DE3819764C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Isolierung kurzer Kabelabschnitte, insbesondere im Bereich von Kabelverbindun­ gen, durch Umhüllen mit Isolierband, welches mittels Ultraschall zu einer in sich geschlossenen ring­ förmigen Manschette verschweißt und neben der Schweißnaht vom Vorrat abgetrennt wird. Die Erfindung bezieht sich wei­ terhin auf Vorrichtungen zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Mit der zunehmenden Verbreitung elektrischer Antriebe und Einrichtungen, z. B. in Fahrzeugen und Maschinen, sowie der zugehörigen komplizierten Steuerungen nimmt auch der Umfang der Verkabelung zu. Es müssen vielfach sog. Kabel­ bäume mit einer großen Zahl von Kabelverbindungen herge­ stellt werden. Dies geschieht bisher meistens noch so, daß die Knotenstelle mit einer Hülse vercrimpt wird. Es ist daneben aber auch bekannt, die Kabel an den Knoten durch Ultraschallschweißen zu verbinden, vergl. z. B. DE-PS 31 51 151. Dieses Verfahren ist in der Serienproduktion, z. B. im Kraftfahrzeugbau, wesentlich kostengünstiger als die Herstellung von Hülsenverbindungen. Es führt zu Kabel­ knoten, die auf Zug hoch belastbar sind, aber beim Ausein­ anderspreizen der miteinander verschweißten Kabel, wie dies beim sog. Peeltest geschieht, verhältnismäßig leicht zu tren­ nen. Daher sind insbesondere sog. Endknoten gefährdet, bei denen die freien Enden der miteinander verschweißten Kabel in dieselbe Richtung weisen. Gerade solche Endknoten kommen in der Praxis besonders häufig vor.

Dem genannten Mangel der ultraschallgeschweißten Kabelkno­ ten kann in bekannter Weise durch eine sehr feste isolieren­ de Umhüllung begegnet werden. Es ist in diesem Zusammen­ hang als gattungsgemäßes Verfahren bekannt, auch hierfür das Ultraschallschweiß­ verfahren einzusetzen. Dabei ist man bisher so vorgegangen, wie es schematisch in Fig. 11 gezeigt ist. Es wurden zwei Isolierbandstreifen 10, 12 von zwei Vorratsrollen 14 bzw. 16 abgezogen und in paralleler Lage übereinander durch eine in Längsrichtung verschiebliche Klemmvorrichtung 13 ab­ schnittweise einem aus Sonotrode 20 und Amboß 22 bestehen­ den Ultraschall-Schweißwerkzeug zugeführt. Nachdem eine Bedienungsperson das Kabel mit der zu isolierenden Knoten­ stelle in das Werkzeug 20, 22 eingelegt hat, wird der Schweißvorgang ausgelöst, bei dem die Sonotrode 20 gegen den Amboß 22 vorfährt, wobei auf gegenüberliegenden Seiten des Kabels die beiden Isolierbandstreifen 10, 12 zu einer ringförmigen Manschette miteinander verschweißt werden. Weil bei diesem Vorgang auch die neu gebildeten Enden der Isolierbandstreifen 10, 12 miteinander verschweißen, ist eine weitere in Längsrichtung verschiebliche Klemmeinrich­ tung 24 vorhanden, welche die freien Enden der Isolierband­ streifen 10, 12 um ein bestimmtes Maß vom Schweißwerkzeug 20, 22 zurückzieht, wobei die Schweißverbindung am Banden­ de durch ein in Fig. 12 gezeigtes, neben dem Schweißwerkzeug 20, 22 zwischen den Isolierbandstreifen 10 und 12 angeordne­ tes Messer 26 aufgetrennt wird.

Wenn die Sonotrode 20 und der Amboß 22 mit im Querschnitt im wesentlichen halbkreisförmigen Aufnahmerinnen für das Kabel ausgebildet sind, wie dies in Fig. 12 gezeigt ist, können mit einem solchen Werkzeug jeweils nur Kabel eines ganz bestimmten, zum Radius der rinnenförmigen Aufnahmen in den Werkzeugteilen 20, 22 passenden Durchmessers mit einer festsitzenden Isolierbandmanschette umhüllt werden. Es ist deshalb auch schon gemäß Fig. 12A bekannt, eine Sono­ trode 20′ und einen Amboß 22′ auf gegenüberliegenden Seiten des zu isolierenden Kabels jeweils mit einer einzigen Schweißkante auszubilden. Dann kann durch Verschiebung des Ambosses 22 quer zur Vorschubrichtung der Sonotrode 20 eine Anpassung an unterschiedliche Kabeldurchmesser erfolgen. Da sich jedoch die Höhe der Schweißkanten an den beiden Werkzeugteilen 20, 22 nach dem größten vorkommenden Kabel­ durchmesser richtet, kann bei allen demgegenüber kleineren Kabeldurchmessern keine Verschweißung bzw. Verklebung zwi­ schen den Isolierbändern 10, 12 und den metallischen oder bereits vorhandenen isolierenden Teilen des Kabels statt­ finden, d. h. die hergestellte isolierende Manschette sitzt verhältnismäßig lose und ggf. sogar verschieblich auf dem Kabelknoten und kann weder das schädliche Auseinandersprei­ zen der Kabel noch das Eindringen von Feuchtigkeit verhin­ dern.

Der geschilderte Stand der Technik hat darüber hinaus weitere so gravierende Nachteile, daß er trotz des drängenden Bedarfs wegen der fertigungstechnischen Vorteile der Herstellung von Kabel­ knoten durch Ultraschallschweißen in der Praxis keine Ver­ breitung gefunden hat. Da ist zunächst der Nachteil, daß jedes Mal, wenn Kabel anderer Stärke isoliert werden sol­ len, das notwendigerweise zum Durchmesser passend zu wählen­ de Schweißwerkzeug nach Fig. 12 ausgewechselt werden muß. Ein weiterer Mangel besteht darin, daß es großer Aufmerk­ samkeit bedarf, das Kabel vor dem Schweißvorgang richtig in dem genau passenden Schweißwerkzeug zu positionieren. Vor allem bei Litzen geraten einzelne Drähte leicht außer­ halb des Schweißwerkzeugs und führen zu Ausschuß. Ein zu­ sätzliches Erschwernis des Problems der Positionierung des Kabels im Schweißwerkzeug resultierte daraus, daß wegen der durch die Werkzeugform bedingten Genauigkeit praktisch nur das Einlegen von Hand in Frage kam. Wegen der Gefahr der Verletzung der Finger im Schweißwerkzeug muß aber anderer­ seits das Auslösen des Schweißvorgangs durch Zweihandbedie­ nung gefordert werden. Es ist verständlich, daß unter die­ sen Bedingungen jedes Kabel vorsichtig und sorgfältig in das Schweißwerkzeug eingelegt werden mußte, damit es sich nach dem zum Drücken der Bedienungsknöpfe der Maschine not­ wendigen Loslassen nicht wieder verlagerte, und daß dieser gesamte Vorgang für eine rationelle Serienfertigung zuviel Zeit kostet.

Auch die bekannte Vorrichtung hat über die bereits genann­ ten Fehler der Schweißwerkzeuge gemäß Fig. 12 und 12a hinaus weitere Mängel. Die Benutzung von zwei parallelen Isolier­ bändern macht nach jedem Schweißvorgang deren Trennung mit einem Messer notwendig. Mehrkomponenten-Isolierbänder mit einer Innenschicht in Form eines verlaufenden Klebers wer­ den jedoch von dem Messer nicht sauber getrennt, wodurch wiederum die genaue Positionierung des Kabels im Schweiß­ werkzeug beeinträchtigt wird. Die aus der parallelen Band­ führung resultierende Vorschubeinrichtung mit längsver­ schieblichen Klemmen funktioniert auch nicht einwandfrei, weil die Isolierbänder im Gegensatz zur Förderung zwischen Rollen beim Vorschieben in Führungen die Tendenz haben, zu verklemmen und sich zu verwerfen. Der störungsanfällige und notwendigerweise wegen Verletzungsgefahr eingekapselte Isolierbandvorschub ist nur nach dem Öffnen einer Verschluß­ klappe zugänglich, und dies wiederum bedingt jedesmal das Abschalten der Maschine.

Schließlich leidet die bekannte Vorrichtung gemäß Fig. 11 unter dem Mangel, daß sie sehr viel Platz beansprucht, weil sich in der einen Richtung der Isolierbandvorschub und in der anderen Richtung die Sonotrode und ihr Schwingungsan­ trieb erstrecken.

Ausgehend von dem geschilderten Stand der Technik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine zu dessen Durchführung geeignete Vorrichtung zu schaffen, welche eine wesentliche Vereinfachung und Beschleunigung der Isolierung von Kabelabschnitten sowie grundsätzlich ein besseres Arbeitsergebnis gewährleisten, und diese Auf­ gabe wird verfahrensmäßig dadurch gelöst, daß das Isolier­ band in Form einer zusammenhängenden Schlaufe um das Kabel geschlungen wird, indem das Ende des Isolierbands von einer Seite einer Kabelaufnahme aus zur anderen Seite vorgeschoben und dann in einem Zug um das Kabel herum zur ersten Seite zurückgebogen und in eine Klemmstel­ lung gedrückt wird, und dann das freie Ende der Schlaufe gegen de­ ren Anfang geschweißt wird.

Das neue Verfahren bietet den Vorteil, daß zu seiner Durch­ führung nur ein einziges Isolierband eingesetzt und vorge­ schoben zu werden braucht. Damit entfällt auch das Problem, zwei miteinander verschweißte Bänder wieder sauber trennen zu müssen. Gleichzeitig ergibt sich der weitere Vorteil, daß eine bis auf eine einzige Längsschweißnaht das Kabel umschließende Isolierbandschlaufe mehr Sicherheit gegen Fertigungsfehler bietet als eine Isolierung mit zwei gegen­ überliegenden Schweißnähten.

Aus der DE-PS 35 37 167 ist es zwar bekannt, ein Isolier­ band mit einem einseitig aufgetragenen, als Heißkleber fun­ gierenden Material mit niedrigerer Schmelztemperatur um das Kabel herum zu winden. Es wird dann jedoch das Isolierband nur verklebt, nicht aber durch eine einzige Schweißnaht zu einer in sich geschlossenen Manschette ver­ schweißt, die das Auseinanderspreizen der Kabelenden verhin­ dern kann.

In einer in der Praxis bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung erfolgt das Zurückbiegen und Einklemmen des freien Kabelendes durch Bewegung des einen Teils des Schweißwerkzeugs.

Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem das Isolierband vor dem Schweißen zu einer Schlaufe geformt wird, bietet im Gegensatz zum Stand der Technik die weitere vorteilhafte Möglichkeit, daß die Schlaufe durch eine auf ihre Enden ausgeübte Zugkraft gestrafft werden kann, während das Kabel durch das Schweißwerkzeug radial gehalten wird. Man er­ reicht auf diese Weise einen wesentlich festeren Sitz der isolierenden Manschette, selbst wenn sie aus einem Einkom­ ponentenband besteht, auf einem Kabelknoten, der dadurch besser gegen Auseinanderspreizen der verbundenen Kabel ge­ schützt wird.

Das beim Schweißvorgang neben der Schweißnaht abgetrennte freie Ende der Schlaufe, welches in diesem Stadium des Ver­ fahrens immer noch geklemmt gehalten wird, kann in einfa­ cher Weise, und ohne daß es hierzu eines Messers bedarf, durch eine Zugkraft von dem freien Ende der nächstfolgenden Schlaufe weggezogen werden. Die Sauberkeit der Abrißstelle spielt weder für den weiteren Bandvorschub noch das Einle­ gen des Kabels in das Schweißwerkzeug eine Rolle.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird die Schweißnaht auf der Unterseite des hori­ zontal gehaltenen Kabels erzeugt. Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß das jeweils abgetrennte und abgezogene äußer­ ste Kabelende nach unten aus der Schweißvorrichtung heraus­ fallen kann.

Ebenfalls Vorteile für die Maschinenkonstruktion ergeben sich aus dem weiteren Vorschlag zur Ausgestaltung der Er­ findung, das Isolierband parallel zur Längs­ achse, d. h. zur Vorschubrichtung der Sonotrode zu deren vorderen Ende hin vorzuschieben. Allein durch diese zweck­ mäßige Wahl der Bewegungsrichtung des Isolierbands kann die gesamte Vorrichtung wesentlich verkleinert und kosten­ günstiger hergestellt werden.

Um Endknoten nicht nur am Umfang des Kabels, sondern auch endseitig zu isolieren, sieht eine weitere Verfahrensvarian­ te vor, daß bei der Isolierung eines freien Kabelendes zu­ nächst eine darüber hinaus vorstehende Manschette ge­ schweißt wird und dann deren überstehendes Ende durch eine Quernaht abgeschlossen wird. Man kann auf diese Weise Schrumpfkappen gemäß EP-A 00 46 027 ersetzen, deren Herstellung und Montage wesentlich teurer sind.

Eine zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens geeig­ nete Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißwerkzeug nur auf einer Seite eines darin eingelegten Kabels mit einer Schweißkante für eine Längsnaht ausgebil­ det ist und die Führungseinrichtung für das Isolierband im Bereich des Schweißwerkzeugs Umlenkglieder aufweist, durch welche das freie Ende des Isolierbands um das Kabel herum biegbar ist. Bei dieser Vorrichtung kann das Einlegen des Kabels dadurch erleichtert werden, daß die Bearbeitungs­ stellung des Kabels im Schweißwerkzeug durch das Ende eines Schlitzes im Maschinengehäuse bestimmt ist, welcher sich in Längsrichtung der Sonotrode zu deren äußeren Ende hin erstreckt und in welchen das Kabel in Querlage einführbar ist, während der Amboß aus dem Bereich des Schlitzes zurück­ gezogen oder herausgeschwenkt ist.

Ebenfalls der Vereinfachung der Bedienung und der Zuver­ lässigkeit der Umhüllung des Kabels mit Isolierband dient der weitere Vorschlag zur Ausgestaltung der Erfindung, daß zu der Führungseinrichtung für das Isolierband eine auf der einen Seite des Schlitzes verschwenkbar gelagerte Klap­ pe gehört, welche sich beim Einführen des Kabels in den Schlitz schräg nach innen weisend durch diesen erstreckt und auf ihrer Außenseite das freie Ende des von der Vor­ schubeinrichtung quer zum Schlitz und schräg nach außen vorgeschobenen Isolierbands führt, während das Kabel im Schlitz unter der Klappe hindurchführbar ist.

Nachdem vorstehend im Zusammenhang mit dem Stand der Tech­ nik bereits auf die Fig. 11, 12 und 12a näher eingegangen worden ist, werden nachstehend anhand der weiteren Zeich­ nungsfiguren Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des geöff­ neten Schweißwerkzeugs und eines Teils einer Vorschubeinrichtung beim Vorschie­ ben von Isolierband zwischen die Teile des Schweißwerkzeugs;

Fig. 2 die Teile nach Fig. 1 beim Einführen eines zu isolierenden Kabels in das Schweißwerkzeug;

Fig. 3 die Teile nach Fig. 1 und 2 beim Schlie­ ßen des Schweißwerkzeugs;

Fig. 4 die Teile nach Fig. 1 bis 3 während des Schweißvorgangs;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Schweißwerkzeugs mit einer Einrichtung zum Schweißen einer Quernaht im über­ stehenden Bereich der Isolierung eines Kabelendes;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer Schweißvorrichtung mit einem verschwenk­ bar gelagerten Amboß in geöffneter Stellung;

Fig. 7 die Schweißvorrichtung nach Fig. 6 in geschlossener Stellung;

Fig. 8 die Schweißvorrichtung nach Fig. 6 und 7 während des Schweißvorgangs;

Fig. 9 und 10 Ansichten entsprechend Fig. 6 und 8 einer nochmals abgewandelten Schweiß­ vorrichtung.

Bevor auf die Einzelheiten der in der Zeichnung gezeigten Vorrichtungen näher eingegangen wird, sei vorausgeschickt, daß die massiven Körper teilweise wie Glaskörper darge­ stellt sind, um auch solche für das Verständnis wichtigen Kanten zu zeigen, die sonst verdeckt wären.

Das in Fig. 1 gezeigte Ultraschall-Schweißwerkzeug besteht aus einer Sonotrode 30 und einem mehrteiligen Amboß 32. Die Sonotrode 30 ist in bekannter Weise mit einem Ultra­ schall-Schwingungserzeuger verbunden, der sich mit Bezug auf Fig. 1 nach rechts an sie anschließt. Zum Schweißvor­ gang wird die Sonotrode 30 aus der in Fig. 1 gezeigten zu­ rückgezogenen Stellung gemäß dem eingetragenen Doppelpfeil 34 nach links vorgeschoben und danach wieder in die Aus­ gangsstellung zurückgezogen.

Der mehrteilige Amboß 32 nimmt in der geöffneten Stellung des Schweißwerkzeugs die in Fig. 1 gezeigte, nach oben zu­ rückgezogene Stellung ein und wird nach dem Einlegen eines Kabels zum Schweißen der aufgebrachten isolierenden Man­ schette in Richtung des Doppelpfeils 36 nach unten gescho­ ben, um nach dem Schweißvorgang wieder nach oben zurückge­ zogen zu werden. In dieser zurückgezogenen Ausgangsstellung gibt der Amboß 32 einen in Fig. 1 angedeuteten Führungs­ schlitz 38 in dem äußeren Gehäuse der Schweißvorrichtung frei, welches die Sonotrode 30 und den Amboß 32 aufnimmt. Nunmehr kann von der dem Amboß 32 gegenüberliegenden Seite des Schlitzes 38 aus, d. h. von unten, durch ein Paar zu­ sammenwirkender Vorschubrollen 40, 42 das freie Ende eines Isolierbands 44 schräg nach oben und außen über den Schlitz hinweg vorgeschoben werden. Das Isolierband 44 wird durch nicht gezeigte weitere Förder- und/oder Führungsrollen von einer ebenfalls nicht dargestellten Vorratsrolle abgezogen, die sich mit Bezug auf Fig. 1 weiter rechts befindet, so daß das Isolierband 44 durch die Vorschubeinrichtung im wesentlichen parallel zur Längsachse der Sonotrode, neben dieser und dem Schwingungserzeuger an die Schweißstelle herangeführt wird.

Zur Vorschub- und Führungseinrichtung für das Isolierband 44 gehört weiterhin eine bei 46 verschwenkbar gelagerte Klappe 48, deren Drehwinkelstellung so gesteuert ist, daß sie bei geöffnetem Schweißwerkzeug gemäß Fig. 1 die gezeig­ te Schräglage einnimmt, in welcher sie sich vom oberhalb des Schlitzes 38 befindlichen Schwenkpunkt bei 46 schräg nach innen und unten über den Schlitz hinweg erstreckt und dabei auf ihrer Oberseite das vorgeschobene freie Ende des Isolierbands 44 führt, so daß sich dieses nicht infolge der Schwerkraft von allein nach unten umbiegen kann.

Fig. 2 zeigt die Stellung der Teile beim Einführen eines Kabels 50 in den Schlitz 38. Während das Kabel 50 in der gezeigten Querlage von links nach rechts in den Schlitz 38 bis an dessen Ende, welches als Anschlag dient, eingeführt wird, stößt es gegen die Klappe 48, verschwenkt diese ein wenig nach oben und wird schließlich unter dem hinteren, freien Ende der Klappe 48 hindurchgeführt. Somit ist durch die Klappe 48 sichergestellt, daß das Kabel 50 im Schlitz 38 unter das verhältnismäßig weit überstehende freie Ende des Isolierbands 44 geführt wird, ohne daß es besonderer Aufmerksamkeit beim Einführen des Kabels 50 in den Schlitz 38 bedarf. Wenn das Kabel 50 seine Bearbeitungsstellung am inneren Ende des Schlitzes 38 erreicht hat, liegt es teilweise schon an dem Isolierband 44 an und hat dieses ein wenig zum Schlitzende hin mitgenommen, so daß das Iso­ lierband 44 bereits einen etwa halbkreisförmigen Bogen um das Kabel 50 an dem zu isolierenden Kabelknoten bildet.

Der Schlitz 38 kann so schmal sein, daß die Bedienungsper­ son nicht mit den Fingern hineingreifen und sich verletzen kann. Daher braucht keine Zweihandbedienung der Maschine vorgesehen zu werden, sondern die Bewegung der Werkzeug­ teile 30 und 32 kann entweder automatisch oder durch eine Lichtschranke ausgelöst werden, sobald das zu isolierende Kabel 50 bis an das hintere Ende des Schlitzes 38 einge­ führt worden ist, oder es kann auch eine Auslösung durch einen Fußschalter erfolgen. Daraufhin verschwenkt die Klap­ pe 38 gemäß Fig. 3 steil nach unten aus dem Bewegungsbe­ reich des Ambosses 32 heraus und dieser wird in Richtung des Pfeils 36 an dem Kabel 50 vorbei von oben nach unten über den Schlitz 38 hinweg soweit verfahren, bis sich die zusammenwirkenden Bereiche von Sonotrode 30 und Amboß 32 in der für den auszuführenden Schweißvorgang notwendigen Stellung fluchtend gegenüberstehen.

Wie aus dem Vergleich von Fig. 2 mit Fig. 3 hervorgeht, nimmt beim Absenken des Ambosses 32 eine an diesem gelager­ te Führungs- und Spannrolle 52 zunächst das freie Ende des Isolierbands 44 hinter dem Kabel 50 mit nach unten und klemmt es zwischen sich und einer unterhalb des Schlitzes 38 gelagerten Gegenrolle 54 ein. Letztere ist drehfest mit einem Zahnrad 56 verbunden, welches mit einem mit der Rolle 42 gekuppelten Zahnrad 58 in Eingriff steht. Wird nun die zur Vorschubeinrichtung gehörende Rolle 42 durch einen nicht gezeigten reversierbaren Antrieb in Rückwärtsrichtung angetrieben, so zieht einerseits das Rollenpaar 40, 42 und andererseits wegen der Zahnradverbindung 56, 58 das Rollen­ paar 52, 54 jeweils an einem Ende der um das Kabel 50 ge­ schlungenen Isolierbandschlaufe, so daß diese für den an­ schließend stattfindenden Schweißvorgang straff gezogen wird.

Bei der Bewegung der Sonotrode 30 nach links in die Schweiß­ position stößt zunächst eine sich unmittelbar neben dem Kabel in Richtung von dessen Längsachse erstreckende spitz­ winklige Schneidkante 60 auf einen Amboßteil 62, wobei durch die Wirkung des Ultraschalls eine Längsschweißnaht hergestellt wird, durch welche die straff um den Kabelkno­ ten geschlungene Isolierbandschlaufe zu einer ringförmig geschlossenen, isolierenden Manschette wird. Gleichzeitig wird durch die scharfe Schweißkante 60 im Zusammenwirken mit dem Zug der Rollenpaare 40, 42 und 52, 54 auf die Enden der verschweißten Isolierbandschlaufe das übrige Isolier­ band an der Schweißnaht von der ringförmig um das Kabel geschlossenen isolierenden Manschette abgetrennt, und die Rollen 52, 54 trennen auch den Materialabfall, der zuvor das äußerste freie Ende der Isolierbandschlaufe war, vom neuen freien Ende des Isolierbandvorrats 44. Damit das Spannrollenpaar 52, 54 den Materialabfall abwerfen kann, während die hierbei in Rückwärtsrichtung angetriebenen Vor­ schubrollen 40, 42 das freie Ende des Isolierbands 44 noch halten, ist mittels der Zahnräder 56, 58 die Übersetzung zwischen den beiden Rollenpaaren so gewählt, daß die Um­ fangsgeschwindigkeit der Spannrollen 52, 54 größer ist als die der Vorschubrollen 40, 42.

Nach der Herstellung der Längsschweißnaht mittels der Schweißkante 60 wird der Amboßteil 62 mittels eines nicht gezeigten angetriebenen Schiebers von der Sonotrode 30 weg, d. h. mit Bezug auf Fig. 3 nach links zurückgezogen, wie aus einem Vergleich von Fig. 3 mit Fig. 4 ersichtlich ist. Diese Rückzugsbewegung des Amboßteils 62 ermöglicht es der Sonotrode 30, aus der Stellung nach Fig. 3 weiter nach links in die Stellung nach Fig. 4 zu fahren.

In der in Fig. 4 dargestellten letzten Schweißposition wir­ ken zwei im Querschnitt im wesentlichen V-förmige Werkzeug­ teile auf das von der gerade zuvor gebildeten Isolierband­ manschette umschlossene Kabel 50 ein. Der hierbei wirksame Amboßteil ist mit 64 und der gegenüberliegende Teil der Sonotrode mit 66 bezeichnet. Beide genannten Werkzeugteile haben im gerundeten Scheitelbereich ihres V-förmigen Quer­ schnitts die Gestalt einer Aufnahmerinne für das mit Iso­ lierband 44 ummantelte Kabel 50, wobei der Radius der Run­ dung der Aufnahmerinnen dem größten zu verarbeitenden Ka­ belquerschnitt entspricht. Im Bereich der Schenkel des V-förmigen Querschnitts bestehen die Werkzeugteile 64 und 66 nur aus einzelnen Rippen bzw. Flügeln. Diese sind auf Seiten der Sonotrode 30 derart in Längsrichtung des Kabels 50 gegenüber den Rippen bzw. Flügeln des Amboßteils 64 ver­ setzt, daß die Rippen beider zusammenwirkender Werkzeugtei­ le 64, 66 in Kämmeingriff treten können oder, mit anderen Worten, die Werkzeugteile 64, 66 einander an den Flanken der Kabelaufnahmerinnen durchdringen können. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, daß die gerundeten Scheitelbereiche und die angrenzenden Rippen bzw. Flügel auch dann den zum Ultraschallschweißen erforderlichen Druck auf die äußere Umfangsfläche des von der Isolierbandman­ schette umschlossenen Kabels 50 ausüben können, wenn nicht der größte vorkommende Kabelquerschnitt, sondern ein sehr viel dünneres Kabel in das Schweißwerkzeug eingeführt wor­ den ist. Man braucht also innerhalb eines großen Durch­ messerbereichs von Kabeln die Schweißwerkzeuge nicht auszu­ wechseln. Diese können unabhängig vom Kabeldurchmesser aus­ reichende Anlage an der das Kabel umschließenden Isolier­ bandmanschette finden und je nach der Art der Materialien des Kabels, seiner von vornherein vorhandenen isolierenden Ummantelung und der in der vorstehend beschriebenen Weise aufgebrachten Isolierbandmanschette eine Verschweißung und/oder Verklebung der Materialschichten bewirken.

Nach der Verschweißung und/oder Verklebung des Kabels 50 und der aufgebrachten Isolierbandmanschette wird die Sono­ trode 30 wieder in Pfeilrichtung 34 nach rechts zurückgezo­ gen, und auch der Amboß 32 wird insgesamt wieder in die Ausgangsstellung nach Fig. 1 zurückgeführt. Dadurch wird der Schlitz 38 freigegeben, so daß das fertig isolierte Ka­ bel 50 nach links aus dem Schlitz 38 entnommen werden kann. Die Klappe 48 schwenkt in die Stellung nach Fig. 1 zurück, und anschließend kann mit dem Vorschub eines weite­ ren Abschnitts des Isolierbands 44 der nächste Arbeitszy­ klus beginnen.

Fig. 5 zeigt eine mit der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 4 weitgehend übereinstimmende Schweißvorrichtung, bei wel­ cher die bereits beschriebenen Einzelteile mit den oben angegebenen Bezugszeichen versehen sind. Auf die Darstel­ lung der Vorschub- und Spannrollen an der Unterseite des Werkzeugs wurde verzichtet, da auch insofern Übereinstim­ mung mit dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel be­ steht.

Die Besonderheit der Ausführung nach Fig. 5 ist ein weite­ rer Amboßteil 68, der in Längsrichtung des Kabels 50 neben dem Amboßteil 64 angeordnet und mittels eines nicht gezeig­ ten Schiebers in Pfeilrichtung 70 auf die Sonotrode 30 zu und von dieser zurückziehbar ist. Der senkrecht ausgerichte­ te, plattenförmige Amboßteil 68 wird bei sog. Kabelendkno­ ten zur Wirkung gebracht, nachdem aus dem Isolierband 44 mittels der Schweißkante 60 durch eine Längsschweißnaht eine ringförmige isolierende Manschette hergestellt worden ist und die Werkzeugteile 64 und 66 die in Fig. 4 gezeigte, am Kabel 50 anliegende Stellung einnehmen. Unabhängig da­ von, ob der Amboßteil 68 axial neben dem freien Kabelende 50 gegen die über das Kabelende hinaus vorstehende Isolier­ bandmanschette und die Sonotrode 30 genau zum Beginn des mit den Werkzeugteilen 64 und 66 ausgeführten Schweißvor­ gangs vorfährt oder etwas früher oder später, wird zwischen der Vorderkante des Amboßteils 68 und der Sonotrode 30 eine Querschweißnaht erzeugt, welche das sonst offene freie Ende des Kabelendknotens taschenförmig dicht abschließt und so­ mit erst vollständig isoliert.

Mit einem weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 und 7 wird veranschaulicht, daß der Amboß 32 nicht nur durch eine geradlinige Hubbewegung, sondern auch durch eine Schwenk­ bewegung nach oben aus dem Bereich des Schlitzes 38 zurück­ gezogen und in die Arbeitsstellung gemäß Fig. 7 gebracht werden kann. Die Schwenkachse des Ambosses ist mit 72 be­ zeichnet. Genauso wie zuvor durch die Hubbewegung des Am­ bosses wird auch durch die Schwenkbewegung das freie Ende des von den Vorschubrollen 40, 42 schräg nach oben über den Schlitz hinweg vorgeschobenen Isolierbands um das einge­ legte Kabel 50 herumgebogen und zwischen den Spannrollen 52, 54 eingeklemmt. Um zu vermeiden, daß das freie Ende des Isolierbands 44 sich schon vor dem Einführen des Kabels 50 in den Schlitz 38 von allein zu weit nach unten biegt, kann auch wieder eine Klappe 48 vorhanden sein, auf deren Darstellung in diesem Fall verzichtet wurde. Die Werkzeug­ teile 60 - 68 können ebenfalls wieder dieselbe Form haben wie bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis 5. Alter­ nativ kommt bei der Verarbeitung von Einkomponenten-Iso­ lierband aber auch die einfache in Fig. 6 und 7 gezeigte Form der Werkzeuge in Frage, bei welcher an der Sonotrode 30 lediglich eine Schweißkante 60 vorhanden ist, welche im Zusammenwirken mit einer Gegenfläche am Amboß nach dem Straffen der um das Kabel 50 geschlungenen Isolierband­ schlaufe lediglich eine Längsnaht erzeugt, welche die Schlaufe zu einer ringförmigen Manschette schließt. Es ver­ steht sich, daß die einfache Werkzeugform nach Fig. 6 und 7 auch bei der Schweißvorrichtung nach Fig. 1 bis 4 Anwen­ dung finden kann.

Die Ausführung nach Fig. 8 bietet zu der nach Fig. 6 und 7 dieselbe Ergänzung durch einen zusätzlichen Amboßteil 68 wie die Ergänzung der Ausführung nach Fig. 5 im Verhält­ nis zu der nach Fig. 1 bis 4, so daß auf die obigen Aus­ führungen zu Fig. 5 Bezug genommen werden kann. Man er­ kennt, daß die Erzeugung einer Querschweißnaht zur Abdich­ tung eines Kabelendknotens mittels des Amboßteils 68 unab­ hängig davon ist, ob Sonotrode 30 und Amboß 32 ansonsten nur für das Schweißen einer Längsnaht oder auch für die Verschweißung der Isolierbandmanschette mit dem Kabel am Umfang ausgelegt sind. Es ist weiterhin erkennbar, daß der neue Vorschlag, mittels eines gegen die Sonotrode 30 vor­ schiebbaren Amboßteils 68 eine Querschweißnaht zur taschen­ förmigen Isolierung von Kabelendknoten herzustellen, auch bei den herkömmlichen Ultraschall-Schweißvorrichtungen nach Fig. 11, 12 und 12a Anwendung finden kann, denn die Erzeugung der Querschweißnaht setzt nur die vorherige Erzeugung der ringförmigen Isolierbandmanschette voraus, unabhängig da­ von, ob diese einstückig aus einer Isolierbandschlaufe oder gemäß Fig. 11 aus zwei verschiedenen Isolierbändern zusam­ mengeschweißt worden ist.

Die in Fig. 9 und 10 dargestellte Schweißvorrichtung unter­ scheidet sich von der nach Fig. 6 und 7 nur dadurch, daß statt der Spannrollen 52, 54 Klemmstücke 74, 76 vorhanden sind. Sie entsprechen in ihrer Funktion den Spannrollen 52, 54, indem durch sie das äußerste Ende der um das Ka­ bel 50 gebogenen Isolierbandschlaufe eingeklemmt wird. Sie erlauben auch das Strammziehen der Isolierbandschlaufe durch Rückwärtsantrieb der Vorschubrollen 40, 42. Durch den von den Vorschubrollen 40, 42 in Rückwärtsrichtung aus­ geübten Zug auf das Isolierband 44 wird nach dem Schweißvor­ gang das zwischen den Klemmstücken 74, 76 gehaltene äußer­ ste Ende der vorigen Isolierbandschlaufe vom freien Ende des Isolierbandvorrats abgetrennt, wobei die obere scharfe Kante des Klemmstücks 76 fördernd mitwirkt. Wenn am Ende eines Arbeitszyklus der Amboß 32 wieder nach oben zurück­ schwenkt, kann der bis dahin zwischen Klemmstücken 74 und 76 gehaltene Materialabschnitt nach unten aus dem Werkzeug herausfallen oder ggf. auch herausgeblasen werden.

Allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die vorteilhafte Eigenschaft gemeinsam, daß beim Einführen des zu isolierenden Kabels 50 in den Schlitz 38 zu dessen Positionierung im Schweißwerkzeug keine besonders große Aufmerksamkeit erforderlich ist. Deshalb eignen sich das neue Verfahren und die zu dessen Durchführung vorgeschla­ genen Vorrichtungen auch für eine automatische Zuführung der zu isolierenden Kabel mittels einer Fördereinrichtung, welche die Kabel in den Schlitz 38 einführt und nach dem Schweißvorgang weiterbefördert. Es versteht sich, daß so­ wohl hierbei als auch bei einer von Hand bedienten Maschine der Schlitz 38 nicht unbedingt horizontal liegen muß, son­ dern auch eine schräg geneigte oder senkrechte Lage haben kann.

Claims (18)

1. Verfahren zur Isolierung kurzer Kabelabschnitte, insbe­ sondere im Bereich von Kabelverbindungen, durch Umhül­ len mit Isolierband, welches mittels Ultraschall zu einer in sich geschlossenen ringförmigen Manschette verschweißt und neben der Schweißnaht vom Vorrat abgetrennt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Isolierband (44) in Form einer zusammenhängenden Schlaufe um das Kabel (50) ge­ schlungen wird, indem das Ende des Isolier­ bands (44) von einer Seite einer Kabel­ aufnahme (38) aus zur anderen Seite vorgeschoben und dann in einem Zug um das Kabel (50) herum zur ersten Seite zurückgebogen und in eine Klemm­ stellung (zwischen 52, 54; 74, 76) gedrückt wird, und dann das freie Ende der Schlaufe gegen deren Anfang geschweißt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Iso­ lierbands (44) durch Bewegung des einen Teils (32) des Schweißwerkzeugs (30, 32) mit einer Richtungskomponente quer zur dessen Längsachse um das Kabel (50) gebogen und in die Klemmstellung gedrückt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schlaufe vor dem Schweißen durch eine auf ihre Enden ausgeübte Zugkraft gestrafft wird, während das Kabel (50) durch das Schweißwerkzeug (30, 32) radial gehalten wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das neben der Schweißnaht abgetrennte freie Ende der Schlau­ fe durch eine Zugkraft von dem freien Ende der nächst­ folgenden Schlaufe abgezogen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schweißnaht auf der Unterseite des hori­ zontal gehaltenen Kabels (50) erzeugt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das Isolierband (44) parallel zur Längsach­ se der Sonotrode (30) zu deren vorderen Ende hin vorge­ schoben wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Isolierung eines freien Kabelendes zunächst eine darüber hinaus vorstehende Manschette geschweißt wird und dann deren überstehendes Ende durch eine Quer­ naht abgeschlossen wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einem aus Sonotrode und Am­ boß bestehenden Ultraschall-Schweißwerkzeug sowie Vor­ schub- und Führungseinrichtungen für das Isolierband, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißwerkzeug (30, 32) nur auf einer Seite eines darin eingelegten Kabels (50) mit einer Schweißkante (60) für eine Längsnaht ausgebildet ist und die Füh­ rungseinrichtung (40, 42, 48, 52) für das Isolierband (44) im Bereich des Schweißwerkzeugs (30, 32) Umlenk­ glieder (52; 74) aufweist, durch welche das freie Ende des Isolierbands (44) um das Kabel (50) herumbiegbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Umlenkglieder (52; 74) mit dem Amboß (32) verbunden und zusammen mit diesem zum Umbiegen des Isolierbands (44) um das Kabel (50) oder am Kabel vorbei bewegbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung für das Isolierband (44) Spannglie­ der (52, 54; 74, 76) aufweist, durch welche sein um das Kabel (50) gebogenes freies Ende einklemmbar ist, und daß durch einen Antrieb der Spannglieder und/oder einen reversierbaren Antrieb der Vorschubeinrichtung (40, 42) die um das in dem Schweißwerkzeug (30, 32) gehaltene Kabel (50) gebogene Isolierbandschlaufe (44) durch Zugbelastung spannbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß am Amboß (32) oder einem mit ihm verbundenen Teil eine Führungs- und Spannrolle (52) gelagert ist, durch welche das um das Kabel (50) gebogene freie Ende des Isolierbands (44) an eine Gegenrolle (54) andrückbar ist, und dieses Spannrollenpaar (52, 54) gemeinsam mit einem Rollenpaar (40, 42) der Vorschubeinrichtung in der Richtung an­ treibbar ist, daß beide Enden einer um das Kabel geleg­ ten Isolierbandschlaufe (44) gleichzeitig vom Kabel (50) fortziehbar sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Fördergeschwindig­ keit des Spannrollenpaares (52, 54) größer ist als die des Rollenpaares (40, 42) der Vorschubeinrichtung.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsstellung des Kabels (50) im Schweißwerkzeug durch das Ende eines Schlitzes (38) im Maschinengehäuse bestimmt ist, welcher sich in Längsrichtung der Sono­ trode (30) zu deren äußeren Ende hin erstreckt, und in welchen das Kabel in Querlage einführbar ist, wäh­ rend der Amboß (32) aus dem Bereich des Schlitzes (38) zurückgezogen oder herausgeschwenkt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auf der einen Seite des Schlitzes (38) ein Rollenpaar (40, 42) der Vorschubein­ richtung gelagert ist, durch welches das Ende des Iso­ lierbands zur gegenüberliegenden Seite des Schlitzes (38) vorschiebbar ist, zu welcher der Amboß zurückge­ zogen oder zurückgeschwenkt ist, und daß durch ein mit diesem verbundenes Führungs- und Spannglied (52; 74) das Ende des Isolierbands (44) um das Kabel (50) herum wieder zu derjenigen Seite des Schlitzes (38), auf wel­ cher das Rollenpaar (40, 42) der Vorschubeinrichtung gelagert ist, zurückzubiegen und an ein Gegenspannglied (54; 76) andrückbar ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß sich die Längsachse der Sonotrode (30) und der Schlitz (38) horizontal erstrecken und in Arbeits­ stellung des Schweißwerkzeugs (30, 32) das Gegenspann­ glied (54; 76) unterhalb der Sonotrode (30) und des Ambosses (32) angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß zu der Führungseinrichtung für das Isolierband eine auf der dem Rollenpaar (40, 42) der Vorschubeinrichtung gegen­ überliegenden Seite des Schlitzes (38) verschwenkbar gelagerte Klappe (48) gehört, welche sich beim Einfüh­ ren des Kabels (50) in den Schlitz (38) schräg nach innen weisend durch diesen erstreckt und auf ihrer Oberseite das freie Ende des von dem Rollenpaar (40, 42) der Vorschubeinrichtung quer zum Schlitz (38) und schräg nach außen vorgeschobenen Isolierbands (44) führt, während das Kabel (50) im Schlitz (38) unter der Klappe (48) hindurchführbar ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß die Vor­ schubeinrichtung mit ihren Führungsorganen für das Iso­ lierband (44) von einer Vorratsrolle zum Schweißwerk­ zeug (30, 32) im wesentlichen parallel zur Längsachse der Sonotrode (30) angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Amboß (32) im Bereich des einen Endes einer erzeugten Längsschweißnaht einen nach deren Fertigstel­ lung gegen die Sonotrode (30) vorschiebbaren, sich quer zum Kabel erstreckenden weiteren Am­ boßteil (68) zur Erzeugung einer Querschweißnaht an der über ein Kabelende vorstehenden Isolierbandmanschet­ te aufweist.