Abschneiden, formen, verbinden

Autor / Redakteur: Robert Fuchs* / Kristin Rinortner

Bei der Splicetechnik kommen keine vorgeformten Verbinder zum Einsatz, sondern ein Endlosband. Dieses Spliceband wird in einem Arbeitsgang geschnitten, geformt, um die zu verbindenden

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( Archiv: Vogel Business Media )

Bei der Splicetechnik kommen keine vorgeformten Verbinder zum Einsatz, sondern ein Endlosband. Dieses Spliceband wird in einem Arbeitsgang geschnitten, geformt, um die zu verbindenden Leiter gelegt und zu einer dauerhaften und zuverlässigen Verbindung gequetscht. Ursprünglich dazu gedacht, den Anfang von Reißverschlüssen zu verbinden, ist das Verfahren heute fester Bestandteil der elektrischen Verbindungstechnik.

Das Splicen ist eine Sonderform der Crimptechnik, die nicht unbedingt mit dem Anschlagen von Preforms an Litze zu vergleichen ist. Während bei der Crimptechnik in der Elektronik- und Elektrotechnikindustrie vorgeformte Verbinder verarbeitet werden, wird beim Splicen ein Stück Flachband von einer Rolle abgeschnitten, geformt und um die zu verbindenden Teile zu einer dauerhaften Verbindung verpresst (Anlaufbild). Unter Einhaltung aller relevanten Qualitätskriterien lassen sich so preiswert, schnell und unkompliziert flexible Verbindungen herstellen. Crimp und zu verbindende Teile müssen in der Regel nicht angepasst werden.

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Mit der Splicetechnik werden überwiegend zwei oder mehr Leiter miteinander verbunden. Diese können sehr unterschiedlich sein: Zum Beispiel starrer Lackdraht mit Litze, Bauteilanschluss mit Litze, Bauteilanschlüsse miteinander usw. Die DIN EN 60352-2 – Lötfreie elektrische Verbindungen – ist daher auch nur bedingt auf Spliceverbindungen anwendbar. Eine allgemein gültige Zuordnung der Leiterquerschnitte an eine bestimmte Werkzeuggröße ist nicht definiert. So kann es vorkommen, dass unterschiedliche Verbindungen zwar den gleichen Gesamtquerschnitt haben, aber auf Grund der Materialbeschaffenheit und des Volumens (Band und Leiter) mit unterschiedlichen Splicewerkzeuggrößen hergestellt werden müssen.

Längsriefen erhöhen die Reißfestigkeit

Die Spliceband-Innenseite ist standardmäßig längsgerieft. Dadurch gräbt sich das Spliceband beim Crimpen quer in die zu verbinden-den Drähte und Leitungen ein und trägt durch diese Verformung zu einer höhe-ren Auszugsfestigkeit (Reißfestigkeit der Drähte oder Leitungen im Crimp) bei. Je nach Anforderung, die an eine Spliceverbindung gestellt wird, kommt der Auswahl des Splicebandes hohe Priorität zu. Die Güte einer Crimpverbindung hängt u.a. von der optimalen „Füllung“ des Presswerkzeuges ab. Nur wenn die Form des Splices (Crimp vom Endlosband), Art, Volumen, die Länge des eingesetzten Bandmaterials und das Volumen der zu verbindenden Teile (z.B. Bauteilterminal und Litze) zusammenpassen, entsteht eine gute Verbindung. So würde z.B. zu dünnes Band in einem zu kleinen Werkzeug zu schlechten Auszugskraftwerten führen, ebenso wie ein zu wenig profiliertes Band. Andererseits können ein zu tiefes Profil oder scharfe Kanten zu qualitätsbeeinflussenden Verjüngungen oder dem Abscheren einzelner Litzen führen.

Rändelung verhindert ein Verdrehen der Drähte

Bei der Auswahl des Bandes gibt es eine Reihe von Sonderfällen. So werden beispielsweise Lackdrähte unter Verwendung von scharfkantig gerieftem Material („M“-Riefung) verbunden. Die scharfen Kanten an den Erhebungen des Profils durchstoßen den Lack und erstellen eine sichere elektrische Verbindung ohne dass der Lack entfernt werden muss. Werkstoff und Profil sollten auf die zu verbindenden Leiter abgestimmt sein. Neben gerieften gibt es gerändelte Bänder. Die Rändelung verhindert ein Verdrehen der Drähte und vergrößert die Kontaktfläche. Um den aktuellen Anforderungen der Fertigungsindustrie gerecht zu werden, müssen eine einfache Justage, exakter Splicebandvorschub und ein schneller Werkzeugwechsel gewährleistet sein.

Bei der Wahl der Bandlänge, d.h. dem Prinzip für den Splicebandvorschub, gab es bisher nur die Möglichkeit des festen Bandanschlags. Bei dieser starren Version ist der Vorschub mit dem Werkzeugantrieb gekoppelt, wobei das Band an einen Stopper, der sich am Werkzeug befindet, anschlägt. Der Anschlag ist fest und lässt sich nicht frei variieren. Das Band wird am Anschlag gestaucht, was zu unterschiedlichen Abschnittslängen führen kann. Diese Schwankungen sind zwar minimal, führen aber beim Einsatz einer Crimpkraftüberwachung dazu, dass das Fenster der Zeit-Kraftkurve vergrößert werden muss. Ein weiterer Schwachpunkt ist die Instandhaltung.

Flinker Werkzeugwechsel

Eine Alternative dazu sind Pneumatiksysteme. Die Zylinder sind frei zugänglich, wartungsarm und arbeiten exakt. Über ein Einstellrad, das mit einer numerischen Skala versehen ist, wird bei modernen Geräten ein vorher ermittelter Wert eingestellt, der den Hub des Pneumatikzylinders begrenzt. Das Ende des Bandes hängt frei in der Luft und kann unabhängig von der Werkzeuggröße in der Länge variiert werden. Neben der Auswahl der Bandsorte ist das eine einfache und effiziente Möglichkeit die Füllung des Werkzeuges in jedem Anwendungsfall zu optimieren. Bild 1 zeigt ein derartiges Pneumatiksystem.

Der Aufbau eines Splicewerkzeuges ist sehr komplex. Das Werkzeug muss eine exakte Zuführung des Splicebandes, eine Schneidefunktion, die Umformung des Splicebandabschnittes und die Verpressung in einem Arbeitszyklus von ca. 400 ms gewährleisten. Bei älteren Modellen gestaltete sich der Werkzeugwechsel langwierig und ging mit zahlreichen Justagevorgängen einher. Heute werden Systeme mit Werkzeugkassetten angeboten, die innerhalb kurzer Zeit gegen eine andere Werkzeugkassette ausgetauscht werden kann.

Hier sind die zahlreichen Einzelteile eines solchen Werkzeugsatzes inklusive Werkzeugaufnahme in einem austauschbaren Block verbaut, d.h. das Problem der Justage wurde nur von „Innen“ nach „Außen“ verlagert. Um in den Genuss des Schnellwechselwerkzeuges zu kommen muss eine zweite komplette Kassette verfügbar sein. Die Frage stellt sich, ob es sinnvoll ist die komplette Kassette zu tauschen, wenn in der Regel nur ein Werkzeugteil verschlissen ist.

Ein hochwertiges Splicewerkzeug zeitgemäßer Konstruktion sollte insgesamt nur aus wenigen Teilen bestehen (Bild 2). Dies erreicht man, indem die Werkzeugaufnahme direkt in den Antrieb integriert wird. Dadurch wird der Gesamtaufbau eines Werkzeugsatzes wesentlich vereinfacht. Der Werkzeugwechsel und der Austausch der vier Einzelteile ist in kurzer Zeit vom Bediener zu bewerkstelligen. Die Kosten für ein komplettes Werkzeug liegen bei einem Drittel bis der Hälfte derer für eine Werkzeugkassette.

Schnell oder langsam verpressen

Es gibt seit einiger Zeit Diskussionen über die richtige Geschwindigkeit beim Verpressen. Ein Crimpzyklus dauert allgemein bei Splicepressen ca. 0,4 s. Da auch fein abgestufte Lösungen zur Qualitätsüberwachung angeboten werden, ist es leicht, die Qualität der Verbindung zu überprüfen. Das gilt für Crimpverbindungen genauso wie für Spliceverbindungen. So werden die Splicehöhe, die Auszugskraft der Verbindung, Schliffbilder (auch in Bezug auf die Gasdichtigkeit) und in vielen Fällen die Crimpkraft zur Beurteilung der Qualität der Verbindungen herangezogen. Ein Qualitätsunterschied aufgrund der Verpressungsgeschwindigkeit der heute auf dem Markt befindlichen Pressen lässt sich nicht nachweisen.

Der zweite Teil dieses Beitrags beschreibt die Qualitätssicherung und Beurteilung von gecrimpten Verbindungen.

ELPAC, Tel. +49(0)89 46094459

*Robert Fuchs arbeitet im Marketing beim Geschäftsbereich ELPAC Verbindungstechnik der MEGATRON Elektronik in Putzbrunn.

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