DE3425718A1

DE3425718A1 - High-power resistor, and a method and device for its production

Info

Publication number: DE3425718A1
Application number: DE19843425718
Authority: DE
Inventors: Douglas E. Columbus Nebr. Johnson; Herman R. Person
Original assignee: Dale Electronics Inc
Current assignee: Dale Electronics Inc
Priority date: 1984-07-03
Filing date: 1984-07-12
Publication date: 1986-01-23
Anticipated expiration: 2004-07-13
Also published as: GB2161327A; DE3425718C2; FR2567311A1; GB8416881D0; FR2567311B1

Abstract

An electrical resistor (12) according to the invention comprises a flat metal plate (12) having a thickness of 8 mil to 50 mil. A pair of electrical wires (18, 20) are attached to the ends of the metal plate (12). The side edges of the metal plate (12) are provided with a plurality of slots (14, 16) which extend inwards at a distance from one another, the grooves (14) on one side of the plate (12) being arranged offset with respect to the grooves (16) on the other side of the plate (12). Each of the grooves (14, 16) extends completely through the thickness of the plate (12) and is formed by means of a laser-beam cut which anneals the metal of the plate (12) and gives stability to the electrical characteristics of the plate (12). Once the metal plate has been formed, it can be bent into various shapes in order to give it a desired geometric shape. Furthermore, the plate (12) can be embedded in a moulding material in order to provide a protective sheath for the plate (12) (Fig. 3). <IMAGE>

Description

Dipl.-Chem. Dr. Stefren ANDRAEDipl.-Chem. Dr. Stefren ANDRAE Dipl.-Phys. Dieter FLACHDipl.-Phys. Dieter FLACH Dlpl.-mg. Dietmar HAUG \ 2, JuIf 1984Dlpl.-mg. Dietmar HAUG \ 2, June 1984 Dipl.-Chem Dr. Richard KNEISSL ^{fct uu}"Dipl.-Chem Dr. Richard KNEISSL ^{fct uu} "

PATENTANWÄLTE Stelnstr. 44, D-8000 München 80PATENTANWÄLTE Stelnstr. 44, D-8000 Munich 80

Dale Electronics, Inc. Az:Dale Electronics, Inc. Az:

Columbus, Nebraska 68601/ V.St.A.Columbus, Nebraska 68601 / V.St.A.

Hochleistungswiderstand sowie Verfahren und Vorrichtung zu dessen HerstellungHigh performance resistor and method and apparatus for its manufacture

Die Erfindung betrifft einen Hochleistungswiderstand mit niedrigen Widerstandswerten.The invention relates to a high-power resistor with low Resistance values.

Bei solchen Widerständen handelt es sich üblicherweise um drahtgewickelte Widerstände, die durch Umwicklung eines Keramikzylinders mit einem feinen Draht, der aus Widerstandsmaterial hergestellt ist, erzeugt werden, wobei die EndenSuch resistors are usually wire-wound resistors that are wound around a Ceramic cylinder with a fine wire made of resistance material, with the ends

des zu Abschlüßkontakten geschweißten Drahtes an jedem Ende des Zylinders angeschmiedet sind. Kupfer drähte werden üblicherweise an die Abschlußkappen angeschweißt, die sich davon axial weg erstrecken. Gewöhnlich werden solche drahtgewickelten Widerstände dann mit einer Art Isoliermaterial ummantelt, um den Widerstandsdraht zu schützen.of wire welded to terminating contacts at each end of the cylinder are forged. Copper wires are usually welded to the end caps that extend from it extend axially away. Usually such wire-wound resistors are then covered with some type of insulating material sheathed to protect the resistance wire.

Das obenerwähnte Herstellungsverfahren eines drahtgewickelten Widerstandes erfordert zahlreiche Teile und ist sehr arbeitsintensiv. Die Anzahl der Teile eines solchen Widerstandes beträgt gewöhnlich sechs (zwei Endkappen, 2 Drähte, 1 Keramikkern, und einen Widerstands draht). Zusätzlich hierzu muß eine Art Umhüllung vorgesehen sein. 15The above-mentioned manufacturing method of a wire-wound Resistance requires numerous parts and is very labor intensive. The number of parts of such a resistor is usually six (two end caps, 2 wires, 1 ceramic core, and a resistance wire). In addition to this some kind of covering must be provided. 15th

Demzufolge ist es Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Leistungswiderstand zu schaffen, der eine hohe Stabilität, einen relativ geringen Widerstandswert und einen niedrigen Temperaturkoeffizienten aufweist. 20Accordingly, it is the object of the invention to provide an improved power resistor that has high stability, has a relatively low resistance value and a low temperature coefficient. 20th

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Widerstand zu schaffen, der mit geringerer notwendiger Arbeit hergestellt werden kann.Another object of the invention is to provide a resistor which can be manufactured with less labor can be.

Weitere Vorteile der Erfindung liegen darin begründet, daß der Widerstand eine verringerte Anzahl von Teilen benötigt, der eine völlig automatische Produktionsanlage, die vollständig computergesteuert ist und einen in einer Reihe liegenden kontinuierlichen Herstellungsprozeß ermöglicht, und der mit stark verminderten Kosten herstellbar ist.Further advantages of the invention are based on the fact that the resistor requires a reduced number of parts, the one fully automatic production line that is fully computer controlled and one in a row enables continuous manufacturing process, and which can be manufactured at greatly reduced costs.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin begründet, daß der Widerstand ohne zusätzliche Arbeitskosten auf sehr enge Toleranzen ausgerichtet und durch ein vielfältiges Herstellverfahren herstellbar ist, wobei eine einzige Materialart und eine einzige Herstellungsianlage verwendet werden kann, um den Widerstand mit weit variierbaren Widerstandswertbereichen zu produzieren.Another advantage of the invention is based on the fact that the resistance can be very tight without additional labor costs Aligned with tolerances and through a diverse manufacturing process can be produced using a single type of material and a single manufacturing facility can to produce the resistor with widely variable resistance value ranges.

Als weiterer erfindungsgemäßer Vorteil ist das Herstellverfahren zu nennen, welches automatisch und naturbedingt zu einem Glühen führt und die elektrischen Kennwerte des Widerstandes stabilisiert. Schließlich ist die erfindungsgemäße Verwendung einer Vorrichtung zu erwähnen, mittels der ökonomisch produziert werden kann und die dauerhaft und stabil im Gebrauch und effizient in der Betriebsweise ist.Another advantage of the invention is the manufacturing process, which is automatic and natural leads to a glow and stabilizes the electrical characteristics of the resistance. Finally, the inventive To mention the use of a device by means of which production can be carried out economically and which is durable and is stable in use and efficient in operation.

Die vorliegende Erfindung benutzt eine rechteckig geformte flache Platte mit gegenüberliegenden Enden und gegenüberliegenden Seitenkanten. Die Platte besteht vorzugsweise aus Metall, beispielsweise aus einer Nickel-Aluminium-Legierung, und weist vorzugsweise eine Dicke von 1 bis 50 Mil auf. Die elektrischen Drähte sind an den gegenüberliegenden Enden der rechteckförmigen Platte mittels Punktschweißen oder in anderer Art und Weise befestigt. Dann wird ein Laserstrahl verwendet, um mehrere Kerben oder Schlitze in die Seitenkante der Metallplatte einzuschneiden. Der Laserstrahl schneidet völlig durch die Metallplatte, wobei die Schlitze versetzt zueinander so angeordnet sind, daß die wirksame Länge des durch den Strom zurückzulegenden Weges von einem Ende der Platte zum anderen vergrößert wird.The present invention utilizes a rectangular shaped flat plate having opposite ends and opposite Side edges. The plate is preferably made of metal, for example a nickel-aluminum alloy, and preferably has a thickness of 1 to 50 mils. The electrical wires are on opposite ends attached to the rectangular plate by means of spot welding or in some other way. Then a laser beam used to cut multiple notches or slots in the side edge of the metal plate. The laser beam cuts completely through the metal plate, the slots being offset from one another so that the effective The length of the path to be traveled by the stream from one end of the plate to the other is increased.

Das Schneidverfahren des Widerstandsmateriales mittels des Laserstrahls führt automatisch und naturbedingt zum Glühen des Widerstandsmaterials, so daß die elektrischen KennwerteThe cutting process of the resistance material by means of the The laser beam automatically and naturally leads to the glowing of the resistor material, so that the electrical characteristics

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des Widerstandes stabil und konstant sind, nachdem dieser Teil völlig ausgeführt ist. Andere Schneidverfahren des Widerstandsmaterials wie Sägen, Abschleifen etc. leiten Druckbeanspruchungen in das Widerstandsmaterial ein, die den Widerstandswert und die Stabilität des Widerstandes mit der Zeit verändern lassen. Die vorliegende Erfindung, die den Laserstrahl zum automatischen Einschneiden der Schlitze verwendet, führt im Ergebnis zu einem Widerstand, der im wesentlichen über längere Benutzungszeiträume stabil ist. Wahrscheinlich folgt dies daraus, daß der Laserstrahl einen glatten geraden Schnitt ermöglicht und daß er ferner das Metall während des Schneidverfahrens glüht.of the resistance are stable and constant after this part is fully executed. Other methods of cutting the resistor material such as sawing, grinding, etc. introduce compressive stresses into the resistance material, which cause the Let the resistance value and the stability of the resistance change over time. The present invention, the Laser beam used to automatically cut the slits results in a resistance that is essentially is stable over longer periods of use. Probably this follows from the fact that the laser beam is smooth allows a straight cut and that it also anneals the metal during the cutting process.

Laserstrahlen sind schon früher zum Schneiden und Trimmen benutzt worden, worauf in der Technik im Hinblick auf Dickfilm-Widerstände bezug genommen ist. Diese Widerstände umfassen ein Substrat mit einem aufgedruckten Metallfilm.Laser beams are used for cutting and trimming even earlier has been used as referred to in the art with regard to thick film resistors. These resistances comprise a substrate with a metal film printed thereon.

Die Dicke des Metallfilmes beträgt gewöhnlich weniger als 1 Mil. Diese Filmwiderstände sind von anderer Art als Hochleistungswiderstände mit geringen Widerstandswerten, wie sie gewöhnlich mittels drahtgewickelter Verfahren hergestellt werden.The thickness of the metal film is usually less than 1 mil. These film resistors are of a different nature than high power resistors with low resistance values, as they are usually produced by means of wire-wound processes will.

Die Hochleistungswiderstände sind ehemals in konventioneller Weise mittels Drahtwickeltechnik hergestellt worden, und zwar im Hinblick auf die Schwierigkeiten, einer geschlitzten Metallplatte eine ausreichende Stabilität zu verleihen, die die notwendige Dicke für einen Hochleistungswiderstand aufweist. Üblicherweise liegt die Dicke zwischen 8 Mil bis 50 Mil. Die vorliegende Erfindung ist jedoch aufgrund von zwei bisher nicht erkannten Ergebnissen möglich, weil nämlich der Laserstrahl der Nut einen glatten Schnitt verleiht und ferner, weil der Laserstrahl das Metall während des Schneidverfahrens glüht. Der gemäß der vorliegenden Erfin-The high-performance resistors were previously manufactured in a conventional manner using wire winding technology In view of the difficulties in giving a slotted metal plate sufficient stability that the has necessary thickness for a high-performance resistor. Typically the thickness will be between 8 mils to 50 mils. However, the present invention is possible based on two heretofore unrecognized findings, namely the laser beam gives the groove a smooth cut and also because the laser beam hits the metal during the Cutting process glows. According to the present invention

dung hergestellte Widerstand ist deshalb über längere Gebrauchsperioden hinweg stabil.Manufactured resistance is therefore over longer periods of use away stable.

Kurzbeschreibung der Figur und der Zeichnungen: 5Brief description of the figure and the drawings: 5

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht der Maschine zur Herstellung der erfindungsgemäßen Widerstandselemente;1 shows a perspective view of the machine for manufacturing the resistance elements according to the invention;

Fig. 2 zeigt eine teilperspektivische Darstellung des Laser-Schneidwerkzeuges über einem zu schneidenden Wider-Standselement; Fig. 2 shows a partial perspective view of the laser cutting tool over a resistance element to be cut;

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf ein Widerstandselement, dasFig. 3 shows a plan view of a resistor element which

erfindungsgemäß geschnitten worden ist; 15has been cut according to the invention; 15th

Fig. 4 ist eine Draufsicht auf eine modifizierte erfindungsgemäße Form;Figure 4 is a top plan view of a modified form of the present invention;

Fig. 4A zeigt eine Schnittdarstellung längs der Linie 4A-4A nach Fig. 4;Figure 4A is a sectional view taken along line 4A-4A of Figure 4;

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht einer modifizierten erfindungsgemäßen Form;Fig. 5 shows a plan view of a modified one according to the invention Shape;

Fig. 5A stellt eine Schnittdarstellung entlang der Linie 5A-5A nach Fig. 5 dar;Figure 5A is a sectional view taken along line 5A-5A of Figure 5;

Fig. 6 ist eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße modifizierte Form;
30Fig. 6 is a plan view of a modified form of the present invention;
30th

Fig. 6/^und 6B stellen Schnittdarstellungen längs der Linien 6A-6A und 6B-6B nach Fig. 6 dar;6/6 and 6B are sectional views along the lines 6A-6A and 6B-6B of Fig. 6;

Fig. 7 zeigt eine Draufsicht einer modifizierten erfindungsgemäßen Form;Fig. 7 shows a plan view of a modified one according to the invention Shape;

Fig. 7A und 7B stellen Schnittdarstellungen längs der Linien 7A-7A und 7B-7P ' dar.Figures 7A and 7B are sectional views taken along lines 7A-7A and 7B-7P '.

Nachfolgend erfolgt eine detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform.The following is a detailed description of the preferred Embodiment.

In den Zeichnungen, insbesondere Fig. 3 ist mit 10 ein erfindungsgemäßer elektrischer Widerstand bezeichnet. Der Widerstand 10 umfaßt eine Metallplatte 12 mit mehreren Nuten 14 und 16, die sich jeweils von gegenüberliegenden Kanten nach innen erstrecken.In the drawings, in particular FIG. 3, 10 is an inventive referred to as electrical resistance. The resistor 10 comprises a metal plate 12 with a plurality of grooves 14 and 16 each extending inwardly from opposite edges.

Ein Paar Drähte 18 und 20 sind an gegenüberliegenden Enden der Platte 12 mittels Punktschweißung oder einem anderen geeigneten Verfahren zum elektrischen Verbinden von Drähten an der Platte verbunden. Die Platte 12 kann aus irgendeinem leitenden Material bestehen, wobei das bevorzugte Material eine Nickel-Chrom-Legierung ist. Die Dicke der Metallegierung kann im Bereich von 1 Mil bis 50 Mil liegen, wobei der bevorzugte Bereich zwischen 8 bis 50 Mil liegt (1 Mil entspricht 10~³ Inch).A pair of wires 18 and 20 are connected at opposite ends of the plate 12 by spot welding or other suitable method of electrically connecting wires to the plate. The plate 12 can be made of any conductive material, the preferred material being a nickel-chromium alloy. The thickness of the metal alloy can range from 1 mil to 50 mils, with the preferred range being 8 to 50 mils (1 mil equals 10 ^-3 inches).

Die Kerben 14 und 16 sind versetzt und alternierend zueinander angeordnet. Ferner erstrecken sich die Kerben 14 und 16 nach innen, so daß sie sich überlappen. Dies erhöht wirksam den Weg, den der elektrische Strom beim Fluß vom Draht 18 zum Draht 20 folgen muß. Der Widerstand der Vorrichtung kann durch Erhöhung der Tiefe des Schnitts der Nuten 14 und 16 und ebenso durch Änderung des Abstandes zwischen den Nuten 14 und 16 verändert werden.The notches 14 and 16 are offset and arranged alternately with one another. Furthermore, the notches 14 and 14 extend 16 inwards so that they overlap. This effectively increases the distance the electric current takes in flowing from it Wire 18 to wire 20 must follow. The resistance of the device can be increased by increasing the depth of the cut of the Grooves 14 and 16 and also by changing the distance between the grooves 14 and 16 can be changed.

Je enger die Nuten 14 und 16 beieinanderliegen, um so größer ist der Widerstand und je ferner diese Nuten voneinander liegen, um so geringer ist der Widerstand.The closer the grooves 14 and 16 are to one another, the greater the resistance and the further these grooves from one another lie, the lower the resistance.

Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, liegen die Schlitze 14 und benachbart zu den Enden der Platte 12 näher aneinander alsAs can be seen from Fig. 3, the slots 14 and 14 are closer to each other than adjacent the ends of the plate 12

die Schlitze 14 und 16, die benachbart zu dem Mittelpunkt der Platte 12 in Längsrichtung liegen. Dies erhöht den Widerstand an den gegenüberliegenden Enden der Platte. Der Grund hierfür ist, daß bei Leistungswiderständen üblicherweise ein Wärmepunkt benachbart zum Zentrum in Längsrichtung des Widerstandes auftritt. Der Grund für den Wärmepunkt in solch einem herkömmlichen drahtgewickelten Widerstand ist, daß die Hitze leichter von den Enden des Widerstandes als vom Längszentrum des Widerstandes abgegeben werden kann.the slots 14 and 16 which are longitudinally adjacent the center of the plate 12. This increases the resistance at the opposite ends of the plate. This is because power resistors usually have a hot spot adjacent to the center in the longitudinal direction of the resistor. The reason for the hot spot in such a conventional wirewound resistor is that the heat can more easily be dissipated from the ends of the resistor than from the longitudinal center of the resistor.

Dadurch, daß die Schlitze 14 und 16 an den Enden des Widerstandes näher aneinander plaziert werden, ist es möglich, daß eine größere Wärmemenge benachbarter zu den Enden des Widerstandes abgegeben werden kann, wobei zur selben Zeit die Temperatur des Widerstandes relativ konstant durch dessen gesamte Länge gehalten werden kann. Dadurch wird die Tendenz zur Bildung eines Wärmepunktes benachbart zum Zentrum des Widerstandes durch das relative Auseinanderlegen der Nuten verringert, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.By placing the slots 14 and 16 closer together at the ends of the resistor it is possible to that a greater amount of heat can be dissipated adjacent to the ends of the resistor, with the same Time the temperature of the resistor can be kept relatively constant through its entire length. This will the tendency towards the formation of a hot spot adjacent to the center of the resistor by the relative spread apart of the grooves is reduced, as shown in FIG. 3.

Bezugnehmend auf die Fig. 1 und 2 ist eine Laserschneidemaschine 22 zur Bildung des erfindungsgemäßen Widerstandes gezeigt. Die Maschine 22 weist einen üblichen Aufbau auf und ist typisch für Laserschneidemaschinen, die kommerziell zum Schneiden und Bohren von Stahl erhältlich sind. Eine solch typische industrielle Laserschneidemaschine ist die, die von der Ratheon Company bei ihrem Lasercenter in der 4th Avenue, Burlington, Massachusetts, 01803 unter der Warenbezeichnung SS-501-3 hergestellt wird. Bei dieser Maschine handelt es sich um ein Laserschweißsystem mit einer Durchschnittsleistung von 400 Watt bei bis zu 200 Impulsen pro Sekunde. Die maximale Energie pro Impuls beträgt 25 Joules. Die Pulsbreite ist von 1/8 m/s bis 3 m/s variabel.Referring to Figures 1 and 2, there is a laser cutting machine 22 for forming the resistor of the present invention shown. The machine 22 is of conventional construction and is typical of laser cutting machines that are commercially for cutting and drilling steel. One such typical industrial laser cutting machine is those made by the Ratheon Company at their laser center on 4th Avenue, Burlington, Massachusetts, 01803 is manufactured under the trade name SS-501-3. This machine is a laser welding system with an average power of 400 watts with up to 200 pulses per second. The maximum energy per pulse is 25 joules. The pulse width is variable from 1/8 m / s to 3 m / s.

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Die Maschine 22 umfaßt einen Laserkopf 24, über den ein Laserstrahl zu dem zu schneidenden Objekt geleitet wird.The machine 22 includes a laser head 24 via which a laser beam is directed to the object to be cut.

Fig. 2 zeigt den Stütztisch 26 der Maschine, der zum Bewegen des Werkstückes relativ zum Laserkopf 24 benutzt wird. Der Stütztisch 26 kann in einer ersten Richtung durch Längsgleiten auf Gleitschienen 28 bewegt werden. Eine Bewegung des Werkstückes in einer Richtung quer zur ersten Richtung wird durch Gleitblöcke 30 verursacht, die gleitbar in Aussparungen 32 eingepaßt sind. Somit wird über die Gleitschienen 28 und die Gleitblöcke 30 eine XY-Achse geschaffen, längs derer das Werkstück bewegt werden kann.FIG. 2 shows the support table 26 of the machine used to move the workpiece relative to the laser head 24 will. The support table 26 can be moved in a first direction by sliding longitudinally on slide rails 28. A movement of the workpiece in a direction transverse to the first direction is caused by sliding blocks 30 which are slidable are fitted into recesses 32. Thus, an XY axis is created via the slide rails 28 and the slide blocks 30, along which the workpiece can be moved.

Der erste Schritt des Herstellungsprozesses umfaßt die Befestigung der Drähte 18 und 20 an der Platte 12. Wenn diese Drähte befestigt sind, werden die Platte und die Drähte zwischen den Gleitblöcken 30 in der in Fig. 2 gezeigten Art und Weise befestigt. An den Drähten ist ein Paar elektrischer Verbindungselemente 34 und 36 befestigt, an denen Drähte 38 angebracht sind. Die Drähte 38 führen zu einem Rechensteuersystem 40, das im Blockdiagramm in Fig. 1 gezeigt ist. Solch ein Computersteuersystem ist beispielsweise durch das US-Patent 4 345 235 vom 17. August 1982 vorbekannt. Das Rechensteuersystem 40 mißt die elektrischen Widerstandswerte zwischen den beiden Drähten 18 und 20. Das Computersteuersystem 40 kann dann die Abstände zwischen und die geforderte Tiefe für die Nuten 14 und 16 bestimmen und festlegen, um den gewünschten elektrischen Widerstandswert für den gesamten Widerstand zu erhalten. Wenn dieser durch das Rechensteuersystem einmal berechnet ist, steuert es die Maschine 22, um die Nuten entsprechend dem kalkulierten Muster zu schneiden. Das Computersteuersystem fährt fort den Widerstand der Vorrichtung während des Schneidverfahrens zu überwachen, so daß ein präzis und genau dem end-The first step in the manufacturing process involves fastening of wires 18 and 20 to plate 12. When these wires are attached, the plate and wires secured between the slide blocks 30 in the manner shown in FIG. There is a pair of electrical on the wires Fasteners 34 and 36 attached to which wires 38 are attached. The wires 38 lead to one Computational control system 40 shown in block diagram in FIG. Such a computer control system is, for example previously known by U.S. Patent 4,345,235 dated August 17, 1982. The arithmetic control system 40 measures the electrical resistance values between the two wires 18 and 20. The computer control system 40 can then determine the distances between and determine and set the required depth for the grooves 14 and 16 to the desired electrical resistance value for all the resistance to get. Once calculated by the arithmetic control system, controls machine 22 to cut the grooves according to the calculated pattern. The computer control system drives continued to monitor the resistance of the device during the cutting process so that a precise and accurate

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gültigen Widerstandswert entsprechendes Instrument erzielt wird.a valid resistance value is achieved with the corresponding instrument.

Der Laserstrahl schneidet systematisch die verschiedenen Schlitze 14 und 16 in die Platte, indem eine Nut gebildet wird, die sich vollständig durch die Dicke der Platte 12 und nach innen erstreckt, und zwar überlappend und versetzt zu den Nuten, die an der gegenüberliegenden Seite gebildet werden.The laser beam systematically cuts the various slots 14 and 16 in the plate by forming a groove which extends fully through the thickness of plate 12 and inwardly, overlapping and offset to the grooves that are formed on the opposite side.

Die Schlitze werden senkrecht zu der Längsachse des Widerstandes geschnitten, so daß die Länge des elektrischen Stromweges verlängert wird, wodurch der wirksame Widerstand der Vorrichtung erhöht wird.The slots are cut perpendicular to the longitudinal axis of the resistor so that the length of the electrical current path is elongated, thereby increasing the effective resistance of the device.

Das Verfahren zum Schneiden des Widerstandes auf dem gewünschten Weg umfaßt die folgenden Schritte:The procedure for cutting the resistor in the desired way involves the following steps:

(a) der Widerstand wird auf dem XY-Tisch durch eine nicht gezeigte automatische Handhabungsianlage angeordnet.(a) The resistance is on the XY table by a no shown automatic handling system arranged.

(b) Der Anfangswiderstancl des vViu.erstariu.es wird ermittelt .(b) The initial resistance of the vViu.erstariu.es is determined .

(c) Der Anfangswiderstandswert wird in das Rechensystem 40 eingegeben, wo dieser Wert mit dem Widerstandswert verglichen wird, der vorausgehend in den Computer 40 programmiert wurde und der dem gewünschten Widerstandswert entspricht.(c) The initial resistance value is entered into the computing system 40, where this value is compared with the resistance value which has been previously programmed into the computer 40 and which corresponds to the desired resistance value.

(d) Der Rechner berechnet dann die notwendige Zahl der(d) The computer then calculates the necessary number of

Schlitze, der Tiefe der Schlitze und den Abstand der Schlitze, um den letztendlichen gewünschten Widerstand zu erhalten. Für einen niederohmigen Widerstand sind nur relativ wenige Schnitte mit sehr kurzer Länge notwendig, wohingegen für hochohmige Widerstände viele Schnitte großer Länge erforderlich sind.Slots, the depth of the slots, and the spacing of the slots to obtain the ultimate resistance desired. For a low resistance only relatively few cuts with a very short length are necessary, whereas many cuts of great length are required for high-resistance resistors.

(e) Der XY-Tisch 26 beginnt das Teil unter dem Laserstrahl zu bewegen, so daß der Laserstrahl die Schlitze wie gewünscht einschneiden kann. Dies wird so schnell wie möglich ausgeführt, bis der allerletzte Schlitz geschnitten wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Schneidegeschwindigkeit verringert, so daß der Widerstandswert des Widerstandes mit ge-, ringer Toleranz bestimmt werden kann. Mit diesem Verfahren ist eine Widerstandstoleranz von weniger als einem halben Prozent leicht erzielbar.(e) The XY table 26 begins to move the part under the laser beam so that the laser beam makes the slots as desired can cut into. This is done as quickly as possible until the very last slot is cut. to At this point the cutting speed is reduced, so that the resistance value of the resistor increases, ringer tolerance can be determined. With this procedure there is a resistance tolerance of less than half a Percent easily achievable.

(f) Der Widerstandswert des Widerstandes wird konstant während des Schneidvorganges überprüft und, wenn am Ende der Widerstand seinen genauen Toleranzwert erreicht, dann wird der Widerstand in eine zusätzliche automatische nicht gezeigte Handhabungsanlage angeordnet und längs der Fertigungsstraße weiterbewegt.(f) The resistance value of the resistor is constantly checked during the cutting process and, if so, at the end If the resistance reaches its exact tolerance value, then the resistance in an additional automatic will not Arranged handling system shown and moved along the production line.

Die Anbringung der Drähte 18, 20 kann wie gezeigt mittels Punktschweißens erfolgen, wobei aber auch andere Verfahren wie Stumpfschweißen angewendet werden können.The attachment of the wires 18, 20 can as shown by means of Spot welding take place, but other methods such as butt welding can be used.

Wenn der Widerstand fertig ist, wird er ferner in einen Schutzmantel in herkömmlicher Weise eingebettet, ummantelt oder eingeschmolzen.When the resistor is ready, it is further embedded in a protective jacket in a conventional manner, encased or melted down.

Wie herausgefunden wurde, liegt ein besonderer Vorteil im Gebrauch eines Laserstrahls zum Schneiden der Nuten 14, darin begründet, daß der Laserstrahl zur selben Zeit, wo er die Nuten schneidet, das Metall auch glüht, wodurch das Metall eine stabile elektrische Charakteristik beibehält. Ohne dieses Glühverfahren neigt der Widerstand dazu, während des ständigen Gebrauchs unstabil zu werden, wobei sich der Widerstandswert des Widerstandes während des Gebrauchs ändert. Dies gilt insbesondere, wenn die Nu-As has been found, there is a particular advantage in the Use of a laser beam to cut the grooves 14, based on the fact that the laser beam at the same time where he cuts the grooves, the metal also anneals, thanks to which the metal maintains a stable electrical characteristic. Without this annealing process, the resistor tends to become unstable with constant use, wherein the resistance value of the resistor changes during use. This is especially true if the

ten 14, 16 mittels mechanischer Maßnahmen wie Schneiden, Sägen oder anderer Mittel eingebracht werden. Solche mechanische Maßnahmen zur Herstellung des Widerstandes ergeben, wie sich gezeigt hat, in sehr hohem Maße unstabile Widerstände, die keinen konstanten Widerstandswert während deren Gebrauchs aufrechterhalten. Es wurde herausgefunden, daß wahrscheinlich wegen des glatten Schneidvorganges und des gleichzeitigen Glühens des Metalls durch den Laser eins überraschend verbesserte Stabilität als bei anderen Maßnahmen erzielbar ist.th 14, 16 are introduced by means of mechanical measures such as cutting, sawing or other means. Such mechanical Measures for producing the resistance result, as has been shown, to a very high degree unstable Resistors that do not maintain a constant resistance value during use. It was found out that probably because of the smooth cutting process and the simultaneous annealing of the metal by the laser one surprisingly better stability than with other measures can be achieved.

In Fig. 4 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung mit Bezugszeichen 41 gezeigt. Der Widerstand 41 umfaßt Drähte 18 und 20 ähnlich den Drähten 18 und 20, wie sie in der Vorrichtung 10 in Fig. 3 gezeigt sind. Es wird ebenso eine Metallplatte 12 verwendet, die mit mehreren Nuten 14, 16 versehen ist, die sich von deren gegenüberliegenden Kanten nach innen erstrecken. Die Platte 12 ist jedoch in eine C-geformte Anordnung gebogen, wie dies in der Quer-Schnittsdarstellung nach Fig. 4A gezeigt ist. Die Seitenkanten 42, 44 sind nach innen gebogen, um die C-förmige Querschnittsdarstellung zu bilden, wodurch die geometrische Größe des Widerstandes verringert wird, so daß er in einen eingeschränkte.ren Bereich in einer Schaltung paßt.A modified embodiment of the invention is shown in FIG. 4 with reference numeral 41. The resistor 41 includes Wires 18 and 20 similar to wires 18 and 20 shown in device 10 in FIG. It will be the same a metal plate 12 is used which is provided with a plurality of grooves 14, 16 which extend from their opposite Edges extend inward. The plate 12, however, is bent into a C-shaped configuration as shown in the cross-sectional view shown in Fig. 4A. The side edges 42, 44 are bent inwardly to provide the C-shaped cross-sectional view to form, whereby the geometric size of the resistor is reduced, so that it is in a restricted area in a circuit fits.

Eine weitere abgewandelte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 5 gezeigt und mit der Bezugsziffer 46 benannt. Der Widerstand 46 umfaßt die gleichen für die vorausgehende Abwandlung beschriebenen Komponenten mit Drähten 18, 20, einer Platte 12 und Schlitzen oder Nuten 14, 16. Nachdem jedoch die Platte 12 mit Schlitzen 14, 16 versehen wurde, ist sie um ungefähr 180° verdreht worden, so daß die Platte eine spiral- oder schraubenförmige Ausgestaltung aufweist. Another modified embodiment of the invention is shown in FIG. 5 and designated with the reference number 46. The resistor 46 comprises the same components described for the previous modification with wires 18, 20, a plate 12 and slots or grooves 14, 16. However, after the plate 12 has been provided with slots 14, 16, it has been rotated by approximately 180 ° so that the plate has a spiral or helical configuration.

Eine weitere erfindungsgemäße Form ist in Fig. 6 gezeigtAnother form according to the invention is shown in FIG

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und mit Bezugsziffer 48 benannt. Der Widerstand 48 umfaßt ein zylindrisches Keramik- oder geformtes Plastikgehäuse 50, welches eine Längsbohrung 52, die sich in Axialrichtung hindurch erstreckt, umfaßt. Die Bohrung 52 ist wie gezeigt im Querschnitt rechteckförmig, wobei es ebenso möglich ist, daß die Bohrung 52 andere Querschnittsformen wie oval oder kreisförmig aufweisen kann. Der Widerstand 10 (Fig. 3) ist in der Bohrung 52 angeordnet, so daß er das Gehäuse 50 nicht berührt. Dann wird eine Formverbindung, wie sie gewohnlich für eingeschlossene Widerstände verwendet wird, in die Bohrung hineingegeben, so daß sie die Platte 12 des Widerstandes 10 vollständig umgibt und die Platte 12 des Widerstandes 10 vor Außeneinflüssen schützt. Die Formverbindung ist mit Bezugszeichen 54 bezeichnet. Die beiden bevorzugten Formverbindungen zur Verwendung in diesem Verfahren werden von der Dow Corning Company, 592 Saginaw Road, Midland, Michigan hergestellt und als Dow Corning Silikon-Formverbindung unter der Produktnummer 1-5201 und 480 bezeichnet.and designated by reference number 48. Resistor 48 comprises a cylindrical ceramic or molded plastic housing 50, which has a longitudinal bore 52 extending axially therethrough. The bore 52 is as shown rectangular in cross section, it is also possible that the bore 52 other cross-sectional shapes such as oval or may have circular. The resistor 10 (Fig. 3) is arranged in the bore 52 so that it the housing 50 not touched. Then a molded connection, as is commonly used for enclosed resistors, is put into the bore so that it completely surrounds the plate 12 of the resistor 10 and the plate 12 of the Resistance 10 protects against external influences. The molded connection is denoted by reference number 54. The two preferred Mold compounds for use in this process are available from Dow Corning Company, 592 Saginaw Road, Midland, Michigan and manufactured as a Dow Corning silicone molding compound under product numbers 1-5201 and 480 designated.

In Fig. 7 ist eine andere Ausbildungsform der Erfindung für einen gegossenen Widerstand 10 gezeigt. Die Formmasse, die mit Bezugszeichen 56 bezeichnet ist, ist um die Platte 12 des Widerstandes 10 so geformt, daß sie vollständig die Platte 12 umgibt, wobei die Drähte 18, 20 aber nach außen vorragen. Dieser geformte Widerstand ist mit der Bezugsziffer 58 versehen.In Fig. 7, another embodiment of the invention for a molded resistor 10 is shown. The molding compound, which is designated by reference numeral 56 is formed around the plate 12 of the resistor 10 so that it is complete surrounds plate 12 but with wires 18, 20 protruding outward. This molded resistance is with the reference number 58 is provided.

Die vorliegende Erfindung schafft eine bemerkenswerte Verbesserung über frühere drahtgewickelte Widerstände. Der erfindungsgemäße Widerstand umfaßt nur drei Teile, wobei ein drahtgewickelter Widerstand aus sechs Teilen besteht,The present invention makes a remarkable improvement via previous wire-wound resistors. The resistor according to the invention comprises only three parts, wherein a wire-wound resistor consists of six parts,

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ohne daß das Umhüllungsmaterial mitgezählt wird. Die notwendige Produktionsanlage zur Herstellung dieses neuen verbesserten Widerstandes kann völlig automatisiert und vollständig über einen Rechner gesteuert werden. Das einzubauende Widerstandsmaterial kann in langen kontinuierlichen Rollen besorgt werden, das automatisch der Betriebsanlage gemeinsam mit Kupferdraht für die Drähte zugeführt werden kann. Die automatische Betriebsanlage kann dann völlig das Teil herstellen, ohne daß eine Bearbeitungsperson den Widerstand wieder berührt. Die Herstellungskosten des Widerstandes werden gegenüber dem gegenwärtigen Herstellungsverfahren für einen üblichen drahtgewickelten Widerstand beträchtlich verringert.without including the wrapping material. The necessary Production line for the manufacture of this new improved resistor can be completely automated and completely can be controlled via a computer. The resistance material to be installed can be continuous over a long period of time Rolls are provided, which are automatically fed to the plant along with copper wire for the wires can. The automated plant can then completely manufacture the part without a machinist showing resistance touched again. The cost of manufacturing the resistor is lower than that of the current manufacturing process considerably reduced for a conventional wire-wound resistor.

Wenn das Teil erfindungsgemäß automatisch geschnitten wird, dann mißt die Widerstandsmeßvorrichtung ständig den Widerstand, was erlaubt, daß der Widerstand mit sehr engen Toleranzen herstellbar ist. Der neue Widerstand ist insoweit vielseitig, als er mit vielen unterschiedlichen Widerstandswerten hergestellt werden kann, indem nur ein Typ und eine Größe des Widerstandsmateriales und eine Produktions anlage verlangt wird. Der Rechner kann automatisch die notwendige Zahl der Schlitze und Tiefe der Schlitze berechnen, um den Widerstand mit der erforderlichen Toleranz und dem Widerstandswert herzustellen.If the part is automatically cut according to the invention, then the resistance measuring device continuously measures the resistance, which allows the resistor to be manufactured with very tight tolerances. The new resistance is so far versatile as it can be made with many different resistance values by just one type and one Size of the resistance material and a production facility is required. The computer can automatically use the Calculate necessary number of slots and depth of slots to get the resistance with the required tolerance and the resistance value.

Der Schneidvorgang des Widerstandsmateriales mit einem Laserstrahl führt automatisch und naturbedingt zu einem Glühen des Widerstandsmaterials, so daß die elektrischen Kennwerte des Widerstandes im wesentlichen stabil sind, wenn das Teil vollständig hergestellt ist. Andere Schneidverfahren für das Widerstandsmaterial wie Sägen, Schleifen etc. üben Druck auf das Widerstandsmaterial aus, was dazu führt, daß der Widerstandswert und die Stabilität des Widerstandes sichThe process of cutting the resistor material with a laser beam automatically and naturally leads to a glow in the resistor material, so that the electrical characteristics of resistance are substantially stable when the part is fully manufactured. Other cutting methods for the resistance material such as sawing, grinding, etc. exert pressure on the resistance material, which leads to the fact that the resistance value and the stability of the resistance itself

mit der Zeit ändern. Das vorliegende automatische Verfahren stellt sicher, daß der Widerstand über lange Benutzungszeiträume hinweg stabil ist.change over time. The present automatic method ensures that the resistance will last for long periods of use is stable away.

Daraus ist ersichtlich, daß die Vorrichtung zumindest alle erwähnten Ziele zustandebringt.From this it can be seen that the device accomplishes at least all of the stated objectives.

Claims

80 Dale Electronics, Inc. AZ> Columbus, Nebraska 68601 / V.St.A. Expectations:

1. A method for producing an electrical resistor, characterized in that a pair of electrical wires to opposing ends of a flat metal plate having a thickness of 1 mil to 50 mils and which is provided with opposing transverse edges extending between the two opposing ones Ends extend that a laser beam is used to

completely cutting through the thickness of the plate, creating staggered (nested) and inwardly extending Grooves are formed in the side edges of the plate to increase the effective electrical resistance of the plate, at the same time, the laser beam makes the metal of the metal plate glow so that the electrical characteristics of the metal plate are resistant after the grooves are cut.

2. The method according to claim 1, characterized in that further the electrical resistance of the plate prior to cutting of the grooves are measured and the length of the grooves and the distance between the grooves are calculated electronically, whereby a predetermined resistance value is generated for the plate after the grooves have been cut.

3. The method according to claim 2, characterized in that further the grooves are adjacent to the opposite ends of the metal plate closer to one another and adjacent to the center of the metal plate in the longitudinal direction at a further distance from one another are arranged so that the greatest amount of energy emitted by the metal plate adjacent to its opposite Ends occurs.

4. Electrical resistance produced by a method according to one of claims 1 to 4.

5. Electrical resistance, characterized by

a flat metal plate (12) from 1 mil to 50 mil in thickness and having opposing transverse edges and opposite ends,

a pair of electrical wires (18, 20) conductively attached at opposite ends to the flat metal plate (12),
wherein the metal plate (12) is provided with a plurality of slots (14, 16) which are transverse to the opposite

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running edges at a distance from one another inwardly, with the slots (14) from one of the two opposite one another Pages offset from one another with respect to the slots (16) of the other of the two opposite sides are, and each of the slots (14, 16) extends completely through the thickness of the plate (12) and through one The laser beam is cut so that the metal of the plate (12) is annealed and the electrical characteristics of the plate (12) Stability is given.

6. Electrical resistor according to claim 5, characterized in that the grooves (14, 16) are arranged adjacent to the opposite ends of the plate (12) at a distance from one another which is less than the distance between the grooves (14, 16 ) adjacent to the longitudinal center point of the plate (12).

7. Electrical resistor according to claim 5 or 6, characterized in that the transverse edges of the plate (12) are bent back to the longitudinal center line of the plate (12) in order to reduce the external geometrical dimensions of the resistor (41).

8. Electrical resistor according to one of claims 5 to 7, characterized in that the flat metal plate (12) is rotated so that its upper and lower surfaces form a helical surface.

9. Electrical resistor according to one of claims 5 to 8, characterized in that a dielectric shell (50) with a cylindrical outer surface and an axially extending longitudinal bore (52) is provided, the plate (12) in the bore (52) ) is arranged with the two wires (18, 20) extending outward from the opposite ends of the bore (52) and

a hardening dielectric molding material (54, 56) surrounds the plate (12) and fills the bore (52) to the To hold the plate (12) in the bore (52).

10. Electrical resistor according to one of claims 5 to 9, characterized in that a hardening mold connection surrounds the plate (12), the mold connection is shaped in a cylindrical shape and the plate (12) with the two axially of the opposite ends of the cylindrically shaped molded connection covered outwardly protruding wires (18, 20).

11. Device for producing an electrical resistance, characterized by

a frame,

a support for the frame to hold the plate (12) of electrically resistive material, a first circuit device connected to the carrier for measuring the resistance of the plate (12), a computer circuit connected to the first circuit arrangement and having a memory device for a predeterminable Resistance value for the plate (12), the effective electrical length of the by means of the computer circuit Plate (12) can be calculated to achieve the predeterminable resistance value,

a laser on the frame adjacent to the carrier for projecting a cutting laser beam onto the plate (12), to cut staggered slots on the opposite side edge of the plate (12),

coordinate control means on the frame for moving the laser in X and Y coordinates around the grooves cut at different depths and at different distances on the opposite edges of the plate (12),

the computer circuit with the laser and with the
Coordinate control device is connected to cut the grooves (14, 16) on opposite edges of the plate (12) at a staggered distance from one another in order to produce an effective electrical length in the plate (12) and thus an electrical resistance which corresponds to the predetermined Resistance value corresponds.