[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer kontaktierenden
Verbindung in einem Kunststoff-Formteil, insbesondere einem Elektroschweiss-Verbindungselement,
zwischen einem elektrisch leitenden Steckkontaktelement und einem mit einer Isolationsschicht
umgebenen Widerstandsdraht, gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1. Die Erfindung
betrifft ferner ein Elektroschweiss-Verbindungselement gemäss Oberbegriff des Patentanspruches
5.
[0002] Thermoplastische Elektroschweiss-Verbindungselemente, beispielsweise Elektro-Schweissmuffen
oder Anbohrschellen, werden zur Verbindung von Rohrleitungen aus thermoplastischem
Kunststoff verwendet, wobei die Schweissverbindung mittels eines eingebauten Heizwendels
aus Widerstandsdraht erstellt wird. Beim Schweissvorgang wird über den Widerstandsdraht
ein Stromkreis geschlossen, so dass die erzeugte Wärme zur Erhitzung des Materiales
an den Grenzzonen von Elektroschweiss-Verbindungselement und Rohr oder Rohrleitungsteil
führt. Die erforderliche Schweissenergie wird von einem externen Schweissgerät geliefert,
welches an das Elektroschweiss-Verbindungselement angeschlossen wird. Es müssen deshalb
Mittel vorgesehen sein, um die Enden des Widerstandsdrahtes zu kontaktieren.
[0003] In CH-A-622'870 ist eine Steckverbindung zur Kontaktierung des Widerstandsdrahtes
einer Schweissmuffe offenbart. Die Schweissmuffe weist zwei Steckeraufnahmen in Form
von Ausnehmungen auf. In jeder Ausnehmung ist ein Stützkörper aus Kunststoff angeformt,
über welchem und entlang deren vertikalen Flanken ein Ende des Widerstandsdrahtes
in Form einer Schlaufe geführt gehalten ist. Der Stützkörper und die Schlaufe des
Widerstandsdrahtes bilden gemeinsam einen Kontaktstift, auf welchen eine Buchse gesteckt
werden kann. Damit ein elektrischer Kontakt stattfinden kann, muss der Widerstandsdraht
vorgängig abisoliert werden.
[0004] DE-A-43'32'194 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer kontaktierenden Verbindung
in einer Schweissmuffe zwischen einem Widerstandsdraht und einem Steckkontaktelement,
welches als Kontaktstift dient. Auf der Schweissmuffe sind zwei Steckkontaktaufnahmen
in Form von Ausnehmungen angeordnet, in denen je ein Vorsprung angeformt ist. Je ein
Ende des Widerstandsdrahtes wird auf einen Vorsprung gelegt, wobei der Draht beidseitig
der Ausnehmung in Schlitzen geführt gehalten ist. Das zugehörige Steckkontaktelement
weist einen Klemmschlitz auf, dessen Breite kleiner ist als der Durchmesser des nackten
Widerstandsdrahtes. Dieses Steckkontaktelement wird in die Ausnehmung gesteckt, wodurch
der Widerstandsdraht über den Vorsprung hinweggepresst und im Klemmschlitz des Steckkontaktelementes
eingeklemmt und angeschnitten wird. Dadurch wird der gewünschte Kontakt hergestellt,
wobei eine allfällige Kunststoffummantelung des Widerstandsdrahtes durchgeschnitten
wird.
[0005] EP-A-0'563'409 beschreibt eine elektrische Steckkontakt-Verbindung, um einen Widerstandsdraht
mit einem Steckkontaktelement in Form eines Flachsteckers zu kontaktieren. Der Kontakt
erfolgt über einen leitenden Amboss, welcher am Flachstecker angeformt ist und über
welchen der Widerstandsdraht gelegt wird. Der Widerstandsdraht wird dabei wiederum
mittels eines Schneid-Klemmkontaktes abisoliert, indem die Isolationsummantelung durchschnitten
wird.
[0006] Diese Verfahren lassen sich bei dünnen Widerstandsdrähten jedoch kaum anwenden, da
diese beim Anschneiden derart geschwächt würden, dass es zum Bruch käme.
[0007] Dünne Widerstandsdrähte, insbesondere mit Durchmessern von 0.1 bis 0.5 mm sind jedoch
zu bevorzugen, da dadurch der Schwund des zu verschweissenden Kunststoffteils weniger
behindert wird. Die kontaktierende Verbindung zwischen einem dünnen beschichteten
oder lackierten Widerstandsdraht und einem Steckkontaktelement lässt sich jedoch schwer
herstellen, da die Isolationsschicht kaum vom Widerstandsdraht entfernt werden kann,
ohne diesen zu verletzen.
[0008] Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer kontaktierenden
Verbindung zwischen einem Kontaktelement und einem dünnen, mit einer Isolationsschicht
versehenen Widerstandsdraht zu schaffen.
[0009] Diese Aufgabe löst ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
[0010] Es ist ferner eine Aufgabe der Erfindung, ein Elektroschweiss-Verbindungselement
zu schaffen, welches einen einfach montierbaren Steckeranschluss mit einem dünnen
Widerstandsdraht aufweist.
[0011] Diese Aufgabe löst ein Elektroschweiss-Verbindungselement mit den Merkmalen des Patentanspruches
5.
[0012] Durch das erfindungsgemässe Verfahren erübrigt sich eine vorgängige Entfernung der
Isolationsschicht. Die Isolationsschicht des Widerstandsdrahtes wird durch Flächenpressung
beidseitig der Oeffnung des Steckkontakt-Sockels zerstört, insbesondere weggeschmolzen.
Dadurch wird einerseits ein elektrischer Kontakt hergestellt. Andererseits wird der
nackte Draht, da keine mechanische Behandlung stattfindet, nicht verletzt.
Der zur Zerstörung der Isolationsschicht erforderliche Flächendruck wird dadurch erreicht,
dass durch die zwischen den Steckelement-Beinen vorhandene Vertiefung die Auflageflächen
des Steckkontaktelementes im wesentlichen auf die Kantenbereiche der Steckelement-Beine
reduziert sind, welche die Klemmbereiche bilden. Im Bereich der Vertiefung ist der
Widerstandsdraht druckfrei angeordnet.
[0013] In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vertiefung die Form einer Sacklochbohrung
auf. Die Form der Vertiefung ist jedoch beliebig wählbar, beispielsweise kann die
Vertiefung die Form einer Rille oder Nut aufweisen, welche sich zwischen den Steckelement-Beinen
in Richtung des aufzunehmenden Widerstandsdrahtes erstreckt.
[0014] In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die einander zugewandten Innenflächen
der Steckelement-Beine aus planen Flächen. In einer anderen Ausführungsform sind sie
konkave Flächen, wobei sie bevorzugterweise einen gemeinsamen, durch den Schlitz durchbrochenen
Kreiszylinder bilden.
[0015] Die Mantelflächen der Steckelement-Beine bilden einen gemeinsamen, vom Schlitz durchbrochenen
Kreiszylinder oder sie sind konisch geformt und bilden einen zum Steckkontakt-Sockel
hin sich verjüngenden Kegelstumpf. Die konische Form hat den Vorteil, dass die Einführung
in den Steckkontakt-Sockel erleichtert ist und die Dicke der Steckelement-Beine somit
reduziert werden kann.
[0016] In einer bevorzugten Variante des Verfahrens wird beim Einstecken des Steckkontaktelementes
in die Ausnehmung des Steckkontakt-Sockels gewährleistet, dass auf den Widerstandsdraht
keine starken Zugkräfte wirken und dass er möglichst in Ruhe in seiner vordefinierten
Lage verbleibt. Da beim Einstecken im allgemeinen ein Teil des Widerstandsdrahtes
in die Ausnehmung hineingezogen wird, besteht die Gefahr, dass der Widerstandsdraht
über den Kanten des Steckkontakt-Sockels geknickt und gebrochen wird. Um dies zu vermeiden,
wird der in die Ausnehmung des Steckkontakt-Sockels hineinragende Widerstandsdraht
während der Erstellung des Steckkontaktes gestützt. Hierfür ist in der Ausnehmung
des Steckkontakt-Sockels eine nichtleitende Einrutschsicherung angeordnet, welche
den Widerstandsdraht am weiteren Einrutschen hindert. Dabei liegt der Widerstandsdraht
pressungsfrei auf der Einrutschsicherung auf. Dies wird dadurch erreicht, dass im
zusammengesteckten Zustand zwischen Steckkontaktelement und Einrutschsicherung ein
Hohlraum gebildet wird. In einer Ausführungsform wird dies dadurch erreicht, dass
die obere Fläche der Einrutschsicherung tiefer angeordnet ist als eine als Drahtauflagefläche
dienende Fläche des Steckkontakt-Sockels. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist die Vertiefung im Steckkontaktelement die Form einer Sacklochbohrung auf, welche
über der Einrutschsicherung zu liegen kommt. In einer dritten Ausführungsform sind
die oben genannten zwei Ausführungsformen miteinander kombiniert.
[0017] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Steckkontaktelement einen
Flansch auf, welcher im zusammengesteckten Zustand auf die Draht-Auflagefläche des
Steckkontakt-Sockels zu liegen kommt.
[0018] In den beiliegenden Zeichnungen sind bevorzugte Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, welche in der nachfolgenden Beschreibung erläutert werden. Es zeigen
- Figur 1
- einen Vertikalschnitt durch einen an einer thermoplastischen Elektroschweiss-Anbohrschelle
angeformten Steckkontakt-Sockel;
- Figur 2
- ein Steckkontaktelement von vorne, teilweise im Schnitt dargestellt;
- Figur 3
- eine Ansicht des Steckkontaktelementes gemäss Figur 1 von der Seite;
- Figur 4
- einen Steckkontakt-Sockel und ein Steckkontaktelement im zusammengesteckten Zustand,
von vorne;
- Figur 5
- eine Ansicht des Steckkontakt-Sockels und des Steckkontaktelementes gemäss Figur 4
von der Seite;
- Figur 6
- ein weitere Ausführungsform eines Steckkontaktelementes gemäss der Erfindung von vorne,
teilweise im Schnitt dargestellt und
- Figur 7
- einen Vertikalschnitt durch einen zum Steckkontaktelement passenden Steckkontakt-Sockel.
[0019] Im folgenden werden Orts- und Richtungsangaben verwendet, welche sich lediglich auf
die in den Figuren dargestellte Ausrichtung der Anbohrschelle beziehen und nicht zwingend
mit der Einbaulage vor Ort übereinstimmen müssen.
[0020] In Figur 1 ist ein Steckkontakt-Sockel 1 aus Kunststoff dargestellt, welcher an einem
Elektroschweiss-Verbindungselement, hier einer thermoplastischen elektrisch schweissbaren
Anbohrschelle, angeformt ist. Im allgemeinen weist ein Elektroschweiss-Verbindungselement
zwei derartige Steckkontakt-Sockel auf, welche je ein Ende eines im Körper des Elektroschweiss-Verbindungselementes
eingebetteten Widerstandsdrahtes 4 aufnehmen.
Die Herstellung eines derartigen Steckkontakt-Sockels 1 an einem Kunststoff-Formteil
ist bekannt und kann beispielsweise im Spritzgussverfahren hergestellt werden. Ebenso
bekannt ist die Weiterverarbeitung der Anbohrschelle oder Elektroschweissmuffe nach
Erstellung des Steckkontaktes.
[0021] Der Steckkontakt-Sockel 1 weist einen umlaufenden, vertikal aufstehenden Rand 10
auf, welcher an zwei diagonal gegenüberliegenden Stellen je einen in Figur 5 sichtbaren
vertikal verlaufenden Drahtführungs-Schlitz 13 aufweist. Die mit dem Boden der Drahtführungs-Schlitze
fluchtende Oberfläche des Steckkontakt-Sockels 1 dient als Draht-Auflagefläche 14.
Im Steckkontakt-Sockel 1 ist eine Ausnehmung in Form einer Steckelement-Aufnahme 11
angeordnet. Diese Steckelement-Aufnahme 11 weist im oberen Bereich einen umlaufenden
ringförmigen Absatz 12 auf. In der Steckelement-Aufnahme 11 ist eine Einrutschsicherung
15 angeformt, hier in Form eines freistehenden Sockels. In dieser Ausführungsform
ist die obere Fläche der Einrutschsicherung 15 tiefer angeordnet als die Draht-Auflagefläche
14. Zudem befindet sie sich in der Mitte der Ausnehmung, wodurch die Steckelement-Aufnahme
11 die Form einer Ringnut aufweist.
[0022] In den Figuren 2 und 3 ist ein in den Steckkontakt-Sockel 1 einsteckbares, metallisches
Steckkontaktelement 2 dargestellt. Es umfasst einen Kontaktstift 20 zur Herstellung
einer Verbindung mit einer hier nicht dargestellten Buchse eines Schweissgerät-Kabels
und zwei Steckelement-Beine 22 zur Einsteckung in die Steckelement-Aufnahme 11. Der
Kontaktstift 20 und das Steckelement-Bein 22 sind über einen Kontaktflansch 21 miteinander
verbunden. Die Steckelement-Beine 22 sind durch einen sich zum unteren Ende hin erweiternden
Schlitz 23 voneinander getrennt, wobei sich der Schlitz 23 in dieser Ausführungsform
bis zum Kontaktflansch 21 erstreckt. Bevorzugterweise ist die Breite des Schlitzes
an seiner engsten Stelle gleich oder leicht grösser als der Durchmesser des einzuklemmenden
Widerstandsdrahtes 4 abzüglich der Dicke seiner Isolationsschicht.
Im Steckkontaktelement 2, genauer zwischen den Steckelement-Beinen 22, ist eine Vertiefung,
hier in Form einer zentrierten Sacklochbohrung 24, vorhanden, welche in den Kontaktflansche
21 hineinragt. Aufgrund dieser Sacklochbohrung weisen die Innenflächen der Steckelement-Beine
22 eine konkave Form auf, wobei sie einen gemeinsamen, durch den Schlitz 23 durchbrochenen
Kreiszylinder bilden. In einer anderen, hier nicht dargestellte Ausführungsform ist
die Vertiefung lediglich im oberen Bereich der Steckelement-Beine 22 angeordnet, beispielsweise
in Form einer Rille oder Nut, so dass die Innenflächen des Steckelement-Beines plane
Flächen sind.
[0023] Der Durchmesser der Sacklochbohrung 24 entspricht bevorzugterweise mindestens dem
Durchmesser der Einrutschsicherung 15. Im zusammengesteckten Zustand bilden der obere
Teil der Sacklochbohrung 24 und die Einrutschsicherung 15 einen Hohlraum 3, dessen
Höhe mindestens dem Durchmesser eines eingelegten Widerstandsdrahtes entspricht.
[0024] Die Figuren 4 und 5 zeigen Steckkontakt-Sockel 1 und Steckkontaktelement 2 im zusammengesteckten
Zustand mit eingelegtem und das Steckkontaktelement 2 kontaktierendem Widerstandsdraht
4. Diese Elemente bilden gemeinsam einen Steckeranschluss, in welchen ein Stecker
eines Schweissgerät-Verbindungskabels eingesteckt werden kann. Beim Zusammenfügen
dieses Steckeranschlusses wird wie folgt vorgegangen:
Ein Abschnitt, meistens ein Ende des mit einer Isolationsschicht umgebenen Widerstandsdrahtes
4 wird in die Drahtführungs-Schlitze 13 des Steckkontakt-Sockels 1 gedrückt und somit
über die Ausnehmung des Steckkontakt-Sockels 1 geführt gelegt, wobei er auf der Draht-Auflagefläche
14 aufliegt. Dabei wird beachtet, dass auf den Widerstandsdraht 4 möglichst kein Zug
ausgeübt wird. Anschliessend wird das Steckkontaktelement 2 in den Steckkontakt-Sockel
1 gesteckt, wobei darauf geachtet wird, dass der Steckelement-Schlitz 23 geradlinig
zwischen den zwei Drahtführungs-Schlitzen 13 zu liegen kommt. Die Steckelement-Beine
22 werden dabei in die Steckelement-Aufnahme 11 aufgenommen und der Kontaktflansch
21 liegt auf dem Steckkontakt-Sockel 1, genauer auf der Draht-Auflagefläche 14, auf.
Da der gemeinsame Durchmesser der Steckelement-Beine 22 leicht grösser ist als derjenige
der Steckelement-Aufnahme 11, wird das Kunststoffteil leicht verformt oder das Steckkontaktelement
schneidet mindestens teilweise in die Ausnehmung ein. Der ringförmige Absatz 12 in
der Steckelement-Aufnahme 11 erleichtert dabei die Verformung auf der von der Einrutschsicherung
15 entfernten Seite, so dass zwischen den Steckelement-Beinen 22 und der Einrutschsicherung
15 im allgemeinen ein seitlicher Abstand verbleibt.
[0025] Beim Einstecken des Steckkontaktelementes 2 wird der Widerstandsdraht 4 vom Steckelement-Schlitz
23 umfasst, wobei er zwischen den äusseren Kanten der Steckelement-Aufnahme 11 und
dem Steckelement-Bein 22 festgeklemmt wird, im Bereich der Vertiefung jedoch druckfrei
aufgenommen wird. Die Klemmbereiche, in welchem auf den Widerstandsdraht ein Druck
ausgeübt wird, sind somit auf den Kantenbereich der Steckelement-Beine 22 reduziert.
Die erzielte Flächenpressung ist genügend gross, so dass die Isolationsschicht des
Widerstandsdrahtes weggeschmolzen und ein elektrisch leitender Kontakt zwischen dem
Steckkontaktelement 2 und dem Widerstandsdraht 4 hergestellt wird.
[0026] Beim Einstecken des Steckkontaktelementes 2 wird der Widerstandsdraht 4 teilweise
zu weit in die Steckelement-Aufnahme 11 hineingezogen. Dabei verhindert die Einrutschsicherung
15, dass der Widerstandsdraht über der Kante der Steckelement-Aufnahme abbricht, indem
sie ihn stützt. Durch den Hohlraum 3, welcher durch die Einrutschsicherung 15 und
die Sacklochbohrung 24 gebildet wird, wird ein Kompensationsraum für den überschüssigen
Teil des Widerstandsdrahtes geschaffen, welcher beim Einstecken in die Steckelement-Aufnahme
11 hineingezogen worden ist. Dadurch wird verhindert, dass der Widerstandsdraht im
Bereich der Einrutschsicherung 15 geknickt und beschädigt wird.
[0027] In den Figuren 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Der Steckkontakt-Sockel 1 und das zugehörige Steckkontaktelement 2 weisen
im wesentlichen dieselbe Form auf wie das anhand der Figuren 1 bis 5 beschriebene
Ausführungsbeispiel. Die Steckelement-Beine 22 haben in dieser Ausführungsform jedoch
einen konischen Querschnitt und bilden einen zur Aufnahme 11 des Steckkontakt-Sockels
1 hin verjüngenden Kegelstumpf. Die Steckelement-Aufnahme 11 weist ebenfalls die Form
eines Kegelstumpfes auf. Die Einführung des Steckelementes in den Steckkontakt-Sockel
wird dadurch erleichtet. Zudem können die Steckelement-Beine eine relativ geringe
Dicke aufweisen, so dass sie geschwächt sind und gefedert in der Steckelement-Aufnahme
gehalten sind.
[0028] Obwohl in diesen Ausführungsformen ein Steckkontaktelement 2 mit rundem Querschnitt
und eine entsprechend geformte Steckkontakt-Aufnahme 1 beschrieben worden sind, kann
der Querschnitt beliebig geformt sein. Zudem weist eine hier nicht dargestellte Ausführungsform
eine Steckelement-Aufnahme ohne darin angeordnete Einrutschsicherung auf.
1. Verfahren zur Herstellung einer kontaktierenden Verbindung in einem Kunststoff-Formteil,
insbesondere einem Elektroschweiss-Verbindungselement (S), zwischen einem elektrisch
leitenden Steckkontaktelement (2) und einem mit einer Isolationsschicht umgebenen
Widerstandsdraht (4),
wobei ein Abschnitt des Widerstandsdrahtes (4) über eine Steckelement-Aufnahme (11)
eines am Kunststoff-Formteil angeformten Steckkontakt-Sockels (1) geführt gelegt wird
und wobei anschliessend das Steckkontaktelement (2) unter Klemmung des Widerstandsdrahtes
(4) in den Steckkontakt-Sockel (1) gesteckt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
das einen Kontaktflansch (21) aufweisende Steckkontaktelement (2) so weit in den Steckkontakt-Sockel
(1) gesteckt wird, bis sein Kontaktflansch (21) auf dem Steckkontakt-Sockel (1) aufliegt,
dass der Widerstandsdraht (4) in Klemmbereichen beidseitig der Steckelement-Aufnahme
(11) des Steckkontakt-Sockels (1) geklemmt und zwischen den Klemmbereichen druckfrei
im Steckkontakt-Sockel (1) aufgenommen wird, wobei in den Klemmbereichen die Isolationsschicht
des Widerstandsdrahtes (4) durch Flächenpressung entfernt und der Kontakt zum Steckkontaktelement
(2) hergestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandsdraht durch
eine zwischen den Klemmbereichen im Steckkontakt-Sockel (1) angeordnete Einrutschsicherung
(15) pressungsfrei gestützt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckkontaktelement (2)
beabstandet von der Einrutschsicherung (15) in den Steckkontakt-Sockel (1) geschoben
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Steckkontaktelement
(2) beim Einstecken in den Steckkontakt-Sockel (1) mindestens teilweise in diesen
einschneidet.
5. Elektroschweiss-Verbindungselement hergestellt gemäss dem Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis 4, mit mindestens einem Steckeranschluss, welcher ein Steckkontaktelement
(2), einen mit einer Isolationsschicht umgebenen Widerstandsdraht (4) und einen Steckkontakt-Sockel
(1) mit einer Steckelement-Aufnahme (11) und einer Draht-Auflagefläche (14) umfasst,
wobei das Steckkontaktelement (2) durch einen Schlitz (23) getrennte Steckelement-Beine
(22) zur Klemmung des Widerstandsdrahtes (4) und zur Einsteckung in die Steckelement-Aufnahme
(11) des Steckkontakt-Sockels (1) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Steckkontaktelement (2) und zwischen den Steckelement-Beinen (22) eine Vertiefung
(24) zur druckfreien Aufnahme des Widerstandsdrahtes (4) vorhanden ist.
6. Elektroschweiss-Verbindungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
in der Steckelement-Aufnahme (11) eine Einrutschsicherung (15) für den Widerstandsdraht
(4) angeordnet ist, wobei das Steckkontaktelement (2) im Bereich der Einrutschsicherung
(15) mit dem Steckkontakt-Sockel (1) einen Hohlraum (3) zur pressungsfreien Aufnahme
des Widerstandsdrahtes (4) bildet.
7. Elektroschweiss-Verbindungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Einrutschsicherung (15) durch einen aufstehenden Sockel gebildet ist, dessen obere
Fläche tiefer liegt als die Draht-Auflagefläche (14) des Steckkontakt-Sockels (1).
8. Elektroschweiss-Verbindungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Vertiefung durch eine Sacklochbohrung (24) gebildet ist, wobei der Durchmesser der
Sacklochbohrung (24) mindestens dem Durchmesser der Einrutschsicherung (15) entspricht.
9. Elektroschweiss-Verbindungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Breite des Schlitzes (23) im Steckelement-Bein (22) gleich oder grösser ist als der
Durchmesser des Widerstandsdrahtes (4) abzüglich der Dicke der Isolationsschicht.