METHOD AND APPARATUS FOR APPLYING CONTACT PIECES TO CONTACT CARRIERS

Abstract: 1. A process for applying contact elements to contact supports (5) under the combined effect of pressure and sound by pressing a contact element blank (6) onto the contact support (5) using an embossing die (2) consisting of a guide sleeve (3) and a displaceable embossing punch (4), characterized in that the sound energy is applied to the contact support (5) and, with the guide sleeve (3) resting on the contact support (5), the contact element is pressed on by the embossing punch (4), deforming the contact element blank (6) into its final shape.

Description: Verfahren und Vorrichtung zur Aufbringung von Kontaktkörpern auf Kontaktträger Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbringung von Kontaktkörpern auf Kontaktträger unter gleichzeitiger Einwirkung von Druck und Schall durch Aufpressen eines Kontaktkörperrohlings auf den Kontaktträger mit einem Prägewerkzeug, bestehend aus einer Führungsbüchse und einem beweglichen Prägestempel. Kontaktstücke für die Elektrotechnik bestehen normalerweise aus einem Kontaktkörper aus einem Material mit hoher Sicherheit gegen Verschweissen beim Schaltvorgang, wie zum Beispiel Silber mit Kadmiumoxid, Zinnoxid, Graphit oder Nickel, der auf einem Kontaktträger aufgebracht ist. Solche Kontaktwerkstoffe mit hoher Schweissbeständigkeit lassen sich mit dem Träger nur schwer mit den herkömmlichen Verbindungsverfahren, wie töten oder Schweissen, verbinden. Bisher versuchte man das Verbindungsproblem bei solchen Kontaktwerkstoffen vor allem dadurch zu lösen, dass man den Kontaktkörper mit einer gut löt- oder schweissbaren Zwischenschicht versah und dann mit dem Kontaktträger verlötete oder verschweisste. Die Herstellung solcher vorbehandelter Kontaktkörper erfordert jedoch einen erheblichen Fertigungsaufwand, ausserdem werden die elektrischen und mechanischen Eigenschaften des Kontaktstücks verändert. Aus der DE-PS 1 564 572 ist ein Verfahren bekannt, schlecht schweissbare Kontaktwerkstoffe durch Ultraschall-Schweissen direkt mit dem Kontaktträger zu verbinden. Hierbei wird ein Kontaktkörperrohling dem zugleich als Prägestempel für den Kontaktkörper ausgebildeten Schwinger eines Ultraschallgeräts zugeführt und durch gleichzeitige Einwirkungen von Schwingungen und Druck zu seiner Endform verformt und zugleich mit dem Kontaktträger ver schweisst. Das Ultraschall-Schweissverfahren bietet zwar Vorteile, bringt jedoch in den meisten Fällen keine ausreichende Verbindung zwischen Kontaktkörper und Kontaktträger. Derart aufgeschwisste Kontaktauflagen erfüllen in vielen Fällen bei Beanspruchung im Schaltgerät nicht die gestellten Anforderungen an die Lebensdauer solcher Kontaktstücke. Da nach dem Verfahren gemäss DE-PS 1 564 572 der Schwinger (Sonotrode) gleichzeitig Prägewerkzeug ist, besteht in der Gestaltung dieses Werkzeugs nur geringe Flexibilität, da zur Einhaltung der Resonanzbedingungen keine grossen Massen und zusätzliche bewegliche Teile zulässig sind. Ausserdem wird bei der Verformung während des Schweissvorgangs Kontaktmaterial durch den verfahrensbedingt vorhandenen Spalt zwischen Prägewerkzeug und Kontaktträger herausgedrückt, so dass eine Nachbearbeitung des fertigen Kontaktstücks erforderlich wird. Zur Verbesserung der Verbindung zwischen Kontaktkörper und Kontaktträger wird daher in der DE-OS 2 642 338 eine Hilfsschicht in Folien- oder Pulverform aus einem kaltschweissbaren metallischen Werkstoff zwischen Kontaktkörper und Kontaktträger vorgeschlagen. Dadurch entfällt jedoch der gewünschte homogene Übergang zwischen Kontaktkörper und Kontaktträger. In der Technik sind ganz allgemein Prägewerkzeuge bekannt, die aus einer Führungsbüchse mit darin beweglich angeordneten Prägestempel bestehen. Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbringung von Kontaktkörpern auf Kontaktträger unter gleichzeitiger Einwirkung von Druck und Schall durch Aufpressen eines Kontaktkörperrohlings auf einen Kontaktträger mit einem Prägewerkzeug zu finden, bestehend aus einer Führungsbüchse und einem beweglichen Pressstempel, die eine gute Verbindung zwischen Kontaktkörper und Kontaktträger ohne Anbringung von Zwischenschichten und ohne Nachbearbeitung gewährleisten, unter weitgehender Freiheit bei der Ausbildung der Prägewerkzeugform. Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Schallenergie auf den Kontaktträger aufgebracht und der Kontaktkörper bei auf dem Kontaktträger aufliegender Führungsbüchse mit dem Prägestempel unter Verformung des Kontaktkörperrohlings zu seiner Endgestalt aufgepresst wird. Vorteilhaft ist es, wenn bei Verformungsbeginn das in dem Prägewerkzeug durch Führungsbüchse und Prägestempel begrenzte Verformungsvolumen um mindestens 20 %, vorzugsweise mehr als 40 %, grösser ist als das Volumen des Kontaktkörperrohlings. Anhand der Abbildungen I und II werden schematisch zwei Ausführungsbeispiele besonders vorteilhafter Ausführungsformen einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt. Die Vorrichtung besteht aus einem Schwinger (1), auf dessen vorzugsweise geriffelter Oberfläche der Kontaktträger (5) aufliegt. Das Prägewerkzeug (2) besteht aus einer Führungsbüchse (3) und einem darin beweglichen Prägestempel (4). Der Kontaktkörperrohling (6) wird bei obenliegendem Prägestempel (4) in das Prägewerkzeug (2) eingebracht. Die Führungsbüchse (3) wird unmittelbar, ohne Ausbildung eines Spaltes, auf den Kontaktträger (5) aufgesetzt. Hierdurch wird verhindert, dass beim anschliessenden Prägevorgang mit dem Prägestempel (4), unter gleichzeitiger Einwirkung von Schallenergie über den Schwinger (1), Kontaktmaterial aus dem Prägewerkzeug (2) austritt, was eine Nachbearbeitung des fertigen Kontaktstücks erforderlich machen würde. Bei Prägebeginn ist das durch Führungsbüchse (3) und Prägestempel (4) begrenzte Volumen (7) im Prägewerkzeug (2) vorteilhafterweise mehr als 20 8 grösser als das Volumen des Kontaktkörperrohlings (6), um einen für die Verbindungsfestigkeit ausreichend hohen Verformungsgrad des Kontaktkörperrohlings (6) zu erzielen. Vorzugsweise ist dieses Volumgen (7) mehr als 40 % grösser als das Volumen des Konaktkörperrohlings. Besonders vorteilhaft ist es (Abbildung II), wenn der bewegliche Prägestempel (4) im Zusammenwirken mit der Füurungsbüchse (3) gleichzeitig als Abtrennwerkzeug für den Kontaktkörperrohling (6) ausgebildet ist, so dass der Kontaktkörperrohling im Prägewerkzeug selbst unmittelbar vor dem Prägevorgang von einem Halbzeug (8), beispielsweise Draht, Band oder Profil, abgetrennt, vorzugsweise abgeschert wird. Die frisch erzeugten Oberflächen begünstigen die Verbindungsbildung zwischen Kontaktträger und Kontaktkörper bei anschliessdem Prägevorgang. Die Gestaltung des Prägewerkzeugs (2) kann in Form und Masse unabhängig von schwingungstechnischen Gesichtspunkten erfolgen. Genau so kann der Schwinger (1) unabhängig von presstechnischen Gesichtspunkten optimal nach Gesichtspunkten oder Schallerzeugung und Schallübertragung ausgebildet werden. Besonders vorteilhaft ist es auch, die Führungsbüchse (3) am unteren, auf den Kontaktträger (5) aufgesetzten Rand (9) auf der Innenseite anzufasen, vorzugsweise mit einem Winkel zwischen 30 und 600. Dadurch ergibt sich beim Press-Schweissvorgang eine Verwirbelung des Kontaktmaterials am Kontaktkörperumfang, so dass eine optimale Bindung mit dem Trägerteil am Kontaktkörperrand erfolgt. Hierdurch wird eine seitliche Ablösung des Kontaktkörpers vom Kontaktträger bei einer Lichtbogenbelastung im Schalter verhindert, die zu einem frühzeitigen Ende der Lebensdauer führen würde. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren und der erfindungsgemässen Vorrichtung lassen sich vor allem schwer schweissbare Kontaktmaterialien, wie Silber-Kadmiumoxid, Silber Zinnoxid, Silber-Graphit oder Silber-Nickel, verarbeiten. Man erhält hierbei eine ausgezeichnet mechanische Verbindungsfestigkeit zwischen dem Kontaktträger und dem Kontaktkörper, was sich auf die Lebensdauer entsprechend bestückter Schalter sehr positiv auswirkt. Das folgende Ausführungsbeispiel soll das erfindungsgemässe Verfahren näher erläutern: In dem Prägewerkzeug gemäss Abbildung II frisch abgescherte Abschnitte aus einem Draht aus Ag/CdO 90/10 mit 2 mm Durchmesser werden in einer Schweissvorrichtung gemäss Abbildung II auf 0,5 mm dicke Kontaktträger aus Kupfer oder Ms 63 unter gleichzeitiger Einwirkung von Druck und Ultraschall (20 kHz) zu Kontaktkörpern der Abmessung 4 x 3,2 x 0,6 mm3 verformt. Die bei der Abscherprüfung erzielten Kräfte liegen zwischen 1500 und 2000 N.

Claims: Verfahren und Vorrichtung zur Aufbringung von Kontakt körpern auf Kontaktträger Patentansprüche 1. Verfahren zur Aufbringung von Kontaktkörpern auf Kontaktträger unter gleichzeitiger Einwirkung von Druck und Schall durch Aufpressen eines Kontakt körperrohlings auf den Kontaktträger mit einem Prägewerkzeug, bestehend aus einer Führungsbüchse und einem beweglichen Prägestempel, dadurch gekenn zeichnet, dass die Schallenergie auf den Kontaktträger aufgebracht und der Kontaktkörper bei auf dem Kon taktträger aufliegender Führungsbüchse mit dem Präge stempel unter Verformung des Kontaktkörperrohlings zu seiner Endgestalt aufgepresst wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bei Verformungsbeginn in dem Prägewerkzeug zur Verfügung stehende Verformungsvolumen um min destens 20 % grösser ist als das Volumen des Kontakt körperrohlings. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich net, dass der Kontaktkörperrohling im Prägewerkzeug selbst unmittelbar vor dem Pressschritt von einem Halbzeug abgetrennt wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, dass die Verformung des Kontaktkörperrohlings durch Ausbildung des Prägewerkzeugs so geführt wird, dass am Umfang des Kontaktkörpers eine Materialver wirbelung im Kontaktkörper stattfindet. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, bestehend aus einem Schwinger (Sonotrode) und einem aus einer Führungbüchse und einem darin beweglichen Prägestempel zusammengesetzten Prägewerkzeug, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwinger (1) auf dem Kontaktträger (5) aufliegt. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das im Prägewerkzeug (2) durch Führungsbüchse (3) und Prägestempel (4) bei Verformungsbeginn begrenzte Volumen (7) um mindestens 20 % grösser ist als das Volumen des Kontaktkörperrohlings (6). 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekenn zeichnet, dass der bewegliche Prägestempel (4) im Zusammenwirken mit der Führungsbüchse (3) gleich zeitig als Abtrennwerkzeug für die Kontaktkörper rohlinge (6) ausgebildet ist. 8. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, #dadurch gekenn zeichnet, dass der untere Rand der Führungsbüchse (3) auf der Innenseite mit einem Winkel von 30 bis 600 angefast ist. 9. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, dass die dem Kontaktträger (5) zugewandte Oberfläche des Schwingers (1) geriffelt ist.

Inventors: LINDMAYER, MANFRED, DR. ING., NIEBUHR, FRIEDRICH-WILHELM, ING. GRAD., NUSS, LOTHAR W., WEIDERT, FRIEDRICH
Applicants: DEGUSSA AKTIENGESELLSCHAFT, NIEBUHR MIKROSCHWEISSTECHNIK GMBH
Application year: 1980
Main classification: H01H11
IPC codes: H01H11