Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kontak¬ tieren von Wickelgütern an Anschlußelementen, insbesondere zum Kontaktieren von mit hochwarmfestem Lack isolierten Drahtenden an Anschlußstiften, wobei das Wickelgut um ein Anschlußelement gewickelt und durch Energiebeaufschlagung mechanisch und elektrisch an wenigstens einer Kontaktie¬ rungsstelle mit dem Anschlußelement verbunden wird. Da¬ neben bezieht sich die Erfindung auch auf die zugehörige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer

Wickeleinrichtung aus Drahtzuführungseinrichtung und einer Wickeldüse.

Zum Kontaktieren von Wicklungsenden von Wickelgütern spe- ziell aus warm- und hochwarmfesten Lackdrähten werden bis¬ her in der Praxis unterschiedlichste Verfahren eingesetzt: Wenn der Lack am Wickelgutende abisoliert ist, lassen sich vorteilhaft Löt- oder Schweißverfahren anwenden. Dabei kommen als Lötverfahren sowohl Weichlöten als auch Hart- löten und als Schweißverfahren beispielsweise Lichtbogen¬ schweißen, Elektronenstrahl(EB)-Schweißen, Widerstands¬ chweißen, Laserschweißen oder auch Ultraschallschweißen in Frage. Da allerdings das Abisolieren des Lackes einen zu¬ sätzlichen Arbeitsgang beinhaltet, bemüht man sich im Rahmen einer integrierten Fertigung, eine Kontaktierung ohne vorherige Abisolierung zu erreichen. Dafür kommen bei warmfesten Lackdrähten einerseits ein spezifisches Hoch¬ temperaturweichlöten oder auch die bereits erwähnten

Schweißverfahren in Frage.

Wegen der dabei notwendigen Energiebeaufschlagung mit vergleichsweise hohen Intensitäten müssen hierfür übli- cherweise metallische Zusatzelemente wie beispielsweise

Hülsen, Laschen oder Abdeckplättchen als Hilfsmittel ver¬ wendet werden. Speziell für das Ultraschall-Schweißen ist es auch bereits aus der EP-B-0 200 014 bekannt, in einem einzigen Verfahrensschritt einen Draht durch Ultraschall- schweißung unter Aufbrechen der Isolationsschicht und Verformung des Querschnittes auf ein Kontaktelement zu schweißen, wobei anschließend unmittelbar der Verbindungs¬ bereich mit einem Tropfen eines schnellhärtenden organi¬ schen oder anorganischen Klebemittels umhüllt wird.

Letzteres Verfahren ist insbesondere dann für dünne lackisolierte Drähte geeignet, wenn ein flächenhaftes Anschlußelement zur Verfügung steht und die Energiebeauf¬ schlagung lokalisiert erfolgen kann. Es wird beispiels- weise zur Herstellung von elektronischen Bauelementen für die SMD-Technologie angewendet. Weniger geeignet ist das bekannte Verfahren zum Kontaktieren von Wickelgütern bei der automatisierten Herstellung von Spulen, wenn Wickelgut und/oder Anschlußelement schnelle Bewegungen ausführen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem Wickelgüter zum automatisierten Wickeln von Spulen aus beispielsweise mit hochwarmfestem Lack isolierten Drähten ohne Stillsetzung des Wickelautomaten an ihren Wicklungs- enden kontaktiert werden können. Das automatisierte Ferti¬ gungsverfahren soll also nicht für einen Kontaktierungs- vorgang, wie Schweißen od. dgl., extra unterbrochen wer¬ den, wozu eine geeignete Vorrichtung geschaffen werden muß

Die Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Wicklungsende beim Wickeln um das Anschlußelement unter Vorspannung ge¬ halten wird, daß in das System Wickelgut/Anschlußelement Schwingungen, insbesondere im Ultraschallbereich, einge¬ koppelt werden und daß durch die Reibung zwischen dem unter Vorspannung gehaltenen Wickelgut und einzelnen ₇ das Wickelgut berührenden Bereichen des Anschlußelementes Kontaktierungen entstehen.

In vorteilhafter Realisierung der Erfindung können die Schwingungen außerhalb der Kontaktierungsstellen in das Wickelgut und/oder das Anschlußelement eingekoppelt wer¬ den. Vorzugsweise wird demzufolge das Wickelgut nur wäh- rend des Wickelvorganges um das Anschlußelement mit den Schwingungen beaufschlagt. Da sich die Schwingungen über den gespannten Draht fortpflanzen und eine Relativbewegung zwischen Draht und dem Anschlußelement bewirken, kann eine Isolierschicht zumindest teilweise aufgebrochen werden und so eine elektrische Verbindung mit dem Anschlußelement hergestellt werden. Insbesondere eine hochwarmfeste Lack¬ isolierung kann so zur Herstellung einer Kontaktierungs¬ stelle bearbeitet werden.

Bei einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Vor¬ richtung ist erfindungsgemäß der Wickeldüse eine Sonotrode zur Übertragung von insbesondere Ultraschallschwingungen auf den Wickeldraht zugeordnet und gegebenenfalls Bestand¬ teil der Wickeldüse. Vorzugsweise führt dabei die Wickel- düse zum Wickeln einer Spule oder dergleichen vorbestimm¬ bare Bahnbewegungen aus. Zum Kontaktieren des Wickelgutes an einem Anschlußelement wird das Wickelgutende um das Element geschlungen, wobei die Sonotrode mit der Wickel-

düse deren Bahnbewegung ausführt. Insbesondere kann die Wickeldüse selbst als Sonotrode ausgebildet sein.

Im Rahmen der Erfindung werden Zusatzelemente, wie Abdeck- plättchen, Laschen, Hülsen oder dergleichen nicht benö¬ tigt. Es kann allerdings vorteilhaft sein, anschließend an das erfindungsgemäße Verfahren das kontaktierte An¬ schlußelement mit einem mechanischen Schutz zu versehen, wozu Lack, Gießharz oder Weichlot verwendet wird.

Einerseits ist die Erfindung vorteilhaft einsetzbar bei der integrierten Fertigung von Spulen. Dabei erfolgt das Wickeln der Spulen auf Wickelautomaten, bei denen das Wickelgut eine translatorische Bewegung in axialer und radialer Richtung gegenüber dem Anschlußelement ausführt. Jeweils beim Festlegen der Wicklungsenden wird beispiels¬ weise die Wickeldüse mit Ultraschallschwingungen angeregt. Dabei reichen überraschenderweise geringe Verformungen an Kanten oder Profilen des Anschlußelementes aus, um eine hinreichende mechanische und elektrische Verbindung von Draht und Anschlußelement zu erzielen.

Andererseits ist die Erfindung vorteilhaft einsetzbar beim Umwickeln von axialen Bauelementen mit isoliertem Draht, wobei vorzugsweise das Wickelgut translatorisch geführt und das Bauteil mit Anschlußelementen sowohl eine Rot¬ ationsbewegung als auch eine Längsbewegung ausführt. Die Ultraschalleinkopplung in den Draht erfolgt dabei speziell in der Kontaktierungsphase an den axialen Anschlüssen.

In beiden Anwendungsfällen kann alternativ zur externen Anregung des Drahtes mit Ultraschallschwingungen auch das Bauelement bzw. das Anschlußelement beaufschlagt werden.

Gegebenenfalls ist es auch möglich, sowohl den Draht als auch das Anschlußelement anzuregen, wobei hier zur Gewähr¬ leistung der erforderlichen Relativbewegung zumindest eine Phasenverschiebung der Schwingungen gewährleistet sein muß. Wesentlich bei allen Anwendungsfällen ist, daß erfindungsgemäß eine Fernwirkung von Schwingungen, insbesondere Ultraschallschwingungen, ausgenutzt wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Aus¬ führungsbeispielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Patentansprüchen. Es zeigen

Figur 1 das Prinzip des ultraschall-unterstutzten Wickeins von lackisolierten Drähten.

Figur 2 eine zur Verwendung bei Figur 1 ausgebildete Sono¬ trode und Figur 3 eine Einrichtung mit separater Sonotrode.

In der Figur 1 ist mit 1 ein Anschlußstift bezeichnet, an dem ein Wickeldraht 5 derart befestigt werden soll, daß eine hinreichende sichere, mechanische und elektrische Verbindung entsteht. Der Anschlußstift.1 besteht aus metallischem Material und hat vorzugsweise einen recht- eckigen Querschnitt mit Kanten 2. Er ist beispielsweise mit einem weiteren Anschlußstift Bestandteil einer auto¬ matisch auf einen Spulenkern zu wickelnden Spule. Dazu muß der Wickeldraht 5 elektrisch isoliert sein, d.h. er be¬ steht aus einer metallischen Ader 6 mit einer Isolierungs- hülle ,7, die üblicherweise durch eine Lackschicht aus hochwarmfestem Material gebildet ist.

Derartige Spulen werden auf handelsüblichen Wicklungsauto-

maten mit großer Geschwindigkeit selbsttätig gewickelt, wobei bisher lediglich die Kontaktierung als separater Arbeitsschritt erfolgt, welcher vergleichsweise zeitauf¬ wendig ist. Für die Fertigung der Spulen ist bekannter¬ weise eine Wickeldüse vorhanden, die beim Wickelautomaten Teil eines sogenannten Drahtführers ist, der zum Wickeln der Spule einerseits und zum Befestigten des Wickeldrahtes an den Anschlußelementen vorprogrammierbare Bewegungen ausführen kann.

In Figur 1 ist eine Wickeldüse 10 mit einem zentralen Hohlkanal 11 und abgerundetem Funktionsende 13 angedeutet. Durch den Hohlkanal 11 der Wickeldüse 10 läuft der Wickel¬ draht 5, beispielsweise ein lackisolierter Kupferdraht, hindurch. Die Wickeldüse 10 und/oder das Bauteil mit dem Anschlußstift 1 kann mit Ultraschall angeregt werden. Insbesondere ist aber der Wickeldüse 10 ein nicht im einzelnen dargestellter Ultraschall-Wandler zugeordnet, der die gesamte Wickeldüse 10 in Richtung des Doppelpfeils mit Schwingungen vorgegebener Amplitude anregt.

Wenn zwischen Anschlußstift 1 und Wickeldüse 10 ein¬ schließlich Sonotrode ein Abstand x als Funktionsmaß vor¬ handen ist und der Wickeldraht 5 unter Vorspannung steht, lassen sich über den gespannten Draht 5 Schwingungen über¬ tragen, die stehende Wellen ausbilden. Durch geeignete Dimensionierung kann erreicht werden, daß sich das Ampli¬ tudenmaximum an der jeweiligen Kante des als Rechteckstif¬ tes ausgebildeten Anschlußelementes 1 befindet.

Durch die Fernwirkung des Ultraschalls entsteht also eine Relativbewegung zwischen Draht 5 und den einzelnen Kanten 2 des Anschlußstiftes 1. Aufgrund dieser Relativbewegung

wird der Lack auf dem Draht 5 an den Berührstelle mit den Kanten 2 aufgebrochen. Es können somit durch Schweißwir¬ kung Kontaktierungen 2a an den Kanten 2 des Anschlußstif¬ tes 1 entstehen.

Versuche haben ergeben, daß an den Kanten 2 des Anschlu߬ stiftes 1 gewisse Verformungen auftreten. Dadurch kommt es zu einer hinreichend sicheren Materialverbindung, die den elektrischen Kontakt realisiert. Gegebenenfalls kann zum weiteren mechanischen Schutz des umwickelten Anschlu߬ stiftes 1 in einem sich anschließenden Arbeitsschritt Lack, Gießharz oder Weichlot aufgebracht werden. Letzteres erfolgt aber, nachdem die eigentliche elektrische Kontak- tierung bereits erfolgt ist.

In Figur 2 ist die Wickeldüse gemäß Figur 1 konkretisiert: Von einem Wickeldrahtvorrat 15 läuft der Wickeldraht 5 über eine Walze als Umlenkeinrichtung 16 zentrisch durch eine als Wickeldüse ausgebildete Sonotrode 20. Die Sono- trode hat einen koaxialen Kanal 21 und ist in ihrem rück¬ wärtigen Teil mit einem Schwingungswandler 22 versehen. Die gesamte Wickeldüse 20 einschließlich Schwingungswand¬ ler 22 und dem vorderen, als Hörn ausgebildeten Teil 23 ist mit ihrer Geometrie als Vielfaches von /2 ausgelegt, so daß sie sich in Resonanz befindet.

Beim Durchlauf des Drahtes 5 durch den Schwingungswandler 22 bzw. den sich daran anschließenden Führungskanal 21 der Wickeldüse kann der Draht 5 mit Längsschwingungen beauf- schlagt werden, deren Amplitude durch das Hörn 23 vorge¬ geben ist. Durch die kompakte Bauform kann die als Wickel¬ düse 20 realisierte Sonotrode gleichermaßen translatori¬ sche und rotatorische Bewegungen ausführen, wie es vom

Drahtführer des Wickelautomaten bekannt ist.

Ein besonderes Vorteil der in der Figur 2 dargestellten, mit Ultraschall angeregten Wickeldüse 20 besteht darin, daß durch die Schwingungen ein Reinigungseffekt gegen

Ablagerungen durch Lackabrieb und Gleitmittel im Düsen¬ kanal 21 erzielt wird.

In der Figur 2 ist der Wickeldraht 5 zentrisch im Düsen- kanal 21 geführt. Es sind auch Anordnungen möglich, bei denen der Draht 5 schräg in eine Wickeldüse einläuft. Dadurch kann eine Laufrichtung des Drahtes 5 quer zur Schwingungsrichtung des Ultraschalls vorgegeben werden, was für bestimmte Anwendungen vorteilhaft ist.

In Figur 3 wird der Draht 5 von einem Wickelvorrat 15 durch eine bekannte Wickeldüse 25 geführt und über eine der Wickeldüse 25 zugeordnete Walze 16 zum Bewickeln eines axialen Bauteiles 35 mit Anschlüssen 36 und 37 umgelenkt. In diesem Fall ist eine separate Sonotrode 30 zwischen

Wickeldüse 25 und Bauteil 35 vorhanden, an der der Draht 5 zur Einkopplung der Schwingungen vorbeiläuft. Bei einer solchen Anordnung ist es vorteilhaft, den Draht nur trans¬ latorisch zu führen, das Bauteil 35 mit den axialen An- Schlüssen 36 und 37 selbst dagegen sowohl eine Rotations¬ bewegung als auch eine Längsbewegung ausführen zu lassen. Während der Umschlingungsphase der Anschlüsse 36 bzw. 37 durch den Draht 5 wird die Sonotrode 30 aktiviert und es erfolgt die Schwingungsübertragung über den Draht 5. Durch die Relativbewegung zwischen Draht 5 und Anschluß 36 bzw. 37 mit vorhandenen Oberflächenrauhigkeiten kommt es somit nach Abrieb der Isolierung zur Ausbildung von Kon¬ taktierungen 36a bzw. 37a.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen wird davon ausgegangen, daß die Anschlußelemente als Stifte bzw. Zungen mit rechteckigem Querschnitt gewählt worden sind, wobei die Kanten die Kontaktierungsstellen definieren. Es ist auch möglich, Anschlußelemente anderer Geometrie zu verwenden, bei denen die Oberflächen in geeigneter Weise aufgerauht bzw. profiliert sind, um bestimmte Bereiche als Kontaktierungsstellen auszubilden.