DE4110455A1 - Elektrisch isolierende umhuellung sowie vorrichtung zum umschliessen einer verbindungsstelle mit einer solchen - Google Patents

Elektrisch isolierende umhuellung sowie vorrichtung zum umschliessen einer verbindungsstelle mit einer solchen

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DE4110455A1
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Dieter Stroh
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Description

Die Erfindung bezieht sich zum einen auf eine elektrisch isolierende Umhüllung für eine Verbindungsstelle wie Endknoten oder Durchgangsknoten von außerhalb der Verbindungsstelle Isolierungen aufweisenden elektrisch leitenden Elementen wie Litzen, wobei zur Formgebung Ultraschall auf die Umhüllung einwirkt. Zum anderen bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Umschließen einer Verbindungsstelle wie Endknoten oder Durchgangsknoten von außerhalb der Verbindungsstelle Isolierungen aufweisenden elektrisch leitenden Elementen wie Litzen mit einer Umhüllung, wobei die Vorrichtung eine eine Sonotrode und eine dieser zugeordneten Gegenelektrode wie Amboß aufweisende Ultraschallschweißvorrichtung umfaßt und die Sonotrode und die Gegenelektrode zur Bildung eines Verdichtungsraums zur Aufnahme der zu umschließenden Verbindungsstelle jeweils einander zugewandte vorzugsweise rinnenförmig ausgebildete Aussparungen aufweisen.
Aus der DE-C 35 37 167 ist ein Verfahren zum Umschließen einer Verbindungsstelle zwischen elektrisch leitenden Elementen bekannt, wobei zur Bildung der Umhüllung zu beiden Seiten der Verbindungsstelle ein Zweikomponentenband zugeführt wird. Dieses wird dann mittels Ultraschall um die Verbindungsstelle verschweißt. Durch das Ausgangsmaterial in Form des zweilagigen Bandes bedingt verlaufen in Längsrichtung der Umhüllung zwei Längsnähte, die die Gefahr von Undichtigkeiten bilden.
Da das Komponentenband stark aufgeschmolzen werden muß, um die erforderliche Umhüllung zu bilden, sind relativ lange Ultraschallschweißtakte notwendig. Ferner bereitet es Probleme, die an den Längsnähten zu entfernenden Kunststoffmaterialien zu entsorgen.
Der vorliegenden Erfindung liegt unter anderem das Problem zugrunde, eine Umhüllung für insbesondere End- und Durchgangsknoten zur Verfügung zu stellen, die eine sichere elektrische Isolierung bieten, die bei relativ kurzen Taktzeiten formgebend um die Knotenstelle mittels Ultraschall schweißbar ist, und die zudem die Möglichkeit eröffnen, nach Umschließen der Verbindungsstelle diese unmittelbar optisch überprüfen zu können. Insbesondere soll auch die Reißfestigkeit der die Verbindungsstelle aufweisenden elektrisch leitenden Elemente wie Litzen durch die Umhüllung erhöht werden. Schließlich soll die Umhüllung überaus kostengünstig sein.
Ferner liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zum Umschließen einer Verbindungsstelle zwischen elektrisch leitenden Elementen wie Litzen so weiterzubilden, daß das die Umhüllung bildende Material sicher und unproblematisch der Verbindungsstelle zugeführt werden kann und daß bei Erzielung kurzer Taktzeiten nicht nur Endknoten, sondern auch Durchgangsknoten im erforderlichen Umfang elektrisch isolierend umschlossen werden können.
Das Problem wird in bezug auf die Umhüllung im wesentlichen dadurch gelöst, daß diese ein Abschnitt eines Schlauches ist, auf zumindest dessen Endbereichen der Ultraschall formgebend einwirkt. Insbesondere ist der die Umhüllung bildende Abschnitt ein solcher eines Klarsichtschlauches, wodurch die Möglichkeit eröffnet wird, nach Fertigstellung der Umhüllung die Verbindungsstelle optisch überprüfen zu können.
Hervorzuheben ist des weiteren, daß der Schlauch ein Zweikomponentenschlauch sein kann, der vorzugsweise eine Heizschmelzklebematerial umfassende Innenbeschichtung aufweist.
Durch die Verwendung eines Schlauches ergibt sich insbesondere der Vorteil, daß die ansonsten bei der Verwendung von Bandmaterial auftretenden Längsnähte vermieden werden können, so daß die erfindungsgemäß ausgebildete Umhüllung ein hohes Maß an Sicherheit gegen Undichtigkeit bietet. Dabei ist in hervorzuhebender Ausgestaltung der Erfindung der die Umhüllung bildende Schlauchabschnitt nur in seinen beiden Endbereichen mittels Ultraschallschweißen formgebend aufzuschmelzen und anschließend auszuhärten, so daß infolgedessen im Vergleich zu den bekannten Techniken nur geringere Ultraschallenergie aufzuwenden ist und damit kürzere Taktzeiten erreichbar sind.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäße Umhüllung eine Verbesserung der Ausreißkräfte und ein Schutz gegen Schälbeanspruchung der elektrischen Elemente wie Litzen bewirkt. Hieraus ergibt sich hervorzuhebenderweise der Vorteil, daß mit Knotenpunkten versehene Litzen zum Einsatz gelangen können, die einen Querschnitt von 0,35 mm2 aufweisen.
Die erfindungsgemäße Umhüllung ist jedoch nicht nur auf Endknoten beschränkt. Vielmehr besteht auch die Möglichkeit, einen Schlauchabschnitt zur Herstellung einer Umhüllung für einen Durchgangsknoten zu verwenden. Hierzu besteht die grundsätzliche Möglichkeit, den Schlauchabschnitt von einem Ende der elektrischen Leiter her auf den Durchgangsknoten zu schieben und sodann den Schlauchabschnitt in den Rändern, also im Bereich der dort bereits verlaufenden Isolationen der elektrischen Leiter der Verbindungsstelle im erforderlichen Umfang mittels Ultraschallschweißens aufzuschmelzen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann jedoch das Schlauchmaterial zur Herstellung einer Umhüllung für einen Durchgangsknoten in Längsrichtung aufgeschnitten sein, so daß durch Aufklappen eines Schlauchabschnittes der Durchgangsknoten unmittelbar von dem Schlauchabschnitt umschlossen werden kann, so daß folglich ein Verschieben des Schlauchabschnittes entlang der Litzen nicht erforderlich ist. Bei einer entsprechenden Maßnahme ist es jedoch erforderlich, daß Ultraschallenergie nicht nur auf die Enden des Schlauchabschnittes, sondern auch auf den Längsschnitt einwirkt, um diesen zu verschweißen.
Anstelle eines geschlitzen Schlauchs kann ein extrudiertes Band benutzt werden, dessen Querschnitt eine offene kreisähnliche Geometrie wie offenes O oder ein u mit einander zugewandten Schenkeln ist. Dabei soll die Form bereits einen Spalt aufweisen, der beim Schweißen überlappt und so verschweißt wird. Auch ein solches Bandmaterial kann als Schlauch bezeichnet werden, der einen überlappbaren oder überlappenden Längsspalt aufweist.
Bei einer entsprechenden Realisierung ergibt sich im Vergleich zu den bekannten Umhüllungen jedoch der Vorteil, daß nicht zwei Längsnähte zum isolierenden Umschließen des Durchgangsknotens erforderlich sind. Vielmehr ist nur eine Längsnaht hinzunehmen.
Die einen Endknoten umgebende Umhüllung weist an ihrem freien vorderen Ende eine senkrecht zur Längsrichtung der Leiter verlaufende Quernaht und im Bereich der Isolierungen eine umlaufende Strukturierungen wie Wellungen aufweisende Abdichtung auf, die sicherstellt, daß die Umhüllung unter normalen Bedingungen nicht von der Knotenstelle, also von den elektrischen Leitern abgezogen werden kann.
Eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zur Lösung von der Erfindung zugrundeliegenden Problemen zeichnet sich unter anderem dadurch aus, daß die Aussparung der Sonotrode zumindest zwei zueinander beabstandete Abschnitte aufweist, denen entsprechende Abschnitte der Aussparung der Gegenelektrode zugeordnet sind, und daß zwischen den einander zugewandten und zugeordneten Abschnitten auf die Umhüllung bildendes schlauchförmiges Ausgangsmaterial Ultraschall einwirkt.
Die den Verdichtungsraum der Ultraschallschweißvorrichtung bildenden Aussparungen weisen folglich im Längsschnitt eine U-Form auf, wobei die unterschiedliche Längen aufweisenden Seitenschenkel zum Aufschmelzen des Umhüllungsmaterials mit diesem in Berührung gelangen. Zwischen diesen Vorsprüngen verläuft die Aussparung der Gegenelektrode bzw. der Sonotrode beabstandet zu dem Umhüllungsmaterial, so daß in diesem Bereich ein formgebendes Aufschmelzen nicht erfolgt.
Durch die punktuelle bzw. linienförmige Ultraschallapplikation ergibt sich erkennbar der Vorteil, daß im Vergleich zur Herstellung bekannter Umhüllungen weniger Ultraschallenergie eingeleitet werden muß. Demzufolge können auch kürzere Taktzeiten erzielt werden.
Insbesondere ist das Ausgangsmaterial für die Umhüllung ein Schlauchabschnitt, dessen Endbereiche zur formgebenden Ultraschalleinwirkung zwischen den einander zugeordneten Abschnitten von Sonotrode und Gegenelektrode anordbar sind.
Um aufeinanderfolgende Knotenpunkte mit Schlauchabschnitten zur Bildung der elektrisch isolierenden Umhüllungen zu bestücken, werden die Abschnitte von einem Schlauch mittels eines Schneidelementes abgetrennt, welches von der Sonotrode und/oder der Gegenelektrode ausgeht. Somit kann ein Abschneiden des Schlauchabschnittes von einem Schlauch durch Aufeinanderzubewegung von Sonotrode und Gegenelektrode erfolgen, bevor der Ultraschall zum Aufschmelzen und zur Formgebung eingeleitet wird.
Selbstverständlich kann zum Abtrennen auch Ultraschall appliziert werden.
Ergänzend kann eine von der Ultraschallschweißvorrichtung getrennte Schneideinrichtung vorgesehen sein, um gewünschtenfalls einen glatten Schnitt zu gewinnen, der sicherstellt, daß die Verbindungsstelle problemlos in den Schlauch eingeführt bzw. dieser auf die Verbindungsstelle geschoben werden kann.
Hierzu unterstützend wird der Schlauch über eine eine trichterförmige Durchbrechung aufweisende Führung in den Bereich zwischen der Sonotrode und Gegenelektrode zugeführt, wodurch eine Ausrichtung der Längsachse des Schlauches bzw. Schlauchabschnittes auf die Längsachse der Verbindungsstelle erfolgt.
Erwähnt sei noch einmal, daß entweder der Schlauch auf die zu umhüllende Verbindungsstelle geschoben wird, wobei die elektrischen Leiter hierbei von einem mechanischen Greifer positioniert werden können, oder bei im Bereich des Verdichtungsraums der Ultraschallschweißvorrichtung angeordneten Schlauch die Verbindungsstelle in diesen eingebracht werden kann.
Eine weitere Ausbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrichtung sieht vor, daß bei dem elektrisch isolierenden Umschließen eines Durchgangsknotens als Ausgangsmaterial für die Umhüllung ein mit einem Längsschnitt versehener Schlauch bzw. ein im Schnitt eine offene kreisförmige Geometrie aufweisendes Band wie Schneckenband benutzt wird, der bzw. das nach Zuführen zur Gegenelektrode auf die gewünschte Abschnittslänge abgelängt wird, der Abschnitt zusammen mit der Gegenelektrode aus einer ersten Position in eine zweite Position bewegt wird, in der der Durchgangsknoten in den Schlauch- bzw. Bandabschnitt eingelegt und anschließend durch Wechselwirken mit der Sonotrode Ultraschall appliziert wird, daß nach Ausbildung der elektrisch isolierenden Umhüllung die elektrischen Leiter mit dieser aus der Gegenelektrode entnommen und diese in die erste Position zurückverfahren wird. Gegenelektrode und Sonotrode könnten auch untereinander ausgetauscht werden. Durch die gewählte Bandform (Schneckenband) entsteht eine Überlappungsnaht.
Unabhängig davon, welche Art von Verbindungsstellen zu umhüllen sind, ist nach einem eigenerfinderischen Vorschlag vorgesehen, daß das Schlauchmaterial zwischen rollen- oder scheibenförmigen Elementen wie Antriebsrädern der Ultraschallschweißvorrichtung zugeführt wird. Hierzu sind vorzugsweise zwei Räder vorgesehen, von denen eines angetrieben ist, wohingegen das andere in bezug auf den zuzuführenden Schlauch diametral angeordnet und vorgespannt wie z. B. durch eine Feder den Schlauch auf das Antriebsrad drückt. Beide Räder weisen einen Freilauf auf, um auf diese Weise sicherzustellen, daß beim Abschneiden des Schlauchabschnittes ein unkontrolliertes Zurückbewegen des Schlauches unterbleibt. Das angetriebene Rad kann dabei mit einem im Drehwinkel einstellbaren vorzugsweise um 180° hin- und herdrehbaren Drehzylinder angetrieben werden.
Sofern ein kontrolliertes Zurückziehen des Schlauches nach Ablängen des die Umhüllung bildenden Schlauchabschnittes gewünscht wird, kann der Schlauch von insgesamt vier Rollen- bzw. Scheibenelementen erfaßt werden, von denen jeweils zwei eine Vorwärts- und zwei eine Rückwärtsbewegung sicherstellen. Von den paarweise angeordneten Rollen- oder Scheibenelementen ist jeweils eines angetrieben, wohingegen die anderen Elemente vorgespannt auf den zuzu- bzw. wegzuführenden Schlauch vorgespannt anliegen. Die paarweise angeordneten Rollen- oder Scheibenelemente sind dabei jeweils nur in eine Richtung drehbar. Um dennoch die Bewegung im erforderlichen Umfang sicherzustellen, sind die einen Antrieb nicht aufweisenden Rollen- oder Scheibenelemente vorzugsweise über eine Wippe verschwenkbar, um so wahlweise, also in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung mit dem Schlauch in Wechselwirkung zu treten.
Hervorzuheben ist des weiteren, daß die erfindungsgemäßen Umhüllungen zu Kosten herstellbar sind, die gleich oder sogar geringer als diejenigen sind, die bei einem Isolierband als Umhüllung entstehen. Dieser Vorteil ist auch unter dem Gesichtspunkt zu werten, daß es sich um einen Massenartikel handelt.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer einen Endknoten umgebenden Umhüllung,
Fig. 2 die Umhüllung nach Fig. 1 in Draufsicht,
Fig. 3 eine Seitenansicht einer einen Durchgangsknoten umgebenden Umhüllung,
Fig. 4 die Umhüllung nach Fig. 3 in Draufsicht,
Fig. 5 eine Prinzipdarstellung einer Sonotroden/Gegenelektrodenausbildung zur Herstellung einer Umhüllung für einen Endknoten,
Fig. 6 eine Prinzipdarstellung einer Sonotroden/Amboßanordnung zur Herstellung einer Umhüllung für einen Durchgangsknoten,
Fig. 7 eine alternative Ausführungsform zur Herstellung einer Umhüllung für einen Durchgangsknoten,
Fig. 8 eine Schnittdarstellung durch die Anordnung gemäß Fig. 7,
Fig. 9 eine Prinzipdarstellung einer Anordnung zur Herstellung einer Umhüllung eines Endknotens,
Fig. 10 eine weitere Ausführungsform einer Anordnung zur Herstellung einer Umhüllung eines Endknotens,
Fig. 11 eine dritte Ausführungsform einer Anordnung zur Herstellung einer Umhüllung eines Endknotens und
Fig. 12 eine Prinzipdarstellung einer Anordnung zur Herstellung einer Umhüllung eines Durchgangsknotens.
In den Figuren, in denen gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, sind verschiedene Ausführungsformen von Umhüllungen dargestellt, die zum elektrisch isolierenden Umschließen einer Verbindungsstelle von außerhalb der Verbindungsstelle Isolierungen aufweisenden elektrisch leitenden Elementen bestimmt sind. Dabei sind die Verbindungsstellen vorzugsweise Endknoten oder Durchgangsknoten.
In Fig. 1 ist eine Umhüllung (10) für einen Endknoten (12) als Verbindungsstelle zwischen beispielhaft dargestellten elektrischen Leitern wie Litzen (14), (16), (18) dargestellt, die zumindest außerhalb der Umhüllung mit einem Isoliermaterial umgeben sind.
Das Ausgangsmaterial der Umhüllung (10) ist ein Abschnitt eines Klarsichtschlauches, der über den Knotenpunkt (12) geschoben und sodann ausschließlich in seinen Endbereichen (20) und (22) in nachstehender Weise mittels Ultraschall formgebend aufgeschmolzen und anschließend ausgehärtet wird. Dabei weist die Umhüllung (10) in ihrem vorderen freien Ende eine senkrecht zur Längsachse des Knotenpunkts (12) verlaufende Schweißnaht (24) auf, wohingegen im hinteren, im Bereich der Isolierungen der Leiter (14), (16), (18) verlaufenden Abschnitt vorzugsweise eine wellenartige oder eine gleichwirkende aus Erhebungen und Vertiefungen sich zusammensetzende Geometrie ausgebildet ist, durch die ein festes Umschließen der Leiter (14), (16) und (18) und damit ein unter normalen Bedingungen nicht mögliches Abziehen der Umhüllung (10) erzielt werden soll.
Bei dem Schlauchmaterial handelt es sich vorzugsweise um ein Klarsichtschlauchmaterial, wodurch der Vorteil gegeben ist, daß nach Umschließen der Knotenstelle (12) diese optisch überprüfbar ist.
Bevorzugterweise kann das Schlauchmaterial jedoch auch ein Zweikomponentenschlauch sein, der eine Innenbeschichtung aufweist, die ein Schmelzklebermaterial umfaßt. Durch diese Maßnahme ergibt sich insbesondere eine wasserdichte Isolierung des Knotenpunktes (12). Die Außenschicht eines entsprechenden Schlauchmaterials kann in bekannter Weise aus PVC oder anderem geeigneten Material bestehen.
In den Fig. 3 und 4 ist eine Umhüllung (28) für einen Durchgangsknoten (30) dargestellt, der die Verbindung zwischen Leitern (32), (34), (36) und (38) bildet.
Die Umhüllung (28) besteht gleichfalls aus einem Schlauch -vorzugsweise Klarsichtschlauchabschnitt-, dessen Enden (40) und (42) mittels Ultraschall aufgeschweißt werden, um durch entsprechende Geometrien der zum Einleiten des Ultraschalls erforderlichen Sonotrode und Gegenelektrode wie Amboß die zeichnerisch dargestellte Wellengeometrie zum sicheren Umschließen der Isolierungen der Leiter (32), (34), (36) und (38) zu gewinnen. Die Wellengeometrie ist selbstverständlich nicht zwingend vorgeschrieben. Andere Strukturierungen sind gleichfalls möglich.
Einen Ausschnitt einer Ultraschallschweißvorrichtung umfassend eine Sonotrode (46) und eine dieser zugeordneten Gegenelektrode wie Amboß (44) zur Herstellung einer den Fig. 1 und 2 entsprechenden Umhüllung (10) für einen Endknoten (12) ist der Fig. 5 zu entnehmen.
In diesem Zusammenhang ist ganz allgemein zu bemerken, daß Sonotrode und Gegenelektrode auch untereinander ausgetauscht werden können. Daher ist die insoweit erfolgende Beschreibung von Sonotrode und Gegenelektrode nicht einschränkend zu verstehen.
Sonotrode (46) und Amboß (44) weisen einander zugewandte im Schnitt rinnenförmige Aufnahmen (48) und (50) auf, die sich zu einem Verdichtungsraum ergänzen, in dem der Knotenpunkt (12) mit dem diesen umgebenden Abschnitt eines Schlauchs (52) einbringbar ist.
Sowohl die Aussparung (48) als auch die Aussparung (50) weisen zueinander beabstandet und einander zugewandte Erhebungen (54) und (56) bzw. (58) und (60) auf, um mit dem zwischen der Sonotrode (46) und dem Amboß (44) verlaufenden Abschnitt (62) des Schlauches (52) in Berührung zu gelangen, um diesen aufzuschmelzen und zu der gewünschten Umhüllung (10) zu verformen. Dabei wird der erforderliche Abschnitt von dem Schlauch (52) mittels einer von der Sonotrode (46) ausgehenden Schneidkante (64) abgetrennt, die ihrerseits die vordere Begrenzung der Erhebung (56) bildet. Die Schneidkante (64) ist entlang einer Kante (66) des Ambosses (44) verschiebbar, wodurch eine Schneidwirkung zum Abtrennen des Abschnittes (62) von dem Schlauch (52) erzielt wird.
Die im Bereich der Isolierungen der elektrischen Leiter (14), (16) verlaufenden Erhebungen (58), (60) sind wellenförmig strukturiert, um somit das in diesem Bereich verlaufende Schlauchmaterial entsprechend der Darstellungen der Fig. 1 und 2 formgebend zu strukturieren.
Ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 die Sonotrode (46) in Richtung des Ambosses (44) anhebbar, so kann auch der Amboß (44) auf die Sonotrode (46) absenkbar sein. Auch können erwähntermaßen Amboß und Sonotrode austauschbar sein.
Wie die Fig. 5 des weiteren verdeutlichen soll, ist der zwischen den Erhebungen (54) und (58) bzw. (56) und (60) der Sonotrode (46) bzw. des Ambosses (44) verlaufende Bereich (68) bzw. (70) derart versetzt verlaufend angeordnet, daß nicht oder keine wesentliche Berührung mit dem Schlauchabschnitt (62) während der Ultraschalleinwirkung erfolgt. Dies ist nicht erforderlich, da der in diesem Bereich verlaufende geschlossene Schlauchabschnitt (62) nicht aufgeschmolzen werden muß.
In Fig. 6 ist eine Sonotroden/Elektrodenanordnung wiedergegeben, mit der eine der Fig. 3 und 4 entsprechende Umhüllung um einen Durchgangsknoten (30) hergestellt werden soll.
Der Durchgangsknoten (30) verbindet elektrische Leiter (34), (36) mit elektrischen Leitern (38) und (72).
Über den Durchgangsknoten (30) wird ein Schlauchabschnitt (74) geschoben, dessen Endbereiche (76) und (78) mit entsprechend ausgebildeten einander zugewandten Vorsprüngen (80) und (82) bzw. (84) und (86) von Sonotrode (90) und Amboß (88) beim Applizieren von Ultraschall wechselwirken. Hierzu werden Sonotrode (90) und Amboß (88) relativ aufeinanderzu bewegt.
Man erkennt des weiteren aus der Fig. 6, daß der zwischen den Vorsprüngen (80) und (84) der Sonotrode (90) bzw. der Vorsprünge (82) und (86) des Ambosses (88) ein in bezug auf den Durchgangsknoten (30) zurückversetzter Bereich (92) bzw. (94) verläuft, in dem ein Berühren des Schlauchmaterials (74) nicht erfolgt.
Ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 ein umlaufend geschlossener Schlauchmaterialabschnitt (74) über den Durchgangsknoten (30) geschoben, so ist nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 und 8 eine alternative Lösungsmöglichkeit aufgezeigt. Zwar wird der Durchgangsknoten (30) gleichfalls von einem Schlauchabschnitt (96) bzw. geformten Bandabschnitt umgeben, der durch Wechselwirkung mit Sonotrode (98) und Gegenelektrode bzw. Amboß (100) aufgeschmolzen wird. Allerdings weist der Schlauchabschnitt (96) einen Längsschnitt auf. Hierdurch ist der Schlauchabschnitt (96) auseinanderbiegbar (Fig. 8), um so den Durchgangsknoten (30) über den Längsschnitt in den von dem Schlauchabschnitt (96) umgebenden Innenraum (100a) einzubringen. In Fig. 8 ist eine bevorzugte alternative Lösung dargestellt, bei der der Durchgangsknoten (30) in ein Bandmaterialabschnitt einlegbar ist, dessen Querschnittsform so gewählt ist, daß sich in etwa eine offene kreisförmige Geometrie ergibt. Die einander zugewandten Randabschnitte sind beabstandet, um ein Einlegen des Durchgangsknotens (30) in den Innenraum (100a) zu erleichtern. Diese Randabschnitte verlaufen beim Schweißvorgang überlappend, um so eine überlappende und damit dichte Naht bei der fertiggestellten Umhüllung sicherzustellen.
In einem solchen Fall muß selbstverständlich über die gesamte Länge des Schlauchabschnittes (96) ein Aufschmelzen mittels Ultraschall erfolgen, um die Trennlinie zu verschweißen. Um dies zu bewirken, kann der Amboß (100) eine U- förmige Aussparung aufweisen, in die die Sonotrode (98) einbringbar ist, die eine rinnenförmige Vertiefung (102) aufweist, die auf den Schlauch- bzw. Bandabschnitt (96) auflegbar ist.
Um ein weitgehend automatisiertes, kurze Taktzeiten erreichendes elektrisch isolierendes Umschließen von Endknoten (12) zu ermöglichen, sind in den Fig. 9 bis 11 rein prinzipiell Vorrichtungen dargestellt, durch die ein automatisches Zuführen von Schlauchmaterial in den zwischen dem Amboß (44) und der Sonotrode (46) ausgebildeten Verdichtungsraum und ein einfaches Einbringen des Endknotens (12) in den die Umhüllung bildenden Schlauchabschnitt (62) ermöglicht wird.
Der Schlauchabschnitt (62) wird von einem Schlauch (52) abgelängt, der von zwei Rädern (102) und (104) über eine eine trichterförmige Öffnung (106) aufweisende Führung (108) dem Verdichtungsraum zugeführt wird, um in diesem mittels der Schneidkante (64) abgelängt zu werden.
Dabei ist das Rad (102) angetrieben, und zwar vorzugsweise über einen im Winkel (z. B. 180°) einstellbaren hin- und herbewegbaren Drehzylinder. Damit das Rad (102) jedoch nur eine der Pfeilrichtung entsprechende Drehbewegung ausüben kann, ist das Rad (102) mit einem Freilauf versehen. Das in bezug auf den Schlauch (52) diametral zu dem Rad (102) angeordnete Rad (104) weist gleichfalls einen Freilauf auf und ist federvorgespannt, um so einen Druck auf den dem Verdichtungsraum zuzuführenden Schlauch (52) auszuüben, damit dieser folglich durch Reibschluß gefördert wird.
Die Durchtrittsöffnung (110) der Führung (108) ist dabei auf die Längsachse des Endknotens (12) ausgerichtet, um auf diese Weise bei bereits zwischen der Sonotrode (46) und dem Amboß (44) angeordneten Endknoten (12) den Schlauchabschnitt (62) problemlos auf diesen aufschieben zu können. Um dies zu erleichtern, sind die Leiter (14), (16) und (18) von einem mechanischen Greifer (112) derart festgelegt, daß die Längsachse des Endknotens (12) in etwa fluchtend zu der Längsachse des durch die Führung (108) zugeführten Schlauchs (52) ausgerichtet ist.
Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, daß bei zwischen der Sonotrode (46) und dem Amboß (44) angeordnetem Schlauchabschnitt (62) der Endknoten (12) in diesen eingeführt wird. Dies kann von Hand oder auch durch automatisches Einfädeln erfolgen.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 10 unterscheidet sich von dem der Fig. 9 dahingehend, daß zur Gewinnung eines glatten Schnittes zwischen der Führung (108) und der die Sonotrode (46) und den Amboß (44) umfassenden Ultraschallschweißvorrichtung eine gesonderte Trenneinrichtung (114) angeordnet ist, die unmittelbar hinter der Führung (108) einen glatten Schnitt des Schlauchmaterials sicherstellt. Bei einer entsprechenden Ausgestaltung fällt das zwischen der durch die Schneideinrichtung (114) gewonnenen Schnittfläche und dem von der Schneidkante (64) erzeugten Schnitt verlaufende Schlauchmaterial als Abfall an.
Bei der Vorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 11 soll die Möglichkeit gegeben sein, das Schlauchmaterial nach dem Ablängen zurückzufahren. Hierzu sind zwei Paare von Rädern (102) und (104) bzw. (116) und (118) vorgesehen, die jeweils im entgegengesetzten Sinn drehbar sind. Jedes der Räder (102), (104), (116) und (118) ist mit einem Freilauf versehen. Die Räder (102) und (116) sind mit einem Antrieb wie hin- und herbewegbaren Drehzylinder verbunden.
Soll nun das Schlauchmaterial in den zwischen Sonotrode (46) und (44) ausgebildeten Verdichtungsraum bewegt werden, wird das Rad (102) angetrieben und das Gegenrad (104) liegt auf dem Schlauch (52) an. Gleichzeitig ist das vorzugsweise über eine Wippe (120) mit dem Rad (104) verbundene Rad (118) von dem Schlauch (52) abgehoben. Zwischen dem Schlauch (52) und dem Rad (116) erfolgt weiterhin eine Berührung, hierdurch wird jedoch der Transport des Schlauchs (52) nicht behindert, da der Schlauch (52) an der Außenfläche des Rades (116) entlanggezogen werden kann bzw. kann das Rad (116) durch konstruktive Gestaltung einen Abstand zum Schlauch (52) haben.
Soll der Schlauch (52) zurückgezogen werden, so wird die Wippe (120) gekippt, d. h. das Rad (104) wird von dem Schlauch (52) abgehoben und das Rad (118), das dem Rad (116) zugeordnet und vorgespannt ist, kommt zum Anliegen an den Schlauch (52). Sodann wird der Antrieb des Rades (116) betätigt, wodurch ein Zurückziehen des Schlauches (52) möglich ist.
In Fig. 12 ist rein prinzipiell eine Vorrichtung dargestellt, mit der ein dargestellter Durchgangsknoten (30) umhüllt werden soll, und zwar mit einem Schlauchmaterial, das rein prinzipiell an Hand der Fig. 7 und 8 erläutert worden ist.
Das Schlauchmaterial wird entsprechend der Ausführungsformen der Fig. 9 bis 11 mittels Räder (102), (104) bzw. gleichwirkender Elemente durch die Führung (108) dem Amboß (100) zugeführt, um sodann den Abschnitt (96) mittels der der Führung (108) zugewandten und entlang dieser verfahrbaren Schneidvorrichtung abzutrennen. Sodann wird der Amboß (100) (gestrichelter Pfeil (122)) angehoben, um in dieser Position in den den Längsschlitz aufweisenden Schlauchabschnitt (96) den Durchgangsknoten einzulegen. Anschließend wird die Sonotrode (98) abgesenkt, um das Aufschmelzen und Formgeben zur Gewinnung der Umhüllung zu bewirken. Danach werden die elektrischen Leiter mit dem Durchgangsknoten und der Umhüllung entfernt, um schließlich den Amboß (100) in die Grundposition zurückzufahren, in der ein neuer Schlauchabschnitt (96) eingebracht wird.
Selbstverständlich können Amboß und Sonotrode auch ausgetauscht werden, ohne daß hierdurch die grundsätzliche Funktion der Vorrichtung verändert wird.

Claims (20)

1. Elektrisch isolierende Umhüllung für eine Verbindungsstelle wie Endknoten oder Durchgangsknoten von außerhalb der Verbindungsstelle Isolierungen aufweisenden elektrisch leitenden Elementen wie Litzen, wobei zur Formgebung Ultraschall auf die Umhüllung einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (10, 28) ein Abschnitt (62, 96) eines Schlauches (52) ist, auf zumindest dessen Endbereiche (20, 22, 40, 42, 76, 78) der Ultraschall formgebend einwirkt.
2. Umhüllung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (52) ein Klarsichtschlauch ist.
3. Umhüllung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch ein Zweikomponentenschlauch ist, der vorzugsweise eine Heizschmelzklebermaterial umfassende Innenbeschichtung aufweist.
4. Umhüllung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer einen Endknoten (12) umgebenden Umhüllung (10) der Ultraschall allein auf die Endbereiche (20, 22) des Schlauchabschnitts (62) formgebend einwirkt.
5. Umhüllung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Endknoten (12) umgebende Umhüllung (10) an ihrem freien äußeren Ende (20) eine senkrecht zu ihrer Längsrichtung verlaufende Schweißnaht (24) und im Bereich der Isolierungen der elektrischen Elemente (14, 16, 18) zum dichten Anliegen an diesen strukturiert ist.
6. Umhüllung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer einen Durchgangsknoten (30) umgebenden Umhüllung (28) diese allein im Bereich ihrer stirnseitigen Randbereiche mittels Ultraschall zum Umschließen der Isolierungen der elektrischen Leiter (32, 34, 36, 38) mittels Ultraschall formgebend verändert ist.
7. Umhüllung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer einen Durchgangsknoten (30) umgebenden Umhüllung diese von einem Schlauchabschnitt (96) als Ausgangsmaterial gebildet ist, der einen Längsspalt mit zueinander beabstandbaren oder beabstandeten Längsrändern aufweist.
8. Vorrichtung zum Umschließen einer Verbindungsstelle wie Endknoten oder Durchgangsknoten von außerhalb der Verbindungsstelle Isolierungen aufweisenden elektrisch leitenden Elementen wie Litzen mit einer Umhüllung, wobei die Vorrichtung eine eine Sonotrode und eine Gegenelektrode wie Amboß aufweisende Ultraschallschweißvorrichtung umfaßt und die Sonotrode und die Gegenelektrode zur Bildung eines Verdichtungsraums zur Aufnahme der zu umschließenden Verbindungsstelle jeweils einander zugewandte vorzugsweise rinnenförmig ausgebildete Aussparungen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (48) der Sonotrode (46) zumindest zwei zueinander beabstandete Abschnitte (56, 60) aufweist, die entsprechenden Abschnitten (54, 58) der Aussparung (50) der Gegenelektrode (44) zugeordnet sind, und daß über die einander zugewandten und zugeordneten Abschnitte Ultraschall auf die Umhüllung bildendes schlauchförmiges Ausgangsmaterial einleitbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial ein Schlauchabschnitt (62, 96) ist, dessen Endbereiche zur formgebenden Ultraschalleinwirkung zwischen den einander zugeordneten Abschnitten (54, 56, 58, 60) von Sonotrode (46) und Gegenelektrode (44) anordbar sind.
10. Vorrichtung nach zumindest Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (48, 50) von Sonotrode (46) bzw. Gegenelektrode (44) zwischen den einander zugewandten Abschnitten (54, 56; 58, 60) in bezug auf die gegenüberliegende Gegenelektrode bzw. Sonotrode zurückversetzt verläuft.
11. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrode (46) oder die Gegenelektrode (44) eine senkrecht zur Längsachse der Umhüllung verlaufende Schneidkante (64) zum Abtrennen des die Umhüllung bildenden Schlauchmaterialabschnitts aufweist.
12. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einander zugewandte Abschnitte (58, 60, 80, 82, 84, 86) der Aussparungen (48, 50) radial sich erstreckende Erhebungen bzw. Vertiefungen aufweisen.
13. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sonotrode (46) mit der zugeordneten Gegenelektrode (44) eine vorzugsweise eine trichterförmig zulaufende Durchbrechung (106) aufweisende Zuführung (108) für abzulängendes Schlauchmaterial zugeordnet ist, daß das Schlauchmaterial zwischen Rollen- oder Scheibenelementen (102), (104) geführt und mittels dieser in den zwischen der Sonotrode und der Gegenelektrode verlaufenden Verdichtungsraum transportierbar ist.
14. Vorrichtung nach zumindest Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen- oder Scheibenelemente (102, 104) mit Freiläufen versehen sind.
15. Vorrichtung nach zumindest Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Rollen- oder Scheibenelemente (102) über einen um vorzugsweise 180° hin- und herdrehbaren Drehzylinder antreibbar ist.
16. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Umschließen eines Durchgangsknotens als Ausgangsmaterial für die Umhüllung ein einen Längsschnitt aufweisendes Schlauchmaterial verwendbar ist, daß das Schlauchmaterial über die Führung (108) in die Gegenelektrode oder Sonotrode einbringbar und anschließend ablängbar ist, daß die Gegenelektrode oder die Sonotrode zum Einbringen des Durchgangsknotens in das abgelängte Schlauchmaterial (96) anhebbar und zum formgebenden Verschweißen des Schlauchmaterials mit der Sonotrode oder der Gegenelektrode wechselwirkt.
17. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstelle bei zwischen Sonotrode (46) und Gegenelektrode (44) angeordnetem Schlauchmaterial (62) in dieses einbringbar ist oder umgekehrt.
18. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Führung (108) für das Schlauchmaterial und der Ultraschallschweißvorrichtung (44,46) eine Schneideinrichtung (114) angeordnet ist.
19. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlauchmaterial (52) zu dessen Transport von zumindest zwei Paaren von Rollen- oder Scheibenelementen (102, 104; 116, 118) erfaßbar ist, wobei jedes Paar ein in entgegengesetzter Richtung sich drehendes angetriebenes Rollen- oder Scheibenelement (102; 116) umfaßt und wobei das dem jeweiligen angetriebenen Rollen- oder Scheibenelement (102; 116) zugeordnete weitere Rollen- oder Scheibenelement (104; 118) das zu transportierende Schlauchmaterial in Richtung des angetriebenen Rollen- oder Scheibenelementes druckbeaufschlagt, mittels dessen das Schlauchmaterial transportierbar ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht unmittelbar angetriebenen Rollen- oder Scheibenelemente (104, 118) zur wahlweisen Druckeinwirkung auf das Schlauchmaterial (52) über eine Wippe (120) verbunden sind.
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