Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden eines Endes einer Leitung mit einem Kontaktelement. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verbindungsverfahren, ein Kontaktelement und ein Steckergehäuse.

Technischer Hintergrund

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden hauptsächlich in Verbindung Kabelbäumen, insbesondere für Anwendungen im Fahrzeugbereich, beschrieben. Es versteht sich aber, dass die vorliegende Erfindung in allen Anwendungen genutzt werden kann, in welchen Kabel kontaktiert werden müssen. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung auch zum Kontaktieren von Netzwerkleitungen oder im Schaltschrankbau oder dergleichen eingesetzt werden. Auch der Einsatz in Verbindung mit Glasfaserleitungen ist möglich.

In modernen Kraftfahrzeugen wird eine Vielzahl elektrischer und elektronischer Geräte eingesetzt. Insbesondere Steuergeräte der Fahrzeuge werden dabei über digitale Bussysteme miteinander vernetzt. Die immer weiter voranschreitende Digitalisierung und Vernetzung führt folglich zu immer aufwändigeren Kabelbäumen in den Fahrzeugen.

Bei der Herstellung solcher Kabelbäume, die hunderte Meter einzelner Kabel umfassen können, werden üblicherweise Litzen verwendet, die auf die entsprechende Länge zugschnitten und mit entsprechenden elektrischen Kontakten versehen werden. Die DE 103 52 482 A1 zeigt eine Vorrichtung, bei der die Schritte Kompaktieren,

Endverbinderschweißen, Terminal anschweißen und Crimpen in einer einzelnen

Vorrichtung durchgeführt werden können. Insbesondere bei sehr dünnen Litzen ist die Kontaktierung mittels Crimpanschlüssen aber aufwändig.

Beschreibung der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine einfache Kontaktierung von elektrischen Leitungen zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Demgemäß ist vorgesehen: Eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden eines Endes einer elektrischen Leitung, z.B. einem Litzenleiter, einer Litzenleitung oder Litze, insbesondere einer Signalleitung, mit einem Kontaktelement, z.B. einem Blechkontakt zur Bestückung in einem Steckergehäuse, welches einen Koppelabschnitt aufweist. Die Verbindungsvorrichtung weist eine Kontaktaufnahme auf, welche ausgebildet ist, das Kontaktelement aufzunehmen und zu fixieren. Ferner ist eine Leitungszuführung vorgesehen, welche ausgebildet ist, das Ende der Leitung insbesondere automatisiert in das Kontaktelement einzuführen. Schließlich weist die Verbindungsvorrichtung eine vorzugsweise steuerbare Wärmequelle auf, welche ausgebildet ist, das Ende der Leitung mit dem Koppelabschnitt des Kontaktelements vorzugsweise stirnseitig zu verschweißen.

Ferner ist vorgesehen: ein Verbindungsverfahren zum Verbinden eines Endes einer Leitung mit einem Kontaktelement, welches einen Koppelabschnitt aufweist, aufweisend die Schritte Aufnehmen und Fixieren des Kontaktelements, Einführen, insbesondere automatisiert, des Endes der Leitung in das Kontaktelement, und vorzugsweise stirnseitig Verschweißen des Endes der Leitung mit dem Koppelabschnitt des Kontaktelements, z.B. mit einer Wärmequelle, wie z.B. einem Laser. Ferner ist ein Kontaktelement zur Verwendung mit einer erfindungsgemäßen

Verbindungsvorrichtung und/oder einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen. Das Kontaktelement weist einen Koppelabschnitt auf, welcher eine Auflage für ein Ende einer Leitung aufweist. Ferner weist das Kontaktelement einen Positionierabschnitt auf, welcher in axialer Verlängerung des Koppelabschnitts angeordnet ist und für die Leitung eine Führung in den Koppelabschnitt bildet. Die Leitung bzw. deren Ende wird also in den Positionierabschnitt eingeführt, der z.B. kanalartig bzw. röhrenartig ausgebildet sein kann. Durch den Positionierabschnitt hindurch wird die Leitung bzw. deren Ende bis zu dem Koppelabschnitt geführt, bis das Ende der Leitung an der Auflage anliegt. Das Ende der Leitung kann dann mit der Auflage verschweißt werden.

Schließlich ist vorgesehen : ein Steckergehäuse zur Verwendung mit einer

erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung und/oder einem erfindungsgemäßen

Verfahren. Das Steckergehäuse weist eine Anzahl, also einer oder mehreren, von

Kontaktkammern, welche ausgebildet sind, jeweils ein Kontaktelement aufzunehmen, und eine Schweißöffnung an jeder der Kontaktkammern, auf.

Um z.B. das Gewicht von Kabelbäumen in Fahrzeugen zu reduzieren, werden elektrische Signalleitungen mit einem Querschnitt kleiner oder gleich 0,35mm ² in großen Mengen im Fahrzeug verbaut. Deren Anteil kann über 75% pro Kabelbaum bzw. Kabelsatz liegen. Diese werden bisher üblicherweise mit Hilfe der Crimptechnik auf Vollautomaten vorproduziert.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass in einem Fahrzeug-Kabelsatz sehr viele Varianten an Signalleitungen verbaut werden (Leitungsquerschnitt, -länge, - färbe, verschiedene Kontaktteile) und daher eine vollautomatisierte Fertigung des

Leitungssatzes aufgrund der vielen dazu nötigen Maschinenkonfigurationen mit

Crimptechnik derzeit schwer realisierbar ist. Die vorliegende Erfindung basiert nun darauf, die komplexe Crimptechnik durch eine direkte bzw. stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Kontaktelement und dem Ende der Leitung zu ersetzen. Dazu wird das Ende der Leitung automatisiert in das Kontaktelement eingeführt und dort mit dem Koppelabschnitt verschweißt. Insbesondere kann dazu eine berührungslose Schmelzschweißtechnik eingesetzt werden. Das Kontaktelement kann z.B. aus einem Blech gestanzt und gebogen werden. Dabei kann die Auflage z.B. aus einem in den Koppelabschnitt hinein gebogenen Blechabschnitt oder Blechfahnen gebildet werden. Das Kontaktelement kann alternativ durch einen leer verpressten Crimpkontakt gebildet werden. Die Kontaktfahnen des Crimpkontakts sind also nach innen gebogen, ohne dass sich zwischen diesen eine Leitung befindet. Die Kontaktfahnen bilden folglich den Koppelabschnitt, an welchem das Ende der Leitung vor dem Schweißvorgang anliegt. Die vorliegende Erfindung ersetzt den mechanischen Fügeprozess, z.B. einen

Crimpvorgang. Der Schweißprozess kann direkt am Baubrett erfolgen, an welchem z.B. ein Kabelbaum für ein Fahrzeug produziert wird. Eine Vorfertigung von kontaktierten Leiterenden kann also entfallen. Als Baubrett wird hier eine Vorrichtung bezeichnet, auf welcher z.B. Kabelbäume für Kraftfahrzeuge üblicherweise in Handarbeit oder zumindest teilweise in Handarbeit aufgebaut werden und die Aufnahmen für Halteteile sowie

Abschnitte des Kabelbaums aufweist.

Durch das Verschweißen des Endes der Leitung entsteht im Gegensatz zur

kraftschlüssigen Verbindung beim Crimpen eine stoffschlüssige Verbindung. Ein solcher Anschluss der Leitung an das Kontaktelement ist mechanisch deutlich stabiler als ein

Crimpanschluss. Entspricht die Zugfestigkeit der Schweißverbindung den Anforderungen der jeweiligen Anwendung, kann z.B. auch auf eine separate Zugentlastung verzichtet werden. Ferner ist eine Schweißverbindung gegenüber Vibrationen, Korrosion und anderen Umwelteinflüssen unempfindlicher als eine entsprechende Crimpverbindung.

Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele zu neuen

Ausführungsbeispielen kombiniert werden können. Insbesondere können die

unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein.

In einer Ausführungsform kann die Verbindungsvorrichtung eine Abisoliereinrichtung aufweisen, welche ausgebildet ist, das Ende der Leitung abzuisolieren, also von der Isolierung zu befreien. Beispielsweise kann die Verbindungsvorrichtung auch eine

Aufnahme für Kabelrollen bzw. -Spulen aufweisen, auf welcher die einzelnen Kabelrollen angeordnet sind. Die Abisoliereinrichtung kann dann jeweils vor dem Schweißvorgang die entsprechende Leitung in der benötigten Länge von der Kabelrolle abrollen und das Ende der Leitung abisolieren, sodass dieses durch die Leitungszuführung in das

Kontaktelement eingeführt werden kann.

In einer Ausführungsform kann die Wärmequelle ausgebildet sein, das Ende der Leitung vor dem Einführen in das Kontaktelement, insbesondere stirnseitig, aufzuschmelzen. Beispielsweise kann die Leitungszuführung dazu das Ende der Leitung entsprechend positionieren. Beim Aufschmelzen kann das Ende der Leitung mit einer vorgegebenen Wärmemenge für einen vorgegebenen Zeitraum erhitzt werden. So kann der

Schmelzprozess kontrolliert werden und eine definierte Menge des Leitungsmaterials aufgeschmolzen werden. Auf Grund der Oberflächenspannung der Schmelze bildet sich ein annähernd kugel- bzw. tropfenförmiger Kopf an dem Ende der Leitung aus.

Selbstverständlich kann für das Aufschmelzen des Endes der Leitung auch eine andere Wärmequelle genutzt werden, als für den Schweißprozess. Insbesondere wenn die gleiche Wärmequelle genutzt wird, um das Ende der Leitung aufzuschmelzen, kann während diesem Vorgang das Leitungsende gedreht werden, sodass die Schmelze nicht schwerkraftbedingt nach unten gezogen wird und sich eine gleichmäßige Kugelform ausbildet. Die Leitung und die Wärmequelle können somit in der Position verbleiben, in welcher sie beim folgenden Schweißprozess benötigt werden, d.h. in der Waagrechten. Damit kann die Mechanik der Verbindungsvorrichtung einfach gehalten werden. Alternativ kann die Leitungszuführung das Ende der Leitung beim Aufschmelzen auch senkrecht unter der Wärmequelle positionieren. Dazu kann die Mechanik der Leitungszuführung z.B. schwenkbar ausgebildet werden.

Wird das Ende der Leitung aufgeschmolzen und bildet entsprechend einen kugelförmigen Kopf aus, vereinfacht sich die Handhabung von z.B. litzenartigen Leitungen. Die einzelnen Drähte der Litze können dann z.B. beim axialen Einführen des Endes in das

Kontaktelement nicht mehr nach außen spleißen, d.h. sich verbiegen. Ferner kann ein solcher kugelförmiger Kopf sehr einfach z.B. durch Dichtelemente geschoben werden, ohne diese zu beschädigen. Dies ist z.B. insbesondere bei Steckern vorteilhaft, vor deren Aufnahmekammern für die Kontaktelemente eine Dichtmatte liegt oder die über

Einzeladerabdichtungen verfügen.

Der Vorgang des Aufschmelzens kann dabei ferner als Alternative zum Abisolieren durch die Abisoliereinrichtung genutzt werden. Dazu kann die Wärmemenge derart bestimmt werden, dass die Isolierung abbrennt bzw. verdampft und das Ende der Leitung wie gefordert aufschmilzt. Insbesondere kann dazu auch ein vorgegebenes Temperaturprofil durch die Wärmequelle erzeugt werden, welches z.B. zuerst zu einem Abbrennen bzw. Verdampfen der Isolierung und anschließend zu einem Aufschmelzen des Endes der Leitung führt.

In einer Ausführungsform kann die Wärmequelle als Laserquelle ausgebildet sein, welche einen Laserstrahl aussendet. Ein Laser ermöglicht es, Wärme gezielt auf kleinem Raum zu konzentrieren. Es können also auch Leitungen mit sehr kleinen Durchmessern effektiv verschweißt werden. Ferner ermöglicht ein Laser einen sehr schnellen Prozess mit hohen Abschmelzraten. Ein möglicher Laser kann z.B. eine Leistung von 100W aufweisen, und Pulse mit 10kW Leistung und einer Dauer von weniger als 1 s, insbesondere von weniger als 100ms, z.B. 15ms - 25ms, abgeben. Alternativ kann die Wärmequelle z.B. Heizdrähte, Gasflammen oder dergleichen aufweisen

In einer Ausführungsform kann die Wärmequelle Leistungsgesteuert bzw. -geregelt sein. Dadurch wird es möglich, die Temperatur beim Verschweißen an unterschiedliche

Materialien der Leitung anzupassen. Ferner können vorgegebene Temperaturprofile umgesetzt werden.

In einer Ausführungsform kann die Leitungszuführung ausgebildet sein, das Ende der Leitung während dem Schweißen mit einer vorgegebenen Kraft, auch Vorkraft genannt, in das Kontaktelement zu drücken. Die Vorkraft sorgt in der Schmelzphase des

Schweißvorgangs für einen Materialnachschub durch Leitermaterial, die Leitung "rückt" also stetig nach, und verhindert so eine Einschnürung und Schrumpfung an der

Schweißstelle. Die Vorkraft bleibt dabei bis zur Abkühlung bestehen. Nach dem Erstarren der Schmelze ist der Fügeprozess abgeschlossen. Ferner kann der Verschweißvorgang auch derart konfiguriert werden, dass lediglich ein exakt definierter Teil des kugelförmigen Endes der Leitung aufgeschmolzen wird und dieser Teil der Kugel am Ende der Leitung als Materialreservoir dient. Auf ein

Nachschieben der Leitung durch die Vorkraft kann dann je nach Anwendung verzichtet werden.

In einer Ausführungsform kann die Verbindungsvorrichtung einen Kraftmesser aufweisen, welcher ausgebildet ist, die Kraft zwischen der Leitung und dem Kontaktelement zu erfassen und zu prüfen, ob während dem Verbinden des Endes der Leitung mit dem Kontaktelement vorgegebene Kräfte vorliegen. Sowohl das Einführen des Endes in den Koppelabschnitt als auch das Schweißen des Endes der Leitung kann mittels einer entsprechenden Kraft-Weg-Überwachung kontrolliert werden. Dabei können

charakteristische Merkmale des Verlaufs überwacht werden. Solche charakteristischen Merkmale können z.B. sein: a) der Kraftanstieg beim Einführen des Endes in das

Kontaktelement, b) der Kraftaufwand und die Weglänge beim Durchqueren des

Kontaktelements bis zum Koppelabschnitt, c) der Kraftabfall nach dem Durchqueren des Kontaktelements, d) der steile Kraftanstieg beim Erreichen des Endes des

Koppelabschnitts, e) ein konstantes Kraftniveau in der Schweiß- und Haltephase, und f) der Schweißweg.

Ferner kann nach dem Abkühlen der Schweißverbindung durch den Kraftmesser ein sog. "Ausreißtest" zur Verifizierung der Schweißung durchgeführt werden. Es versteht sich, dass ein solcher„Ausreistest" nicht bei jeder Verbindung durchgeführt wird. Der „Ausreistest" kann z.B. nach dem Umrüsten der Verbindungsvorrichtung auf ein bestimmtes Kabel oder ein bestimmtes Kontaktelement durchgeführt werden. Ferner kann während der automatisierten Produktion einer Vielzahl von Verbindungen zwischen Kabeln und Kontaktelementen ein Intervall vorgegebenen werden, in welchem

„Ausreistests" durchgeführt werden. Beispielsweise kann jeweils nach 100 oder 150 Verbindungen ein entsprechender„Ausreistest" durchgeführt und zu Zwecken der Qualitätssicherung dokumentiert werden.

Zusätzlich kann in einer Ausführungsform ein optisches Überwachungssystem

vorgesehen sein, welches die Geometrie der Schweißung überprüft und eine Fehlermeldung ausgibt, wenn die Geometrie übermäßig von einer vorgegebenen

Nenngeometrie abweicht.

Um eine Schädigung von Kontaktteil und z.B. einem Steckergehäuse zu vermeiden, kann in einer Ausführungsform zusätzlich Spülluft eingeblasen werden oder die Leitung und/oder das Kontaktelement anderweitig gekühlt werden.

In einer Ausführungsform kann die Verbindungsvorrichtung eine Gehäuseaufnahme zur Aufnahme eines Steckergehäuses mit einer Anzahl, also einer oder mehreren, von Kontaktkammern aufweisen. Die Kontaktkammern sind ausgebildet, jeweils ein

Kontaktelement aufzunehmen. Ferner weist das Steckergehäuse eine Schweißöffnung an jeder der Kontaktkammern auf. Die Kontaktaufnahme kann dabei ausgebildet sein, für jede Kontaktkammer ein Kontaktelement aufzunehmen, z.B. von einem Gurt oder Magazin, und jeweils ein Kontaktelement in jede der Kontaktkammern einzuführen. Ferner kann die

Leitungszuführung ausgebildet sein, in die Koppelabschnitte jedes der in den

Kontaktkammern sitzenden Kontaktelemente das Ende einer Leitung einzuführen.

Schließlich kann die Wärmequelle ausgebildet sein, jedes der Enden mit dem

entsprechenden Koppelabschnitt in der jeweiligen Kontaktkammer durch die jeweilige Schweißöffnung hindurch zu verschweißen. Mit der Gehäuseaufnahme wird es möglich, nicht nur einzelne Leitungen mit einem Kontaktelement zu versehen. Vielmehr kann direkt am Baubrett jeweils ein kompletter Stecker bzw. ein komplettes Steckergehäuse automatisch bestückt werden. Dabei wird die Schweißverbindung in den Kontaktkammern der jeweiligen Steckergehäuse hergestellt. Häufig wird bei Steckergehäusen eine

Dichtmatte vor den Kontaktkammern angeordnet bzw. es werden Einzeladerabdichtungen in den Kontaktkammern eingesetzt. Diese Dichtelemente bestehen üblicherweise aus Gummi oder einem anderen flexiblen Material. Wird das Kontaktelement mit der Leitung verbunden, bevor dieses in der Kontaktkammer liegt, muss das üblicherweise eckige Kontaktelement durch das Dichtelement hindurchgeschoben werden. Dabei kann das flexible Material des Dichtelements durch die Kanten des Kontaktelements beschädigt werden.

Die vorliegende Erfindung vermeidet eine solche Beschädigung, da lediglich das Ende der Leitung, insbesondere ein kugelförmiges, also rundes, Ende der Leitung durch das jeweilige Dichtelement geführt werden muss. Das Kontaktelement selbst kann vor dem Anbringen des Dichtelements in die jeweilige Kontaktkammer eingeführt werden.

Weist das Kontaktelement eine Fixierung für die Isolierung der Leitung, also eine sog. Zugentlastung, auf, kann diese vor, während oder nach dem Schweißvorgang

geschlossen, also z.B. verpresst, werden. Dies kann insbesondere auch durch die Schweißöffnung hindurch erfolgen, die dazu z.B. als entsprechendes Langloch ausgebildet sein kann. Solche Zugentlastungen werden üblicherweise in herkömmlicher Crimptechnik hergestellt. Allerdings dienen sie lediglich der mechanischen Fixierung der Isolierung der Leitung und haben keinerlei elektrische Funktion.

In einer Ausführungsform kann die Verbindungsvorrichtung eine Verschlusseinrichtung aufweisen, welche ausgebildet ist, nach dem Verschweißen die Schweißöffnungen zu verschließen. Die Schweißöffnungen müssen nach dem Schweißvorgang verschlossen werden, sodass die Kontaktelemente von Umwelteinflüssen, wie z.B. Feuchtigkeit, Staub und dergleichen, abgeschirmt werden. Je nach Ausführung des Steckers kann z.B. eine Vergussmasse in die Schweißöffnung gegossen werden oder eine Rastklammer des Steckergehäuses geschlossen werden. Das Kontaktelement kann neben dem Koppelabschnitt und dem Positionierabschnitt ferner noch einen Zugentlastungsabschnitt und einen Kontaktabschnitt aufweisen. Der Zugentlastungsabschnitt kann sich z.B. an den Positionierabschnitt anschließen und z.B. zwei Flügel oder Laschen aufweisen, die um die Isolierung der Leitung herumgeklappt werden können. Der Kontaktabschnitt kann das männliche oder weibliche Teil einer elektrischen Steckverbindung bilden.

In einer Ausführungsform kann das Steckergehäuse eine verschiebbare Klammer aufweisen, welche in einer geöffneten Position die Schweißöffnungen freigibt und welche in einer geschlossenen Position die Schweißöffnungen verschließt.

In einer Ausführungsform kann das Steckergehäuse eine erste Gehäusehälfte aufweisen, welche nach oben offene Kontaktkammern aufweist, die Schweißöffnungen werden also implizit durch die nach oben offenen Kontaktkammern gebildet. Zusätzlich kann eine zweite Gehäusehälfte vorgesehen sein, welche Koppelelemente zum Koppeln an die erste Gehäusehälfte aufweist und welche nach dem Verbinden von Leitung mit entsprechenden Kontaktelementen in den Kontaktkammern auf die erste Gehäusehälfte aufgesetzt werden kann. Die Verbindungsvorrichtung kann genutzt werden, um beliebige Materialen zu

verarbeiten. Beispielsweise kann eine Leitung bzw. Litze aus Kupfer mit einem

Kontaktelement aus Kupfer verschweißt werden. Es versteht sich, dass das

Kontaktelement bzw. das Ende der Leitung auch beschichtet, z.B. verzinnt oder versilbert, sein kann. Mit Hilfe der Verbindungsvorrichtung können ferner auch unterschiedliche Materialien miteinander verschweißt werden. Die Verbindungsvorrichtung ist also nicht darauf beschränkt, identische Materialeien miteinander zu verbinden.

Es kann z.B. eine Leitung aus Aluminium mit einem Kontaktelement aus Kupfer verbunden werden. Sollte das direkte Verschweißen von zwei unterschiedlichen

Materialien problematisch sein, kann in einer Ausführungsform in dem Kontaktelement, z.B. einem üblichen Crimpkontakt, ein Stift eingecrimpt werden, der aus dem

Leitungsmaterial besteht. Der Stift kann selbstverständlich auch aus jedem anderen geeigneten Material sein, d.h. aus jedem Material, welches mit dem Material der Leitung verschweißt werden kann. Die Leitung wird folglich nicht direkt mit dem Kontaktelement sondern mit dem Stift verschweißt. Es können also bei entsprechender Auswahl des Stifts wieder zwei identische Materialien miteinander verschweißt werden bzw. Materialien miteinander verschweißt werden, bei welchen das Schweißen einfach durchzuführen ist.

Um das Verschweißen des Stifts mit der Leitung zu unterstützen, kann der Stift an seinem auf die Leitung zeigenden Ende einen entsprechend ausgeformten Koppelabschnitt aufweisen. Der Koppelabschnitt an dem Stift kann dabei jede der in dieser

Patentanmeldung für den Koppelabschnitt des Kontaktelements offenbarten Formen aufweisen. Ferner kann der Koppelabschnitt des Stifts z.B. die eine Ausnehmung in Form einer Halbkugel aufweisen. In diese kann das Ende der Leitung zum Verscheißen eingelegt werden.

Entsprechende Kontaktelement können der Verbindungsvorrichtung bereits bestückt, also mit dem entsprechenden Stift, zugeführt werden. Alternativ kann die

Verbindungsvorrichtung entsprechende Stifte bei Bedarf in ein Kontaktelement einfügen. Kurze Figurenbeschreibung

Das Prinzip der Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren beispielshalber noch näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer

erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung;

Fig. 2 eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform der

erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung;

Fig. 3 eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform der

erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines

erfindungsgemäßen Kontaktelements;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines

erfindungsgemäßen Kontaktelements;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines

erfindungsgemäßen Kontaktelements;

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines

erfindungsgemäßen Kontaktelements;

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines

erfindungsgemäßen Kontaktelements;

Fig. 9 eine weitere schematische Darstellung der Ausführungsform des

erfindungsgemäßen Kontaktelements der Fig. 8; und Fig. 10 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen

Verfahrens.

Detaillierte Beschreibung

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Verbindungsvorrichtung 1 , die eine als Litze ausgebildete Leitung 2 mit einem Kontaktelement 5 verbindet. Das Kontaktelement 5 weist dabei einen Positionierabschnitt 7, einen Koppelabschnitt 6 und einen

Kontaktabschnitt 8 auf.

Die Leitung 2 weist eine Isolierung 4 auf, die an ihrem Ende 3 entfernt wurde. Der Positionierabschnitt 7 dient der korrekten Positionierung und Führung des Endes 3 der Leitung 2, bis dieses korrekt in dem Koppelabschnitt 6 liegt. Der Kontaktabschnitt 8 stellt ein männliches oder weibliches Steckelement dar, welches den elektrischen Kontakt eines entsprechenden Steckers bildet. Alternativ kann der Kontaktabschnitt 8 z.B. auch eine Anschlussfahne sein, die auf einer Leiterplatte oder dergleichen aufgelötet wird. Solche Anschlussfahnen können z.B. vorab auf der Leiterplatte aufgelötet werden, welche dann in der Verbindungsvorrichtung fixiert wird.

Die Verbindungsvorrichtung 1 weist eine Kontaktaufnahme 9 auf, welche das

Kontaktelement 5 aufnimmt und fixiert. In Fig. 1 ist die Kontaktaufnahme 9 schematisch mit zwei Klemmen 10 und 1 1 dargestellt, die das Kontaktelement 5 einklemmen.

Es versteht sich, dass jede andere Art der Fixierung möglich ist. Beispielsweise kann auch das dem Kontaktabschnitt 8 entsprechende weibliche oder männliche Gegenstück in diesen eingeführt werden, um das Kontaktelement 5 zu halten und zu fixieren. Die Verbindungsvorrichtung 1 weist ferner eine Leitungszuführung 12 auf. Diese führt die Leitung 2 bzw. das Ende 3 der Leitung 2 in den Positionierabschnitt 7 ein, bis das Ende 3 der Leitung 2 in dem Koppelabschnitt 6 liegt, bzw. bis das Ende 3 der Leitung 2 auf den Enden der Laschen 60, 61 (siehe auch Fig. 7) aufliegt, also mit diesen in Kontakt steht. Die Leitungszuführung 12 ist ebenfalls schematisch mit zwei Klemmen 13, 14 dargestellt, die die Leitung 2 einklemmen. Auch hier versteht sich, dass jede andere Art der Fixierung und Führung der Leitung 2 möglich ist. Beispielsweise kann die Leitung 2 in einer rohrartigen Leitungszuführung oder dergleichen geführt werden. Ferner können z.B.

bewegliche Elemente, z.B. angetriebene Rollen, genutzt werden, um die Leitung 2 zu befördern.

Befindet sich das Ende 3 der Leitung 2 in Position, also in dem Koppelabschnitt 6, erhitzt ein Laser 1 5 mit einem Laserstrahl 16 das Ende 3 der Leitung 2, sodass dieses schmilzt und mit den Enden der Laschen 60, 61 verschweißt wird. Selbstverständlich kann der Laserstrahl 1 6 alternativ oder zusätzlich auch die Enden der Laschen 60, 61 erhitzen, bis diese schmelzen.

Nachdem die Schmelze abgekühlt ist, ist das Ende 3 der Leitung 2 mit den Laschen 60, 61 des Koppelabschnitts 6 verschweißt. Es besteht also eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Leitung 2 und dem Koppelelement 5.

Fig. 2 zeigt die Verbindungsvorrichtung 1 , welche um weitere Elemente ergänzt wurde. So ist eine Abisoliereinrichtung 1 7 vorgesehen, welche z.B. mit Hilfe der Klingen 18, 1 9 das Ende der Leitung 2 abisoliert. Wird die Leitung 2 direkt vor der Verarbeitung abisoliert, müssen die einzelnen Leitungen nicht vorbearbeitet werden. Dies ermöglicht eine automatische direkte Entnahme und Konfektionierung der Leitung 2 z.B. aus einer Kabelrolle (nicht separat dargestellt) direkt vor der Verarbeitung der Leitung 2 z.B. am Baubrett. Wird das Ende 3 der als Litze ausgebildeten Leitung 2 direkt vor der

Verarbeitung abisoliert, sind die einzelnen Drähte der Litze 2 nicht miteinander verbunden. Das Ende 3 kann direkt in diesem Zustand in das Kontaktelement 5 eingeführt werden.

Alternativ, wie in Fig. 2 dargestellt, kann aber der Laser 15 das Ende 3 der Litze 2 derart erhitzen, dass die einzelnen Drähte der Litze 2 miteinander verschmelzen und einen kugelförmigen Kopf ausbilden. Ein Verschmelzen des Endes 3 verbindet die einzelnen Drähte der Litze 2, sodass diese sich nicht verbiegen können. Der Laser 15 kann ferner alternativ zu der Abisoliereinrichtung 1 7 genutzt werden. Dazu kann der Laser 1 5 die Isolierung am Ende 3 der Leitung 2 z.B. abbrennen bzw.

verdampfen. In Fig. 2 ist ferner ein Kraftmesser 20 dargestellt, der die auf die Leitung 2 wirkende Kraft erfasst. Der Kraftmesser 20 kann den gesamten Verarbeitungsvorgang der Leitung 2 überwachen.

Beispielsweise kann der Kraftmesser 20 charakteristische Merkmale, wie z.B. Kraft-Weg- Verhältnisse überwachen. Charakteristischen Kräfte bzw. Wege können z.B. bestimmt werden für:

- die Kraft beim Einführen des Endes 3 in das Kontaktelement 5;

- den Kraftaufwand und die Weglänge beim Durchqueren des Kontaktelements 5 bzw. des Positionierabschnitts 7 bis zum Koppelabschnitt 6;

- den Kraftabfall nach dem Durchqueren des Kontaktelements 5 bzw. des

Positionierabschnitts 7;

- den steilen Kraftanstieg beim Erreichen des Endes des Koppelabschnitts 6;

- ein konstantes Kraftniveau in der Schweiß- und Haltephase; und

- den Schweißweg

Die erfassten Werte kann der Kraftmesser 20 z.B. einer übergeordneten Steuerung bereitstellen, welche den Schweißvorgang anhand dieser Werte bewerten kann. Ferner kann die Steuerung diese Werte für jede Schweißverbindung dokumentieren und für Zwecke der Qualitätssicherung einem der jeweiligen Leitung zugeordneten Datensatz zuweisen.

Nicht dargestellt, aber selbstverständlich ebenfalls möglich, ist eine optische

Überwachung der Schweißverbindung, z.B. durch ein Bilderkennungssystem mit einer entsprechenden Bildanalyse.

Fig. 3 zeigt ebenfalls die Verbindungsvorrichtung 1 , welche um eine Gehäuseaufnahme 21 ergänzt wurde. Die Gehäuseaufnahme 21 nimmt ihrem Namen entsprechend ein Steckergehäuse 22 auf, in welchem Leitungen 2 mit entsprechenden Kontaktelementen anzuordnen sind.

Das Steckergehäuse 22 weist lediglich beispielhaft drei Kontaktkammern 23, 24, 25 auf, in welche (nicht dargestellt) jeweils ein Kontaktelement 5 eingeführt werden kann. Die Gehäuseaufnahme 21 ersetzt damit die Kontaktaufnahme 9 der Figs. 1 und 2. Es ist aber eine Variante der Kontaktaufnahme 9 möglich, welche die Kontaktelement 5 in den Kontaktkammern 23, 24, 25 fixiert. Das Steckergehäuse 22 weist ferner auf der Oberseite jeder der Kontaktkammern 23, 24, 25 eine Schweißöffnung 26, 27, 28 auf, durch welche hindurch der Laserstrahl 16 das Ende 3 der jeweiligen Leitung mit dem entsprechenden Kontaktelement 5 bzw. dessen Koppelabschnitt 6 verschweißt. Ist eine Abdichtung der Verbindung zwischen Ende 3 und Kontaktelement 5 nicht nötig, kann der Verbindungsvorgang hier beendet werden. Soll diese Verbindung aber abgedichtet werden, kann die Verschlusseinrichtung 29 die Schweißöffnungen 26, 27, 28 verschließen. Die Verschlusseinrichtung 29 ist hier als Vergussmassenreservoir dargestellt, welches die Vergussmasse durch eine Düse 30 in die Schweißöffnungen 26, 27, 28 einbringen kann.

Alternativ kann z.B. das Steckergehäuse aus zwei Gehäusehälften bestehen, wobei der Schweißvorgang ausgeführt wird, wenn die Kontaktelemente 5 in der unteren

Gehäusehälfte liegen. Das Steckergehäuse wird dann geschlossen, indem die zweite Gehäusehälfte auf die erste Gehäusehälfte aufgesetzt wird. Als weitere Alternative kann ein Steckergehäuse mit einer beweglichen Verschlussklammer vorgesehen werden, die in einer geöffneten Stellung die Schweißöffnungen 26, 27, 28 freigibt und diese in einer geschlossenen Stellung verschließt. Es versteht sich, dass einzelne Elemente der Ausführungsformen der

Verbindungsvorrichtung 1 der Figs. 1 , 2 und 3 frei miteinander kombiniert werden können.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kontaktelements 45 mit einem Positionierabschnitt 46, einem Koppelabschnitt 47 und einem Kontaktabschnitt 48. Eine Leitung 40 mit einer Isolierung 42 und einem abisolierten Ende 41 ist derart in dem Kontaktelement 45 angeordnet, dass das Ende 41 auf den Enden der umgebogenen Laschen 60, 61 aufliegt. Die Enden der Laschen 60, 61 sind radial, also senkrecht zur Längsachse der Leitung 40 bzw. des Kontaktelements 45 abgeschlossen. Bei dieser Konfiguration der Enden der Laschen 60, 61 liegt lediglich ein kleiner Teil des Endes 41 auf. Allerdings verteilt sich die Schmelze beim Verschweißen des Endes 41 derart, dass die Enden der Laschen 60, 61 vollständig mit dem Ende 41 verschweißt werden. Ferner sind diese Enden der Laschen 60, 61 einfach herzustellen.

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen

Kontaktelements 49. Im Gegensatz zu dem Kontaktelement der Fig. 4 sind die Enden der Laschen 60, 61 in der Fig. 5 abgerundet. D.h. die Enden der Laschen 60, 61 sind der kugelartigen Kontur des Endes 41 der Leitung 40 angepasst. Die Auflagefläche zwischen Ende 41 und den Enden der Laschen 60, 61 wird folglich maximiert.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kontaktelements 53.

Bei dem Kontaktelement 53 sind die Enden der Laschen 60, 61 radial nach außen gebogen. Diese Art von Laschen 60, 61 ist ebenfalls sehr einfach durch entsprechendes Biegen der Laschen 60, 61 herzustellen. Gleichzeitig vergrößert sich die Auflagefläche zwischen dem Ende 41 und den Enden der Laschen 60, 61 Gegenüber der Anordnung der Fig. 4.

Fig. 7 zeigt eine Kontaktelement 62 in seiner ursprünglichen Form, also nachdem das Kontaktelement 62 ausgestanzt aber bevor es in Form gebogen wurde. Der Positionierabschnitt 57 und der Koppelabschnitt 58 sind einstückig ausgebildet und durch gestrichelte Linien sind die Kanten markiert, an welchen das Kontaktelement 62 gebogen wird, um es in seine finale Form zu bringen. Die Laschen 60 erstrecken sich axial an der jeweils äußeren Kante des Kontaktelements 62 von dem Koppelabschnitt 58 in Richtung des Kontaktabschnitts 59. Die Laschen 60, 61 werden in den Koppelabschnitt 58 gefaltet. In der Darstellung der Fig. 7 also aus der Bildebene heraus. Danach kann das Material, welches die Wand des Positionierabschnitts 57 und des Koppelabschnitts 58 bildet nach oben, also ebenfalls aus der Bildebene heraus, gefaltet werden.

Die Laschen 69, 70 am Eingang des Positionierabschnitts 57 können anschließend etwas nach außen gebogen werden, um die Eintrittsöffnung des Positionierabschnitts 57 zu vergrößern.

Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kontaktelements 71 in seiner ursprünglichen Form. Das

Kontaktelement 71 weist einen Positionierabschnitt 63, einen Koppelabschnitt 64 und einen Kontaktabschnitt 65 auf.

Das Kontaktelement 71 weist ferner einen dem Positionierabschnitt 63 vorangestellten Zugentlastungsabschnitt 66 auf. Der Zugentlastungsabschnitt 66 wird im Wesentlichen durch zwei radial aus dem Kontaktelement 71 herausstehende Flügel 67, 68 gebildet. Die Flügel 67, 68 können z.B. vor dem Verschweißen mit einer Leitung senkrecht nach oben, also aus der Bildebene heraus gestellt werden.

Nach dem Einführen einer Leitung in das Kontaktelement 71 , können die Flügel 67, 68 über der Isolierung der jeweiligen Leitung zusammengefaltet werden und diese einquetschen. Alternativ können die Flügel 67, 68 auch über einer Einzeladerabdichtung zusammengefaltet werden und diese fixieren. Ferner können zwei

Zugentlastungsabschnitte 66 hintereinander angeordnet werden. Einer dieser

Zugentlastungsabschnitte 66 kann die Isolierung der jeweiligen Leitung fixieren. Der zweite der Zugentlastungsabschnitts 66 kann eine Einzeladerabdichtung fixieren. Fig. 9 zeigt das Kontaktelement 71 der Fig. 8 in gefaltetem Zustand. Deutlich ist zu erkennen, wie die Flügel 67, 68 den Raum über dem Kontaktelement 71 umschließen und dort eine Isolierung einer Leitung einklemmen können. Fig. 10 zeigt ein Ablaufdiagramm des Verbindungsverfahrens zum Verbinden eines Endes 3, 41 einer Leitung 2, 40 mit einem Kontaktelement 5, 45, 49, 53, welches einen

Koppelabschnitt 6, 47, 51 , 55, 58, 64. Das Verfahren beginnt mit dem Aufnehmen S1 und Fixieren des Kontaktelements 5, 45, 49, 53. Im Anschluss wird das Ende 3, 41 der Leitung 2, 40 in das Kontaktelement 5, 45, 49, 53 eingeführt, S2. Abschließend wird das Ende 3, 41 der Leitung 2, 40 mit dem Koppelabschnitt 6, 47, 51 , 55, 58, 64 des Kontaktelements 5, 45, 49, 53 verschweißt, S3. Um ein korrektes Verschweißen des Endes 3, 1 1 mit dem Koppelabschnitt 6, 47, 51 , 55, 58, 64 sicherzustellen, kann das Ende 3, 41 der Leitung 2, 40 während dem

Verschweißen mit einer vorgegebenen Vorkraft in das Kontaktelement 5, 45, 49, 53 gedrückt werden. Ferner kann der Schweißvorgang überwacht werden. Dazu kann während dem Verbinden die Kraft zwischen der Leitung 2, 40 und dem Kontaktelement 5, 45, 49, 53 erfasst werden und geprüft werden, ob während dem Verbinden des Endes 3, 41 der Leitung 2, 40 mit dem Kontaktelement 5, 45, 49, 53 vorgegebene Kräfte vorliegen. Das Verfahren kann ferner um weitere Schritte ergänzt werden. Beispielsweise kann das Ende 3, 41 der Leitung 2, 40 vor dem Verschweißen abisoliert werden. Das Ende 3, 41 der Leitung 2, 40 kann dann vor dem Einführen in das Kontaktelement 5, 45, 49, 53, insbesondere stirnseitig, verschweißt bzw. aufgeschmolzen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann nicht nur mit einzelnen Leitungen 3, 41 durchgeführt werden. Vielmehr kann das Verfahren auch mit einem Steckergehäuse 22 durchgeführt, welches mehrere Leitungen 3, 41 aufnehmen kann.

Diese Variante des Verfahrens sieht ferner das Aufnehmen und Fixieren eines

Steckergehäuses 22 mit einer Anzahl von Kontaktkammern 23, 24, 25 vor. Die

Kontaktkammern 23, 24, 25 sind ausgebildet, jeweils ein Kontaktelement 5, 45, 49, 53 aufzunehmen. Ferner weist das Steckergehäuse 22 an jeder der Kontaktkammern 23, 24, 25 eine Schweißöffnung 26, 27, 28 auf. Beim Aufnehmen und Fixieren S1 wird dann für jede Kontaktkammer 23, 24, 25 ein Kontaktelement 5, 45, 49, 53 aufgenommen. Jeweils ein Kontaktelement 5, 45, 49, 53 wird dann in jede der Kontaktkammern 23, 24, 25 eingeführt. Beim Einführen S2 wird in jedes der in den Kontaktkammern 23, 24, 25 sitzenden Kontaktelemente 5, 45, 49, 53 das Ende 3, 41 einer Leitung 2, 40 eingeführt. Schließlich wird beim Verschweißen S3 jedes der Enden 3, 41 mit dem entsprechenden Koppelabschnitt 6, 47, 51 , 55, 58, 64 in der jeweiligen Kontaktkammer 23, 24, 25 durch die jeweilige Schweißöffnung 26, 27, 28 hindurch verschweißt. Anschließend können die Schweißöffnungen 26, 27, 28

verschlossen werden.

Da es sich bei der vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren um Ausführungsbeispiele handelt, können sie in üblicher Weise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind die mechanischen Anordnungen und die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander lediglich beispielhaft.

BEZUGSZEICHENLISTE 1 Verbindungsvorrichtung

2, 40 Leitung

3, 41 Ende

4, 42 Isolierung

5, 45, 49, 53, 62, 71 Kontaktelement

6, 47, 51 , 55, 58, 64 Koppelabschnitt

7, 46, 50, 54, 57, 63 Positionierabschnitt 8, 48, 52, 56, 59, 65 Kontaktabschnitt

9 Kontaktaufnahme

10, 1 1 Klemme

12 Leitungszuführung

13, 14 Klemme

15 Laser

16 Laserstrahl

17 Abisoliereinrichtung

18, 19 Klingen

20 Kraftmesser

21 Gehäuseaufnahme 22 Steckergehäuse

23, 24, 25 Kontaktkammer 26, 27, 28 Schweißöffnung

29 Verschlusseinrichtung 30 Düse

60, 61 Laschen

66 Zugentlastungsabschnitt

67, 68 Flügel

69, 70 Laschen

S1 , S2, S3 Verfahrensschritte