische Leiter in einem Zwischenbereich freigelegt. Dabei erfolgt eine Bewegung des abgetrennten Teiles der Isolierung nur so weit weg von dem verbleibenden Teil der Isolierung, daß der Zwischenbereich mit dem freigelegten elektrischen Leiter entsteht. Das heißt, daß der abgetrennte Teil der Isolierung sich weiterhin im Verbindungsbereich auf dem Leiterende befindet. Die elektrische Verbindung kann dann durch den Preßvorgang, gegebenenfalls unter zusätzlicher Ausführung des Schweißvorganges, wie schon beschrieben, erfolgen, um die dauerhafte elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter und dem Kontaktpartner herzustellen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, auf das diese jedoch nicht beschränkt ist, ist im folgenden beschrieben und anhand der Figuren erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 Vorbereitung der Leitung und des Kontaktpartners,
Fig. 2 Erwärmung des Kontaktpartners durch Stromzuführung,
Fig. 3 Herstellung einer dauerhaften elektrischen Verbindung durch Widerstandsschweißen,
Fig. 4 Freilegen des elektrischen Leiters in einem Zwischenbereich.
Fig. 1 zeigt eine einadrige Leitung 1, die einen elektrischen Leiter 2 (beispielsweise Draht oder Litze) aufweist. Dieser elektrische Leiter 2 ist von einer Isolierung 3 umgeben. Selbstverständlich können auch mehrere Leitungen 1 zu einem mehradrigen Kabel zusammengefaßt sein.
Ein Kontaktpartner (beispielsweise Buchse oder Stecker) ist mit der Bezugsziffer 4 versehen. Dieser Kontaktpartner 4 weist einen Verbindungsbereich 5 auf, der hier als rohrartiger Bereich 6 ausgeführt ist. Dieser rohrartige Bereich 6 weist einen Durchmesser auf, der mindestens genauso groß oder etwas größer ist als der Außendurchmesser der Leitung 1. Zur Herstellung der Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter 2 und dem Kontaktpartner 4 wird der Endbereich der nicht abisolierten Leitung 1 in Einführrichtung B in den rohrartigen Bereich 6 des Kontaktpartners 4 eingeführt.
Fig. 2 zeigt die Erwärmung des Kontaktpartners durch Stromzuführung. Um eine dauerhafte elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter 2 und dem Kontaktpartner 4 herzustellen, werden im Verbindungsbereich 5 Elektroden 7 angelegt, die den nicht abisolierten Endbereich des elektrischen Leiters 2, der bis in den Bereich einer Kante 8 in den rohrartigen Bereich 6 eingeführten Leitung 1 erwärmt, um ein Anschmelzen der Isolierung 3 zu realisieren.
Fig. 3 zeigt die Herstellung einer dauerhaften elektrischen Verbindung durch einen Preß- und gegebenenfalls Schweißvorgang. Nachdem die Isolierung 3 angeschmolzen worden ist, wird in Richtung der Längsachse der Leitung 1 über die Elektroden 7 (oder zusätzlich zu den Elektroden 7) ein Druck D ausgeübt. Durch dieses Zusammenpressen der Elektroden 7 bei weiterer dosierter Stromzuführung wird die Isolierung 3 verdrängt. Dies kann so weit erfolgen, daß der Kontaktpartner 4 im Verbindungsbereich 5 in Anlage kommt zu dem elektrischen Liter 2, so daß dadurch die elektrische Verbindung hergestellt wird. Zusätzlich kann auch ein Schweißvorgang, insbesondere auch über die Elektroden 7, durchgeführt werden, bei dem es sich insbesondere um eine Widerstandsschweißung handelt. Dadurch wird eine besonders dauerhafte und zuverlässige metallische und damit elektrische Verbindung zwischen dem Leiter 2 und dem Kontaktpartner 4 erreicht.
Fig. 4 zeigt noch, daß durch radiales Auftrennen der Isolierung 3 in einem Zwischenbereich 9 der elektrische Leiter 2 freigelegt werden kann. Der abgetrennte Teil der Isolierung 3 verbleibt als eine Art Hülse auf dem elektrischen Leiter 2 und verhindert gerade bei Litzen deren Aufspleißung. Durch den schon beschriebenen Preßvorgang und gegebenenfalls Schweißvorgang über die Elektroden 7 kann dann die zuverlässige Verbindung zwischen dem Kontaktpartner 4 und dem elektrischen Leiter 2 hergestellt werden.

Claims

1. Verfahren zum Anschließen von Leitungen an Kontaktpartner, insbesondere mehrpolige Steckverbinder, wobei die Leitung zumindest einen elektrischen Leiter mit einer Isolierung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht abisoliertes Ende des elektrischen Leiters mit dem Kontaktpartner in Verbindung gebracht, der Verbindungsbereich erwärmt und anschließend zusammengepreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht abisolierte Ende in einen rohrartig geformten Bereich des Kontaktpartners eingeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsbereich an gegenüberliegenden Seiten durch Stromzuführung über Elektroden erwärmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schweißverbindung zusätzlich zum Preßvorgang im Verbindungsbereich ausgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter im Verbindungsbereich vor dem Verbinden in einem Zwischenbereich freigelegt wird.