DE2758913A1

DE2758913A1 - Verfahren zur herstellung von elektrischen stapelkondensatoren

Info

Publication number: DE2758913A1
Application number: DE19772758913
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Utner; Harald Ing Grad Vetter; Gerhart Dipl Ing Vilsmeier
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1977-12-30
Filing date: 1977-12-30
Publication date: 1979-07-05
Also published as: DE2758913C2; SE7813320L; US4250604A; FI784056A; IT7831128A0; GB2011717A; FR2413769A1; BR7808595A; ES476424A1; IT1101317B; SE431695B; GB2011717B; FR2413769B3

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT * Unser Zeichen Berlin und München VPA 77 P 1 18 7

Verfahren zur Herstellung von elektrischen Stapelkondensatoren

Die vorliegende Irfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Stapelkondensatoren, bei dem zumindest ein metallisiertes Kunststoffband von der mehrfachen Breite des herzustellenden Kondensators derart zu einem Faltstrang gefaltet wird, daß die Falten in der Längsrichtung des Kunststoffbandes verlaufen, wobei dieser Faltstrang zumindest zwei Kondensatorbeläge und ein dazwischenliegendes Dielektrikum enthält, bei dem dieser Faltstrang durch zumindest ein Hesser in Faltstrangabschnitte von der Länge eines Einzelkondensators zertrennt, im Bereich der Falten stirnkontaktiert und mit äußeren Anschlüssen versehen wird.

Ein derartiger Kondensator ist aus der US-PS 2 882 586 bekannt. Gemäß dieser Patentschrift wird der Faltstrang schrittweise vorwärt sbewegt. Verschiedene Verfahrensschritte machen dort relativ lange Anhaltezeiten erforderlich. Insbesondere ist dies ein Verschweißen im Bereich von metallfreien Streifen zwischen den einzelnen, später abzutrennenden Faltstrangabschnitten, eine Verfestigung des Faltstranges durch Druck und Wärme, und schließlich ein Abtrennvorgang mittels Messern. Die Zelt, die für diese Fertigungsschritte erforderlich ist, ist beim Stand der Technik relativ lang, da dort ein Faltstrang bereits alle für einen Kondensator erforderlichen Schichten enthält, also relativ dick und großflächig ausgebildet ist. Außerdem muß der abgetrennte FaIt-

Mhs 1 Zl / 6.12.1977

909827/0440

- *- 77P I 187 BRO

strangabschnitt nach dem Stand der Technik bereits die für den Gebrauch des Kondensators erforderliche Festigkeit aufweisen.

Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, insbesondere die Längsfaltung kontinuierlich ablaufen zu lassen und die Haltezeiten bei den folgenden Fertigungsschritten wesentlich zu verkürzen oder ganz entfallen zu lassen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß der Faltstrang weniger Lagen enthält als im fertigen Kondensator erforderlich sind, daß die Faltstrangabschnitte übereinandergestapelt werden und daß diese Stapel verfestigt und stirnkontaktiert werden.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß sich der relativ dünne, in der Regel nur einen kleinen Bruchteil der Kondensatordicke aufweisende Faltstrang sehr schnell und leicht durch ein Messer in Faltstrangabschnitte zertrennen läßt und daß die für die Weiterverarbeitung erforderliche Verfestigung des Faltstranges bereits durch den Schneidvorgang erreicht wird. Die nach dem Stand der Technik hierfür erforderlichen zusätzlichen Arbeitsschritte, nämlich das Verschweißen im Bereich von metallfreien Zonen am Rande der später abzutrennenden Faltstrangabschnitte und die Verfestigung mittels Druck und Wärme, werden eingespart. Außerdem kann nach dem vorgeschlagenen Verfahren mit nur einer Faltstrangdicke eine ganze Reihe von Kapazitätswerten hergestellt werden. Dadurch wird die Lagerhaltung und ggf. die Vorfertigung der Faltstränge wesentlich rationalisiert. Auch für die Herstellung großer Kapazitätswerte kann auf das an anderer Stelle vorgeschlagene diskontinuierliche Verfahren, nämlich ein Aufwickeln des Faltstranges auf ein Rad, um Mutterkondensatoren der erforderlichen Dicke zu bilden, vermieden werden. Die gestapelten FaItstrangabschnitte können verfestigt und stirnkontaktiert werden, ohne daß durch diese verhältnismäßig viel Zeit erfordernden Vorgänge die Herstellung des Faltstranges und die Zertrennung in FaItstrangabschnitte angehalten wer-

90 9 827/0440

- *- 77P 1 187 BRO

den müssen. So wird eine hohe Fertigungsgeschwindigkeit erreicht.

Die Fertigungsgeschwindigkeit wird vorteilhaft dadurch weiter gesteigert, daß zwei oder mehr FaItstrangabschnitte durch eine entsprechende Zahl von Messern gleichzeitig abgetrennt werden, daß während des Abtrennens der Faltvorgang weiterläuft und daß der entstehende Faltstrang vor den Messern in Form einer losen Schlaufe geführt ist, deren Länge veränderlich ist. Durch diese lose Schlaufe ist es möglich, die Herstellung des Faltstranges kontinuierlich weiterlaufen zu lassen, da das Ende des Faltstranges unabhängig von der Faltung während des Abtrennvorgangs kurzzeitig angehalten werden kann. Dieses kurzzeitige Anhalten des Endes des Faltstranges kann dadurch vermieden werden, daß 4er Faltstrang durch ein rotierendes Messerrad mit im wesentlichen radial angeordneten Messern zertrennt wird und daß die Geschwindigkeit der Messerschneiden in der Laufrichtung des Faltstranges dessen Laufgeschwindigkeit gleich ist.

Eine bessere Verfestigung der FaItstrangabschnitte wird erreicht, indem die Messer erwärmt werden und indem durch die erwärmten Messer die einzelnen Lagen des Kunststoffbandes im Bereich der Schnittkanten miteinander verschmolzen werden. Enthält der Faltstrang relativ dicke und steife Kondensatorfolien, so ist es vorteilhaft, daß das Kunststoffband zumindest einseitig mit Kleber beschichtet wird und daß die einzelnen Lagen eines Faltstranges und ggf. die übereinanderliegenden Faltstrangabschnitte durch Druck miteinander verklebt werden. Ein einfaches und sauberes Arbeiten ist bei diesem Verfahren dadurch erreicht, daß ein thermoplastischer, bei der Temperatur der Faltvorrichtung nicht klebender Kunststoff als Kleber aufgetragen wird und daß zur Verfestigung und Verklebung des Faltstranges bzw. der übereinanderliegenden Faltstrangabschnitte Druck und Wärme angewendet werden.

Für die Herstellung großer Kapazitätswerte ist es vorteilhaft, daß der Kleber nach dem Falten nur auf die Oberflächen des FaIt-

9O9827/0U0

- if - 77P 1 187 BRD

stranges aufgebracht und somit nur die FaItstrangabschnitte, nicht aber die einzelnen Lagen eines Faltstranges miteinander verklebt werden. Hohe Kapazitätswerte werden nämlich in der Regel aus dünnen Kondensatorfolien hergestellt, so daß die beim Abtrennen erzeugte Haftung für den einzelnen FaItstrangabschnitt wohl ausreicht, wegen der großen Fläche und Zahl der übereinander angeordneten Faltstrangabschnitte jedoch eine zusätzliche Verklebung dieser Faltstrangabschnitte untereinander vorteilhaft ist. Insbesondere bei großen Kapazitätswerten und bei besonders dünnen Kondensatorfolien würde durch eine Kleberschicht auf jeder einzelnen Lage der Kondensatorfolien die Volumenkapazität unerwünscht verkleinert.

Um eine gute gegenseitige Isolation der Beläge zu erreichen, wird vorteilhaft zwischen dem Mess&r und den Metallisierungen eine elektrische Spannung angelegt, welche geeignet ist, beim Schneidvorgang einen Randbereich der Beläge zu zerstören.

Eine einfache und automatisierbare Ausführungsform des Verfahrens ist gegeben, indem die Faltstrangabschnitte auf eine nichtmetallisierte Transportfolie aus Kunststoff gestapelt werden, indem diese Transportfolie die Stapel den übrigen Fertigungsschritten zuführt und indem nach der Kontaktierung eine zweite nichtmetallisierte Kunststoffolie auf die Stapel gelegt und mit der Transportfolie verschweißt wird.

Eine weitere einfache Fertigungsmöglichkeit und eine stabile Ausführungsform der Kondensatoren wird erreicht, indem die Faltstrangabschnitte in Kontaktierungsklammern so eingelegt werden, daß die Kontaktierungsklammern die Faltkanten umfassen, daß diese Kontaktierungsklammern im Bereich der Faltkanten Ausnehmungen aufweisen und daß in diesen Ausnehmungen eine elektrisch leitende Verbindung zu jeweils einem Belag hergestellt wird. Dies wird vorteilhaft dadurch verwirklicht, daß die Faltstrangabschnitte durch einen Schwingförderer senkrecht auf die Faltkanten gestellt und in eine U-förmige, einstückig mit einem

90-9827/0440

- ? - 77P 1 187 BRO

Transportband aus Metall verbundene Kontaktierungsklammer stehend eingebracht werden, daß eine mit einem zweiten Transportband einstückig verbundene zweite Kontaktierungsklammer über den so entstandenen Stapel von Faltstrangabschnitten geschoben wird, daß der Faltkondensator durch Druck und ggf. Wärme verfestigt, durch ein Metallspritzverfahren im Bereich der Ausnehmungen der Kontaktierungsklammern stirnkontaktiert und vom Transportband so abgetrennt wird, daß Teile des Transportbandes als äußere Anschlüsse an den Kontaktierungsklammern verbleiben.

Die FaItstrangabschnitte werden besonders sauber und rationell vom Faltstrang durch einen oder mehrere in Laufrichtung des Faltstranges hintereinander angeordnete Licht- oder Laserstrahlen abgetrennt, ohne daß dabei die Bewegung des Faltstranges unterbrochen wird. Bei diesem Verfahren kann eine gute Isolierung der Schnittkanten erreicht werden, indem mit einem oder mehreren Laserstrahlen zunächst neben den noch zu erzeugenden Schnittkanten metallfreie Streifen gebildet und dann die Faltstrangabschnitte abgetrennt werden.

Die zuletzt genannte Ausführungsform des Verfahrens ermöglicht es, daß zunächst die Belagsflächen eines Faltstrangabschnittes durch einen Laserstrahl abgetrennt, daß die Kapazität der Belagsflächen gemessen und daß die Breite des metallfreien Streifens gemäß dieser Messung automatisch so eingestellt wird, daß der Kapazitätswert des Kondensators auf den gewünschten Wert gebracht wird.

Eine Einengung der Kapazitätstoleranz der Bauelemente wird erreicht, indem die Kapazität eines Faltstrangabschnittes so gemessen und die Länge der Faltstrangabschnitte gemäß dieser Messung automatisch so eingestellt wird, daß der Kapazitätswert des Kondensators im zulässigen Toleranzbereich liegt.

Die Erfindung wird nun anhand von zwei Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens anhand einer schematisch teilweise gebrochen dargestellten

909827/04 40

ΊΟ

-er- 77Ρ 1 187 8RO

Vorrichtung;

Fig. 2 zeigt die nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgte Halterung des Stapelkondensators in einem Transportband, in teilweise gebrochener Ansicht.

Ein Faltstrang 1 wird durch Paare von Antriebsrädern 2 bzw. 3 in einer losen Schlaufe 4 geführt. Ein Messer 5, welches sich in Pfeilrichtung A bewegt, trennt von dem Faltstrang 1 Faltstrangabschnitte 6 ab, während die Antriebsrollen 3 den Vorschub des Faltstranges 1 kurzzeitig stoppen. Während dieses Stoppens laufen die Antriebsrollen 2 weiter, so daß sich die lose geführte Schlaufe 4 vergrößert. Nach dem Abtrennen des FaIt strangabschnitt es 6 schieben die Antriebsräder 3 den Faltstrang schneller vorwärts als die Antriebsräder 2, so daß die lose geführte Schlaufe 4 im Mittelwert gleich groß bleibt. Die FaItstrangabschnitte 6 werden auf einem nichtmetall!sierten Transportband 7 aus Kunststoff gestapelt. Dieses Transportband läuit schrittweise in Pfeilrichtung B über eine Rolle 8 und Gleitflächen 9. Die schrittweise Bewegung des Transportbandes erfolgt durch eine nichtdargestellte Antriebsvorrichtung, die beispielsweise an den fertigen Kondensatoren 10 angreift.

Die Faltstrangabschnitte 6 werden durch einen Stempel 11 verfestigt, welcher in Richtung C die Faltstrangabschnitte 6 gegen ein Widerlager 12 preßt. Der Stempel 11 und das Widerlager 12 können vorteilhafterweise erhitzt werden, um die Verfestigung des aus Faltstrangabschnitten 6 gebildeten Stapels 13 zu bewirken. Der Stapel 13 wird durch Scho op strahl en 14 auf beiden Seiten vollständig mit Spritzmetallschichten bedeckt. Der beschoopte Stapel 13 wird nun mit einer nichtmetallisierten Kunststoffolie 15 bedeckt, welche über eine Rolle 16 zugeführt wird. Die nichtmetallisierte Kunststoffolie 15 wird durch erwärmte Stempel 17, welche sich in den Pfeilrichtungen D bzw. E bewegen, mit dem Transportband 7 verschweißt. Hinter den Stempeln 17 entsteht der fertig umhüllte Kondensator 10. Dieser

9Θ9827/0440

bleibt mit den vorher oder nachher hergestellten Kondensatoren über die nichtmetallisierten Kunststoffolien 7,15 verbunden. Er kann ggf. erst beim Verbraucher durch ein Durchschneiden der nichtmetallisierten Kunststoffolien 7,15 abgetrennt werden. Bei Bedarf können auf die Schoopschichten, die auch am fertigen Kondensator 10 zugänglich sind, Anschlußdrähte aufgeschweißt oder aufgelötet werden.

In Fig. 2 ist ein Stapel 18 von senkrecht stehenden FaItstrangabschnitten zwischen zwei U-förmig gebogene, mit einem Transportband einstückig verbundene Klammern 19,29 eingebracht·. Die U-förmig gebogenen Klammern 19,29 weisen Ausnehmungen 20 im Bereich der Faltkanten auf. Im Bereich dieser Ausnehmungen 20 sind Spritzmetallschichten 21 nach dem Schoop'sehen Metallspritzverfahren aufgebracht. Diese Spritzmetallschichten 21 kontaktieren je einen Belag und stellen eine mechanisch feste und elektrisch leitende Verbindung zu den U-förmigen Klammern 19,29 her. Mit den U-förmigen Klammern 19,29 sind äußere Anschlußstreifen einstückig verbunden. Die einzelnen Kondensatoren können nach der Fertigung, ggf. auch erst beim Anwender, entlang den Trennlinien 23 voneinander so getrennt werden, daß die äußeren Anschlüsse 22 in der gewünschten Länge am entsprechenden Kondensator verbleiben.

So können beispielsweise sogenannte "Vorbeischleifungskondensatoren" für die Funkentstörung hergestellt werden, indem die Trennlinie 23 etwa in der Mitte zwischen zwei benachbarten Kondensatoren angeordnet wird. Vorbei Schleifungskondensatoren sind so aufgebaut, daß die Beläge möglichst induktivitätsarm mit der zu entstörenden Leitung verbunden werden können. Dies ist im vorliegenden Fall besonders vorteilhaft gewährleistet, da der Strom unmittelbar durch die Schoopschicht bzw. durch die U-förmigen Halteklammern 19,29 geführt wird.

Die Spritzmetallschichten 21 können das Transportgitter vollständig bedecken. Dies ist jedoch nicht erforderlich, es ge-

9&9827/0U0

PM 87 8RO

nügt vielmehr, wenn sie nur die Ausnehmungen und die angrenzenden Metallbereiche der U-förmigen Klammern 19,29 erfassen.

2 Figuren

16 Patentansprüche

90-9827/0440

Claims

-*- 77Pt 187 BRO

Patentansprüche

η Δ Verfahren zur Herstellung elektrischer Stapelkondensatoren, bei dem zumindest ein metallisiertes Kunststoffband von der mehrfachen Breite des herzustellenden Kondensators derart zu einem Faltstrang gefaltet wird, daß die Falten in der Längsrichtung des Kunststoffbandes verlaufen,wobei dieser Faltstrang zumindest zwei Kondensatorbeläge und ein dazwischenliegendes Dielektrikum enthält, bei dem dieser Faltstrang durch zumindest ein Messer in FaItstrangabschnitte von der Länge eines Kondensators zertrennt, im Bereich der Falten stirnkontaktiert und mit äußeren Anschlüssen versehen wird, dadurch gekennzeichnet , daß der Faltstrang (1) weniger Lagen enthält als im Kondensator erforderlich sind, daß die Faltstrangabschnitte (6) nach dem Abtrennen übereinandergestapelt werden und daß diese Stapel (13) verfestigt und stirnkontaktiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Faltstrangabschnitte (6) durch eine entsprechende Zahl von Messern (5) gleichzeitig abgetrennt werden, daß während des Abtrennens der Faltvergang weiterläuft und daß der entstehende FaItstrang (1) vor den Messern (5) in Form einer losen Schlaufe (4) geführt wird, deren Länge veränderlich ist.
3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltstrang durch ein rotierendes Messerrad mit im wesentlichen radial angeordneten Messern zertrennt wird und daß die Geschwindigkeit der Messerschneiden in der Laufrichtung des Faltstranges dessen Laufgeschwindigkeit gleich 1st.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Messer erwärmt werden und daß durch die erwärmten Messer die einzelnen Lagen des Kunststoffbandes im Bereich der Schnittkanten miteinander verschmolzen werden.

909827/0440

WO»N INSPECTED

. η . 7?P Π 87 BRO
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffband zumindest eindetg mit Kleber beschichtet und daß die einzelnen Lagen des Faltstranges und ggf. der übereinanderliegenden FaItstrangabschnitte durch Druck miteinander verklebt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein thermoplastischer, bei der Temperatur der Faltvorrichtung nicht klebender Kunststoff als Kleber aufgetragen wird und daß zur Verfestigung und Verklebung des Faltstranges bzw. der übereinanderliegenden Faltstrangabschnitte Druck und Wärme angewendet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber nach dem Falten nur auf die Oberfläche des Faltstranges aufgebracht und somit nur die Faltstrangabschnitte, nicht aber die einzelnen Lagen eines Faltstranges miteinander verklebt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Messern und den Metallisierungen eine elektrische Spannung angelegt wird, welche geeignet ist, beim Schneidvorgang einen Randbereich der Beläge zu zerstören.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die FaItstrangabschnitte (6) auf eine nichtmetallisierte Transportfolie (7) aus Kunststoff gestapelt werden, daß diese Transportfolie (7) die Stapel (13) den übrigen Fertigungscchritten zuführt und daß nach der Kontaktierung eine zweite nichtmetall!sierte Kunststoffolie (15) auf die Stapel(i3) gelegt und mit der Transportfolie (7) verschweißt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltstrangabschnitte (6) in Kontakt!erungsklammern (19,29) so eingelegt werden, daß die Kontaktierungsklammern (19,29) die Faltkanten umfassen, daß diese Kontaktie-

909 827/0440

. ^ _ 77P 1187 BRD

rungsklammern (19,29) im Bereich der Faltkanten Ausnehmungen (20) aufweisen und daß in diesen Ausnehmungen (20) eine elektrisch leitende Verbindung zu Jeweils einem Belag hergestellt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltstrangabschnitte (6) durch einen Schwingförderer senkrecht auf die Faltkanten gestellt und in eine U-förmige Kontaktierungsklammer (19) stehend eingebracht werden, daß eine mit einem zweiten Transportband einstückig verbundene zweite Kontaktierung sklammer (29) auf den so entstandenen Stapel (18) von FaItstrangabschnitten (6) geschoben wird, daß der Faltkondensator durch Druck und ggf. Wärme verfestigt, durch ein Metallspritzverfahren im Bereich der Ausnehmungen (20) der Kontakt!erungsklammern (19,29) stirnkontaktiert und vom Transportband so abgetrennt wird, daß Teile des Transportbandes als äußere Anschlüsse (22) an den Kontaktierungsklammern (19» 29) verbleiben.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die FaItstrangabschnitte (6) durch einen oder mehrere in Laufrichtung des Faltstranges hintereinander angeordnete Licht- oder Laserstrahlen abgetrennt werden und daß dabei die Bewegung des Faltstranges (1) nicht unterbrochen wird.
13* Verfahren nach Anspruch 12,, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem oder mehreren Laserstrahlen zunächst neben den noch zu erzeugenden Schnittkanten metallfreie Streifen gebildet und dann die Faltstrangabschnitte abgetrennt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Belagsflächen eines Faltstrangabschnittes durch einen Laserstrahl abgetrennt, daß die Kapazität der Belagsflächen gemessen und daß die Breite des metallfreien Streifens gemäß dieser Messung automatisch so eingestellt wird, daß der Kapazltfitswert des Kondensators auf den gewünschten Wert gebracht wird.

909827/OUO

- 1* - 77P 1 187 BRD
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität eines Faltstrangabschnittes gemessen und daß die Länge der Faltstrangabschnitte gemäß
dieser Messung automatisch so eingestellt wird, daß der Kapazitätswert des Kondensators im zulässigen Toleranzbereich liegt.
16. Nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11 hergestellter Kondensator, dadurch gekennzeichnet, daß das
Transportband für den Einsatz des Kondensators als sogenannter VorbeiSchleifungskondensator für die Funkentstörung zumindest einseitig etwa in der Mitte zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kondensatoren durchtrennt ist.

0-9 827/0440