DE4111404C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Preßvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Derartige Vor­ richtungen sind beispielsweise aus der DE 40 38 653 A1 bekannt und werden zur Herstellung von Quetschver­ bindungen verwendet, mit der Kabel und Stecker, z. B. im Bereich des Automobilbaus oder der Daten­ verarbeitung, verbunden werden.

Die bekannte Preßvorrichtung ebenso wie die Vorrichtung gemäß der DE 37 37 924 A1 weist eine hohe Arbeitsleistung auf, so daß eine große Anzahl von Verbindungen innerhalb einer gewissen Zeit hergestellt werden können. Zur Erzielung eines optimalen Quetschergebnisses werden die Kräfte des vorhergehenden Quetschvorgangs ausgewertet. Wird aufgrund des Ergebnisses festgestellt, daß die Qualität der Crimpverbindung mangelhaft ist, kann ggf. die gesamte Crimpvorrichtung abgeschaltet werden, oder es kann aus dem letzten ermittelten Ergebnis die Quetschkraft bzw. die Crimphöhe für die folgenden Crimpverbindungen geändert werden.

Nachteilig bei den bekannten Vorrichtungen ist, daß das Quetschergebnis nur nachträglich kontrolliert werden kann, so daß bei zu geringem Druck eine nicht ausreichend sichere Quetschverbindung festgestellt wird bzw. bei zu hohem Druck eine Zerstörung des Steckerkörpers. Bei Toleranzen der zu verbindenden Bauteile wird also zunächst eine fehlerhafte Quetschverbindung hergestellt und anschließend aufgrund des erhaltenen Ergebnisses die berechnete Crimpkraft auf die nächsten Bauteile angewendet, die aufgrund der vorhandenen Toleranzen jedoch möglicherweise eine ganz unterschiedliche Crimpkraft oder Crimphöhe erfordern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Preßvorrichtung dahingehend zu verbessern, daß eine Kontrolle und Beeinflussung des Arbeitsergebnisses während jedes Quetschvorganges erfolgen kann und bei jedem Quetschvorgang erneut ein optimales Arbeitsergebnis eingestellt werden kann.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gemäß der Ausbildung nach Anspruch 1 gelöst.

Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, den Arbeitsablauf nicht über die Wegstrecke des Stempels zu steuern, sondern über eine Druckmessung, so daß ein als ideal erkannter und vorgegebener Druck bei jedem Preßvorgang erreicht wird und der Preßvorgang nach Erzielung dieses Druckes beendet wird. Unter­ schiedliche Bauteilabmessungen führen daher nicht notwendigerweise unmittelbar zu einem zu hohen oder zu niedrigen Druck.

Vorteilhaft ist insbesondere, wenn der Amboß läng­ lich ausgebildet wird, wobei an beiden Enden jeweils ein Drucksensor angeordnet wird, so daß unabhängig von der Positionierung des Werkstückes auf dem Amboß eine Drucksumme ermittelt wird, die den auf das Werkstück aufgebrachten Druck korrekt ermittelt.

Von den beiden Drucksensoren kann eine elektrische Schaltung und eine elektrische Leitung zum Antriebs­ motor des Stempels verlaufen und diesen bei Er­ reichen des vorgegebenen Druckes abschalten bzw. rückwärts laufen lassen.

Da die Drucksteuerung Zeit benötigt, wird sie vor­ zugsweise bei Maschinen eingesetzt, die nicht voll automatisiert laufen und keine sehr hohe Arbeitslei­ stung aufweisen mit den damit verbundenen kurzen Taktzeiten. Insbesondere bei Maschinen kleinerer und mittlerer Leistung, die beispielsweise handbetätigt werden, ist es vorteilhaft, die Drucksensoren als Piezo-Elemente auszubilden, da diese erheblich ko­ stengünstiger sind als z. B. Dehnungsmeßstreifen zur Druckermittlung.

Da Piezo-Elemente nur in einem gewissen Druckbereich korrekt und zuverlässig arbeiten, kann es vorteil­ haft sein, die Piezo-Elemente in ein sogenanntes Dämpfungskissen einzubetten, welches eine Druckmes­ sung in dem für Piezo-Elemente günstigen Meßbereich ermöglicht, auch wenn in der Maschine Arbeitsdrücke auftreten, die wesentlich außerhalb des Toleranzfen­ sters für die Piezo-Elemente liegen. Derartige Dämpfungskissen können vorteilhaft beispielsweise aus Silikon bestehen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungs­ gemäßen Preßvorrichtung sind aus den Unteransprüchen entnehmbar.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Preßvorrichtung wird anhand der Zeichnungen im fol­ genden näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Preßvorrichtung und

Fig. 2 einen schematischen vertikalen Schnitt durch die Maschine von Fig. 1, wobei einige Teile gebrochen dargestellt sind.

In Fig. 1 ist eine Preßvorrichtung zur Herstellung von Quetschverbindungen für Stecker und Leitungen dargestellt, die ein tragbares Gehäuse 1 mit einem Handgriff 2 aufweist. Das Gehäuse 1 weist eine Frontplatte 3 auf. Vor der Frontplatte 3 ist eine zweigeteilte Arbeitsbühne 4 vorgesehen, wobei sich in der Mitte der Arbeitsbühne die eigentliche Preß­ stelle befindet und wobei die Arbeitsbühne 4 mehrere Langlöcher aufweist. In den Langlöchern können An­ schläge fixiert werden, an welche beispielsweise die Kabel angelegt werden können, um so eine bestimmte Stellung an der Preßstelle zu gewährleisten.

Im mittleren Bereich der Frontplatte 3 und der Ar­ beitsbühne 4 ist ein im wesentlichen C-förmiger Rah­ men 5 angeordnet, dessen Öffnung nach vorne weist. Innerhalb der Öffnung ist ein Stempel 6 und ein Am­ boß 7 angeordnet. Seitlich an dem Stempel 6 sind zwei Acrylglasplatten 8 vorgesehen, wobei die Acryl­ glasplatten 8 Langlöcher aufweisen, so daß der Stem­ pel 6 zwischen den Acrylglasplatten 8 auf- und abbe­ wegt werden kann.

Zwischen der Unterkante der Acrylglasplatten 8 und der Oberkante der Arbeitsbühne 4 verbleibt ein Spalt, der ausreicht, um ein Kabel von der Arbeits­ bühne 4 in die Preßstelle zwischen dem Stempel 6 und dem Amboß 7 zu schieben. Der Spalt ist jedoch so klein bemessen, daß nicht unbeabsichtigt die Finger des Bedienpersonals zwischen Stempel 6 und Amboß 7 geraten können.

Das Gerät wird über einen Netzschalter 9 ein- bzw. ausgeschaltet. Die Druckstärke kann mittels eines Drehknopfes 10 eingestellt und an die jeweils herzu­ stellende Verbindung angepaßt werden. Eine Leucht­ diode 11 leuchtet grün auf, solange während der Ar­ beitstakte der vorgegebene Druck erreicht wurde. Die Anzeige kann erlöschen, wenn der Druck innerhalb ge­ wisser Toleranzgrenzen nicht erreicht wurde. Sie kann darüber hinaus rot aufleuchten, wenn der Druck nicht ausgereicht hat und gleichzeitig der Strom des elektrischen Antriebsmotors für den Stempel 6 zu hoch war oder auch allein dann, wenn der Motorstrom einen zu hohen Wert erreicht hat. In diesen Fällen ist möglicherweise die Quetschverbindung nicht ge­ nügend kontaktsicher ausgeführt worden.

Ein Gutmengenzähler 12 springt nur dann um einen Wert weiter, wenn eine Quetschverbindung nach den vorgegebenen Kriterien durchgeführt wurde. Auf diese Weise ist ein einfacher Vergleich zwischen der Sollmenge, die auf dem Gutmengenzähler ange­ zeigt wurde, und der tatsächlich produzierten Ist­ menge möglich, so daß ggf. eine Nachkontrolle durch­ geführt werden kann und schlecht durchgeführte Quetschverbindungen aussortiert werden können.

Auf der Oberkante des Rahmens 5 ist eine Stell­ schraube 14 angeordnet, mit der der obere Totpunkt des Stempels 6 eingestellt werden kann. Auf diese Weise kann der freie Spalt zwischen dem Stempel 6 und dem Amboß 7 vor Beginn des Preßvorganges einge­ stellt werden, so daß eine Anpassung an die Geo­ metrie der verwendeten Stecker erfolgen kann und auf diese Weise eine irrtümliche Falschlage der Stecker vor Preßbeginn verhindert werden kann.

Fig. 2 zeigt einen schematischen Schnitt durch das Gerät von Fig. 1 und insbesondere durch den Rahmen 5. Dabei ist erkennbar, daß innerhalb des C-förmigen Rahmens 5 der Stempel 6 und der Amboß 7 angeordnet sind. Unterhalb des Ambosses 7 befindet sich eine Vorrichtung 15 zur Druckermittlung. Diese U-förmige oder waageförmige Vorrichtung 15 weist an ihren beiden Enden jeweils einen Drucksensor 16 auf. Die Drucksensoren 16 bestehen aus Piezo-Elementen 17, die in Dämpfungskissen 18 aus Silikon eingebettet sind.

Die Piezo-Elemente 17 sind kostengünstig und arbei­ ten in einem Druckbereich zuverlässig, der von der Preßvorrichtung überschritten wird. Die Dämpfungs­ kissen 18 stellen sicher, daß an die Piezo-Elemente 17 ein Druck in verringerter Weise weitergeleitet wird, so daß der von den Piezo-Elementen aufgenomme­ ne Druck im vorteilhaften Arbeitsbereich der Piezo- Elemente 17 liegt.

Die Anordnung der Drucksensoren 16 im Bereich der beiden äußeren Enden des Ambosses 7 stellt sicher, daß bei der Lage der Preßstelle zwischen den beiden Drucksensoren 16 die Summe der ermittelten Drücke dem tatsächlich aufgetretenen Druck entspricht. Die weit auseinanderliegend angeordneten Drucksensoren 16 stellen dabei sicher, daß während der praktischen Arbeit immer zwischen den beiden Drucksensoren 16 gearbeitet wird und somit immer die korrekten Ergeb­ nisse ermittelt werden.

Der Stempel 6 ist mit vertikalen Führungen 19 gela­ gert, so daß er lediglich vertikale Bewegungen durchführen kann. Oberhalb des Stempels 6 ist ein horizontal liegender Balken 20 angeordnet, der mit dem Stempel 6 über Kniehebel 21 verbunden ist. Der Balken 20 selbst ist wiederum über Kniehebel 22 mit dem Rahmen 5 verbunden.

Vor dem Kopfende des Balkens 20 im Geräteinneren ist ein Exzenter 23 angeordnet, der den Balken 20 hori­ zontal beaufschlagt. Bei der hierdurch erzwungenen Horizontalbewegung des Balkens muß der Balken auf­ grund seiner Aufhängung mittels der beiden Kniehebel 22 zwangsläufig auch eine Bewegung nach unten voll­ führen. Diese vertikal nach unten gerichtete Bewe­ gungskomponente wird mittels der beiden Kniehebel 21 auf den Stempel 6 übertragen, der aufgrund seiner vertikalen Führungen 19 eine anders gerichtete Bewegungskomponente des Balkens 20 ohnehin nicht mit ausführen kann.

Während der Abwärtsbewegung des Stempels 6 wird Druck auf das Werkstück ausgeübt und dieser Druck auf den Amboß 7 übertragen. Die Drucksensoren 16 unterhalb des Ambosses 7 registrieren den auftreten­ den Druck und leiten ihn einer aus Übersichtlich­ keitsgründen nicht dargestellten Auswertschaltung zu. Diese Auswertschaltung ist mit dem Drehknopf 10 wirksam verbunden. Die Auswertschaltung läßt einen ebenfalls nicht dargestellten Antriebsmotor für den Exzenter 23 von seiner zunächst eingenommenen Dreh­ richtung aus anhalten und anschließend wieder zurück in seine Ausgangsstellung laufen, sobald ein Druck erreicht wurde, der mit Hilfe des Drehknopfes 10 vorgegeben und von der Vorrichtung 15 ermittelt wurde.

Ein solcher Preßzyklus wird mit Hilfe eines Fuß­ schalters 24 ausgelöst. Wenn eine Fehlauslösung stattfindet, ohne daß sich ein Werkstück zwischen dem Stempel 6 und dem Amboß 7 befindet, so wird der voreingestellte Druck nicht erreicht. Der Antriebs­ motor zieht keinen ungewöhnlich hohen Strom, so daß daher ein Preßzyklus durchlaufen wird, bis der Ex­ zenter 23 sich in seiner Ausgangsstellung befindet. Der Gutmengenzähler 12 spricht in diesem Fall nicht an und springt nicht um eine Zähleinheit weiter.

Die Höhenänderung des Stempels 6 ist zwangsläufig mit einer horizontalen Verschiebung des Balkens 20 verbunden. Eine Zugfeder 25 zwischen dem Rahmen 5 und dem Balken 20 drängt daher den Balken 20 in eine möglichst weit rechts liegende Stellung, wobei während eines Preßzyklus der Balken 20 durch den Exzenter 23 sowohl gegen die Wirkung der Feder 25 nach links als auch durch das Zusammenspiel der Kniehebel 22 nach unten bewegt wird.

Der obere Totpunkt kann dabei durch die Stellschrau­ be 14 eingestellt werden, wobei ein Zurückdrehen der Stellschraube 14 durch die Wirkung der Feder 25 eine Bewegung des Balkens 20 nach rechts und nach oben bewirkt.

Die Verwendung der Piezo-Elemente 16 in der Vorrich­ tung 15 zur Druckermittlung ermöglicht eine preis­ günstige Ausbildung der gesamten Preßvorrichtung, wobei anstelle des starren Verfahrens der Weg­ streckenmessung das flexiblere und für jeden Preß­ vorgang individuelle Verfahren der Druckermittlung angewendet werden kann.

Die Einstellung des Druckes mit Hilfe des Dreh­ knopfes 10 kann gleichzeitig mit einer Steuerung für die Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors des Exzenters 23 verbunden sein. Für geringe Drücke kann dabei die Motorgeschwindigkeit herabgesetzt sein, so daß das Anhalten und Zurücklaufen des Motors und damit die Aufwärtsbewegung des Stempels 6 schnell genug erfolgen kann, ohne daß die empfind­ lichen geringen Drücke überschritten werden.

Claims (8)

1. Preßvorrichtung zur Herstellung von Crimpverbindungen, mit einem Stempel und einem Amboß sowie einer unterhalb des Ambosses angeordneten Druckmeßeinrichtung, die ein Piezo-Element umfaßt, gekennzeichnet durch zwei oder mehrere Piezo-Elemente (17) als Drucksensoren (16), die im Abstand voneinander angeordnet sind, wobei die Preßstelle der Crimpverbindung zwischen den Piezo-Elementen (17) angeordnet ist, sowie durch eine Verbindung zwischen den Drucksensoren (16) und dem Antrieb für den Stempel (6), wobei die Verbindung dazu ausgelegt ist, den Antrieb während der Herstellung der Crimpverbindung anzuhalten, zu unterbrechen oder zurücklaufen zu lassen.

2. Preßvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich­ net durch zwei Drucksensoren (16) und einen länglichen Amboß (7), wobei die Drucksensoren (16) im Bereich der beiden Enden des Ambosses (7) angeordnet sind.

3. Preßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ge­ kennzeichnet durch einen elektrischen Antrieb des Stempels (6) und eine elektrische Schal­ tung in der Verbindung zwischen Drucksensor (16) und Antrieb.

4. Preßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Piezo-Element (17) in einem Dämpfungskissen (18) eingebettet ist.

5. Preßvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Dämpfungskissen (18) aus Silikon.

6. Preßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Exzenter (23), der horizontal einen Balken (20) beaufschlagt, wobei der Balken (20) an Kniehebeln (22) aufgehängt ist und wobei der Stempel (6) seinerseits mittels Kniehebeln (21) am Balken (20) aufgehängt und nur vertikal verfahrbar gelagert ist.

7. Preßvorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Stellschraube (14) am Balken (20), die den oberen Totpunkt des Balkens (20) festlegt.

8. Preßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch Einstellmittel zur Festlegung des maximal erreichten Druckes.