EP1143578A1 - Kontaktverarbeitungsstation - Google Patents

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Publication number
EP1143578A1
EP1143578A1 EP00810295A EP00810295A EP1143578A1 EP 1143578 A1 EP1143578 A1 EP 1143578A1 EP 00810295 A EP00810295 A EP 00810295A EP 00810295 A EP00810295 A EP 00810295A EP 1143578 A1 EP1143578 A1 EP 1143578A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
processing station
contact
contact processing
jaw
press
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00810295A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Burger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pawo Systems AG
Original Assignee
Pawo Systems AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pawo Systems AG filed Critical Pawo Systems AG
Priority to EP00810295A priority Critical patent/EP1143578A1/de
Priority to EP01810283A priority patent/EP1143579A1/de
Priority to US09/826,156 priority patent/US20010025412A1/en
Publication of EP1143578A1 publication Critical patent/EP1143578A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for forming connections by deformation, e.g. crimping tool
    • H01R43/048—Crimping apparatus or processes
    • H01R43/0484—Crimping apparatus or processes for eyelet contact members
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/53—Means to assemble or disassemble
    • Y10T29/53026—Means to assemble or disassemble with randomly actuated stopping or disabling means
    • Y10T29/5303—Responsive to condition of work or product
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/53—Means to assemble or disassemble
    • Y10T29/5313—Means to assemble electrical device
    • Y10T29/532—Conductor
    • Y10T29/53209—Terminal or connector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T29/5313—Means to assemble electrical device
    • Y10T29/532—Conductor
    • Y10T29/53209—Terminal or connector
    • Y10T29/53213—Assembled to wire-type conductor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/53—Means to assemble or disassemble
    • Y10T29/5313—Means to assemble electrical device
    • Y10T29/5327—Means to fasten by deforming

Definitions

  • the invention relates to a contact processing station mentioned in the preamble of claim 1 Art.
  • Such contact processing stations are used to make electrical contact, for example a connector to be attached to a cable by pressing.
  • the contact becomes plastic deformed so that it encloses the stripped cable end with a tight press fit. Calls this process you crimp.
  • Such a contact processing station can also be used to create a To attach the sealing ring, in technical jargon seal, to the cable.
  • the contact and the sealing ring can be in a contact processing station or in two contact processing stations on the cable be attached.
  • Such contact processing stations are used by the applicant as well as by other companies manufactured and sold.
  • the contacts with a crimped press as rigid as possible to a predetermined crimp height.
  • the power that the Crimping action on the contact and pressing it onto the wire depends very much on the diameter of the stripped wire end. Fluctuations in the wire diameter naturally occur since the wire is usually made up of many strands and because stripping can occur, that one or the other strand is also cut off and lost. Also the thickness of the strands may vary.
  • the end of the wire is thinner than intended, use a commercially available one rigid press-trained contact processing station that is at a predetermined crimp height pressed, the lack of crimp resistance reduces the crimping force and thus the quality of the pressing reduced. For this reason, the force that occurs during crimping is measured, usually with Piezo sensors. The crimped contact is eliminated as faulty if the measured force is not is within predetermined limits. It is even common to track the force over time to detect the crimping process and to rule out the contact as faulty if the force in the temporal course is not within a predetermined tolerance band.
  • a contact processing station of the type mentioned in the preamble of claim 1 is e.g. in the European patent application EP 884811 described.
  • the invention has for its object the reject rate of such contact processing stations reduce and increase process reliability.
  • the invention is based on the idea of making the press of the contact processing station elastic deformable element to be provided, which during the crimping process depending on the occurring Force deformed in a controlled manner.
  • the spring constant of the elastic element is set so soft that the force with which the contact is pressed at the wire end is almost independent of fluctuations the wire thickness is. In this way, even with wire ends that are suitable for processing with a conventional press deviates too much from the target value and is therefore discarded gas-tight crimping would have to be achieved.
  • the contact processing station according to the invention with an elastically deformable element is characterized in that if the effective crimp height deviates from, for example 0.2 mm from the optimal target crimp height, the maximum crimp force changes little while the Crimping force in a rigid contact processing station known from the prior art at least a factor of 2 increases or decreases.
  • the contact processing station comprises a mechanical pressing device that a first Press jaw 1 and a second press jaw 2 controlled by a drive.
  • the first press jaw 1 which is usually also referred to as a die or anvil, is on a base plate 3 arranged stationary.
  • the second press jaw 2, which is usually also used as a tool stamp or crimper is guided by means of a guide element 4 in the vertical direction.
  • the one as an eccentric trained drive comprises an eccentric 5, which by a motor, not shown, around her horizontal axis of rotation 6 with changing direction of rotation between two upper turning points 7 and 8 is rotated back and forth, which drives a connecting rod 9.
  • the connecting rod 9 is on the outer edge of the Eccentric disc 5 and on the second press jaw 2 with joints 10 and 11, respectively.
  • the connecting rod 9 transforms the rotary movement of the eccentric disc 5 into a vertical longitudinal movement of the second Press jaw 2.
  • the connecting rod 9 is designed as an elastically deformable element.
  • the second press jaw 2 is spring-mounted.
  • FIG. 1 shows the pressing device at the start of a crimping process in a state A in which the distance between the two pressing jaws 1 and 2 is at a maximum.
  • the connecting rod 9 is unloaded and therefore not deformed.
  • the length L 0 of the unloaded connecting rod 9 can be the distance between the two joints 10 and 11.
  • 2 shows the pressing device in a state B, in which the second pressing jaw 2 has just touched the contact 12, but in which the two pressing jaws 1 and 2 do not yet exert any appreciable force on the contact 12.
  • the connecting rod 9 is therefore not yet deformed.
  • Fig. 3 shows the pressing device in a state C, in which the joint 10 passes through the bottom dead center 13, at which the upper end of the connecting rod 9 takes the lowest point during the crimping process.
  • a force F builds up between contact 12 and second pressing jaw 2, which in state C reaches its maximum F max .
  • the force F causes the contact 12 to be pressed at the bare wire end and, on the other hand, causes the connecting rod 9 to be elastically deformed, the largest being the deformation of the connecting rod 9 in state C of the pressing device.
  • 3 shows the deformation of the connecting rod 9 as a bending of the connecting rod 9.
  • the second press jaw 2 is detachably attached to the connecting rod 9.
  • the press is dimensioned such that the distance between the base plate 3 and the lower end of the connecting rod 9 with the press jaw 2 removed is exactly 135.78 mm, if the eccentric disc 5 passes through the bottom dead center 13.
  • connecting rod 9 such connecting rod 9 is preferably made from one piece, but can also consist of several parts and classic feathers.
  • the connecting rod 9 has a circular at its lower and upper end Opening 15 and 16, in one on the second press jaw 2 (Fig. 1) and one on the eccentric disc 5 attached bolt engages.
  • the opening 15 and the associated bolt form the first joint 10 (Fig. 1)
  • the opening 16 and the associated pin form the second joint 11.
  • the in Figs. 4A-E Connecting rods 9 shown are designed as symmetrically constructed springs, which are different from those during the crimping process force F acting on them are compressed.
  • the connecting rod shown in Fig. 4F 9 is designed as an asymmetrical element with a curved web 17 connecting the joints, whose bend increases under the force F acting during the crimping process.
  • R 1 denotes the distance between the center of rotation of the first joint 10 from the axis of rotation 6 of the eccentric disc 5
  • R 2 the distance between the center of rotation of the second joint 11 and the pressing surface of the second pressing jaw 2
  • L 0 the length of the connecting rod 9, ie the distance between both joints 10 and 11 in the unloaded state of the connecting rod 9, and H crimp the height of the pressed contact 12, the so-called crimp height.
  • F ( ⁇ L) of the connecting rod 9 between the force F and the change in length ⁇ L there results the maximum force, the so-called crimping force F crimp , which acts on the contact 12 in state C of the pressing device .
  • F K * ⁇ L
  • the size K denotes the spring constant of the connecting rod 9 is obtained
  • F crimp K * (R 1 + R 2 + L 0 + H crimp - D)
  • the crimp height H crimp of the pressed contact 12 thus varies between values H crimp, mm and H crimp, max , for example due to a different number of strands at the wire end, then the maximum force acting during the crimping process fluctuates between the values F crimp , mm and F crimp, max , which can be calculated using equation (3).
  • the strength of the force F depends on the distance D between the pressing surface of the first pressing jaw 1 (FIG. 1), on which the contact 12 rests during the crimping process, and the axis of rotation 6 of the eccentric disc 5.
  • the contact processing station is therefore preferably designed in such a way that this distance D can be changed:
  • the axis of rotation 6 of the eccentric disk 5 can be, for example, a shaft arranged on the jacket of a cylinder, which shaft can be rotated about its longitudinal axis which is fixed with respect to the base plate 3.
  • the cylinder can be rotated about its longitudinal axis by hand, but preferably by means of a program-controlled motor. In this way, the force F H, crimp associated with a predetermined crimp height H crimp can be changed within certain limits.
  • the spring constant K is, for example, 5000 N / mm.
  • the crimping process becomes more robust: fluctuations in the ambient temperature may cause variations in the distance D. In spite of this, consistently good crimping is achieved since the crimping force F crimp varies only insignificantly.
  • Fig. 6 shows an embodiment in which the connecting rod 9 is not deformed, but in the the first press jaw 1 is mounted on the base plate 3 by means of a spring 18.
  • the holding device for the wire in this case is preferably attached to the press jaw 1 so that the contact 12 and the wire during compression of the press jaw 1 during the crimping process relative to the holding device do not move.
  • FIG. 7 shows the first exemplary embodiment with a measuring system for measuring the crimping force F crimp acting on the contact 12 during the crimping process , that is the force acting on the contact 12 when the joint 10 (FIG. 3) is at bottom dead center 13 happens.
  • the contact processing station is preferably designed such that the distance D is adjustable manually or by motor.
  • a second measuring system is therefore provided so that the Distance D can be determined automatically after a change.
  • the invention is not restricted to a special type of press.
  • other mechanical pressing devices for example toggle presses or linear presses be used.
  • toggle presses for example, one of the two toggles is or are Both toggle levers are designed as an elastically deformable element.
  • the contact processing station comprises a base frame 19, in which the first press jaw 1 is integrated, a body 20 which can be adjusted in height above the first press jaw 1, a rod 9a to which the second press jaw 2 is fastened, an eccentric drive 21, two toggle levers 22 and 23, a rod 24, which connects the two toggle levers 22, 23 and the eccentric drive 21, a first spring 25 and a second spring 26.
  • the guide element 4 for the vertical guidance of the rod 9a is fastened to the base frame 19.
  • the body 20 serves as a stop for the rod 9a or the second press jaw 2.
  • the base frame 19 has a stop surface 27 which cooperates with a sleeve 28 fixedly attached to the rod 9a to limit the downward movement of the rod 9a in order to prevent that hit the second press jaw 2 with full force on the first press jaw 1 and could damage it.
  • a second sleeve 29 is slidably mounted on the rod 9a.
  • One end of the first toggle lever 22 is mounted on the rod 9a, the other end on the rod 24.
  • One end of the second toggle lever 22 is mounted on the second sleeve 29, the other end on the rod 24.
  • the spring 26 pulls the rod 24 upwards in the vertical direction.
  • the pressing jaw 2 which is firmly connected to the rod 9a, is pulled upwards in the idle state until it comes to a stop on the body 20.
  • the spring 25 is arranged as an elastically deformable element between the base frame 19 and the sleeve 29. In order to be able to set the desired crimping force, the spring 25 is fastened to the base frame 19 in a manner that can be displaced manually or in a motorized manner in the vertical direction by means not shown.
  • the spring 25 can also be preloaded with an adjusting screw (not shown), for example to a force F V of 1000 N.
  • the height of the body 20 above the first press jaw 1 is adjustable so that the stroke which the second press jaw 2 carries out can be adjusted. Common values for the stroke are 30 mm or 40 mm.
  • the spring 25 is missing. Instead of the spring 25, one is in the Height adjustable body is provided, on which the sleeve 29 abuts during operation.
  • the sleeve 29 is with formed a spring joint that builds up a force when the sleeve 29 up against it Body is pressed. The position of the body in the vertical direction determines the path that the Spring joint deflects during the crimping process and thus the target crimping force.
  • FIG. 9 shows a contact processing station with a linear press, one of a spindle 30 Has in the vertical direction driven, non-rotating body 31.
  • the second press jaw 2 is attached to the end of a rod 9a which is resiliently mounted on the body 31 by means of a spring 32.
  • the spring 32 can be biased to a predetermined force by means of an adjusting screw 33.
  • the spindle 30 is driven by a motor 34, with a gear 35 between the spindle 30 and the motor 34 is switched.
  • the stroke that the second press jaw 2 travels, and thus the maximum crimping force acting during the crimping process can be set via the number of revolutions of the Motors 34. Since the spring 32 from the contact 12 during the crimping process to the second press jaw 2 cushioned impact, the thread of the spindle 30 is only insignificantly loaded.
  • the two press jaws 1 and 2 are often integrated in a module that is in the press device is used. This allows a quick change, since the press jaws 1 and 2 correspond to the to be processed cable type and contact type. It is therefore also possible to have an elastic deformable element, for example a spring, to be provided within this module in order to to cause resilient mounting of the first and / or second press jaw 1, 2.
  • an elastic deformable element for example a spring
  • the base frame 19 itself can be designed as a spring.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)

Abstract

Eine Kontaktverarbeitungsstation mit einer mechanischen Pressvorrichtung zur Befestigung eines Kontaktes an einem Kabel weist eine erste Pressbacke (1) und eine von einem Antrieb (5) gesteuerte zweite Pressbacke (2) auf. Die erste oder die zweite Pressbacke (1, 2) ist federnd gelagert. Für die federnde Lagerung ist ein elastisch deformierbares Element vorhanden, beispielsweise ein deformierbarer Pleuel (9) oder eine Feder (18; 25; 32). Die Federkonstante des elastischen Elementes ist so weich angesetzt, dass die Kraft, mit der der Kontakt am Kabel verpresst wird, annähernd unabhängig von Schwankungen der Drahtdicke ist. <IMAGE> <IMAGE> <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktverarbeitungsstation der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Solche Kontaktverarbeitungsstationen werden verwendet, um einen elektrischen Kontakt, beispielsweise einen Stecker, an einem Kabel durch Verpressen zu befestigen. Der Kontakt wird dabei plastisch deformiert, so dass er das abisolierte Kabelende mit festem Presssitz umschliesst. Diesen Prozess nennt man crimpen. Eine solche Kontaktverarbeitungsstation kann auch verwendet werden, um einen Dichtungsring, im Fachjargon seal genannt, am Kabel zu befestigen. Der Kontakt und der Dichtungsring können in einer Kontaktverarbeitungsstation oder in zwei Kontaktverarbeitungsstationen am Kabel befestigt werden.
Solche Kontaktverarbeitungsstationen werden von der Anmelderin wie auch von anderen Firmen hergestellt und verkauft. Bei diesen Kontaktverarbeitungsstationen werden die Kontakte mit einer möglichst steif ausgebildeten Presse auf eine vorbestimmte Crimphöhe gecrimpt. Die Kraft, die beim Crimpvorgang auf den Kontakt einwirkt und diesen am Draht verpresst, hängt sehr stark ab vom Durchmesser des abisolierten Drahtendes. Schwankungen des Drahtdurchmessers treten natürlicherweise auf, da der Draht in der Regel aus vielen Litzen gebildet ist und da es beim Abisolieren durchaus vorkommt, dass auch die eine oder andere Litze abgeschnitten wird und verloren geht. Auch die Dicke der Litzen kann variieren. Wenn das Drahtende dünner ist als vorgesehen, wird bei einer marktüblichen, mit einer starren Presse ausgebildeten Kontaktverarbeitungsstation, die auf eine vorgegebene Crimphöhe verpresst, mangels Crimpwiderstand die Crimpkraft reduziert und somit die Qualität der Verpressung vermindert. Aus diesem Grund wird die bei der Crimpung auftretende Kraft gemessen, in der Regel mit Piezosensoren. Der gecrimpte Kontakt wird als fehlerhaft ausgeschieden, falls die gemessene Kraft nicht innerhalb vorgegebener Grenzwerte liegt. Es ist sogar üblich, den zeitlichen Verlauf der Kraft während des Crimpvorganges zu erfassen und den Kontakt als fehlerhaft auszuscheiden, wenn die Kraft im zeitlichen Verlauf nicht innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes liegt.
Eine Kontaktverarbeitungsstation der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ist z.B. in der europäischen Patentanmeldung EP 884811 beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ausschussrate derartiger Kontaktverarbeitungsstationen zu verringern und die Prozesssicherheit zu erhöhen.
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung basiert auf der Idee, die Presse der Kontaktverarbeitungsstation mit einem elastisch deformierbaren Element zu versehen, das sich beim Crimpvorgang in Abhängigkeit der auftretenden Kraft kontrolliert deformiert. Die Federkonstante des elastischen Elementes ist so weich angesetzt, dass die Kraft, mit der der Kontakt am Drahtende verpresst wird, annähernd unabhängig von Schwankungen der Drahtdicke ist. Auf diese Weise wird selbst bei Drahtenden, die für eine Verarbeitung mit einer konventionellen Presse zu stark vom Sollwert abweichen und daher als Ausschuss ausgeschieden werden müssten, eine gasdichte Crimpung erreicht.
Die erfindungsgemässe Kontaktverarbeitungsstation mit einem elastisch deformierbaren Element zeichnet sich dadurch aus, dass bei einer Abweichung der effektiven Crimphöhe von beispielsweise 0.2 mm von der optimalen Soll-Crimphöhe die maximale Crimpkraft nur wenig ändert, während die Crimpkraft bei einer aus dem Stand der Technik bekannten, steifen Kontaktverarbeitungsstation um mindestens den Faktor 2 zu- oder abnimmt.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 - 3
eine Kontaktverarbeitungsstation zu drei verschiedenen Zeitpunkten während eines Crimpvorganges,
Fig. 4A - F
verschiedene Pleuel,
Fig. 5
geometrische Details der Kontaktverarbeitungsstation,
Fig. 6
eine weitere Kontaktverarbeitungsstation,
Fig. 7
eine Kontaktverarbeitungsstation mit einem Messsystem zur Ermittlung der auf den zu crimpenden Kontakt ausgeübten Kraft,
Fig. 8
eine Kontaktverarbeitungsstation mit einer Kniehebelpresse, und
Fig. 9
eine Kontaktverarbeitungsstation mit einer Linearpresse.
Die Fig. 1 - 3 zeigen in schematischer Darstellung die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Teile einer Kontaktverarbeitungsstation zu drei verschiedenen Zeitpunkten während eines Crimpvorganges. Die Kontaktverarbeitungsstation umfasst eine mechanische Pressvorrichtung, die eine erste Pressbacke 1 und eine von einem Antrieb gesteuerte zweite Pressbacke 2 aufweist. Die erste Pressbacke 1, die üblicherweise auch als Werkzeugmatrize oder Amboss bezeichnet wird, ist auf einer Grundplatte 3 ortsfest angeordnet. Die zweite Pressbacke 2, die üblicherweise auch als Werkzeugstempel oder Crimper bezeichnet wird, ist mittels eines Führungselementes 4 in vertikaler Richtung geführt. Der als Exzenter ausgebildete Antrieb umfasst eine Exzenterscheibe 5, die von einem nicht dargestellten Motor um ihre horizontal verlaufende Drehachse 6 mit wechselnder Drehrichtung zwischen zwei oberen Wendepunkten 7 und 8 hin- und her gedreht wird, die einen Pleuel 9 antreibt. Der Pleuel 9 ist am äusseren Rand der Exzenterscheibe 5 und an der zweiten Pressbacke 2 mit Gelenken 10 bzw. 11 gelagert. Der Pleuel 9 transformiert die Drehbewegung der Exzenterscheibe 5 in eine vertikale Längsbewegung der zweiten Pressbacke 2. Auf der ersten Pressbacke 1 befindet sich als Werkstück ein auf ein abisoliertes Drahtende aufgesteckter Kontakt 12. Die Litze wird mit nicht dargestellten Mitteln in dieser Lage gehalten. Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel ist der Pleuel 9 als elastisch deformierbares Element ausgebildet. Dadurch ergibt sich, dass die zweite Pressbacke 2 federnd gelagert ist.
Die Fig. 1 zeigt die Pressvorrichtung zu Beginn eines Crimpvorganges in einem Zustand A, in dem der Abstand zwischen den beiden Pressbacken 1 und 2 maximal ist. Der Pleuel 9 ist unbelastet und daher nicht deformiert. Als Länge L0 des unbelasteten Pleuels 9 kann der Abstand zwischen den beiden Gelenken 10 und 11 angesehen werden. Die Fig. 2 zeigt die Pressvorrichtung in einem Zustand B, bei dem die zweite Pressbacke 2 den Kontakt 12 soeben berührt hat, bei dem die beiden Pressbacken 1 und 2 aber noch keine nennenswerte Kraft auf den Kontakt 12 ausüben. Der Pleuel 9 ist daher auch jetzt noch nicht deformiert. Die Fig. 3 zeigt die Pressvorrichtung in einem Zustand C, bei dem das Gelenk 10 den unteren Totpunkt 13 durchläuft, an dem das obere Ende des Pleuels 9 den tiefsten Punkt während des Crimpvorganges einnimmt. Während des Überganges der Pressvorrichtung vom Zustand B in den Zustand C baut sich zwischen dem Kontakt 12 und der zweiten Pressbacke 2 zunehmend eine Kraft F auf, die im Zustand C ihr Maximum Fmax erreicht. Die Kraft F bewirkt einerseits das Verpressen des Kontaktes 12 am blanken Drahtende und andererseits eine elastische Deformation des Pleuels 9, wobei die Deformation des Pleuels 9 im Zustand C der Pressvorrichtung am grössten wird. In der Fig. 3 ist die Deformation des Pleuels 9 als Verbiegung des Pleuels 9 dargestellt. Bei der Deformation des Pleuels 9 verkürzt sich der Abstand zwischen den beiden Gelenken 10 und 11: diese Verkürzung ΔL kann als Mass für die Deformation des Pleuels 9 benutzt werden. Wird die Exzenterscheibe 5 nun über den unteren Totpunkt 13 hinaus weitergedreht, dann nimmt die Kraft F wieder ab und der Pleuel 9 streckt sich wieder, bis der Abstand zwischen den beiden Gelenken 10 und 11 wieder seine ursprüngliche Länge L0 erreicht. Sobald die Exzenterscheibe 5 den oberen Wendepunkt 8 erreicht, wird die Drehrichtung gewechselt und der nächste Crimpvorgang mit dem nächsten Werkstück durchgeführt.
Die zweite Pressbacke 2 ist lösbar am Pleuel 9 befestigt. Bei vielen marktüblichen Kontaktverarbeitungsstationen ist die Presse derart dimensioniert, dass der Abstand zwischen der Grundplatte 3 und dem unteren Ende des Pleuels 9 bei abgenommener Pressbacke 2 genau 135.78 mm beträgt, wenn die Exzenterscheibe 5 den unteren Totpunkt 13 durchläuft.
Die Fig. 4A - F zeigen beispielhaft eine Vielzahl möglicher Ausführungsformen des Pleuels 9. Ein solcher Pleuel 9 ist vorzugsweise aus einem Stück gefertigt, kann aber auch aus mehreren Teilen und klassischen Federn bestehen. Der Pleuel 9 weist an seinem unteren und oberen Ende je eine kreisrunde Öffnung 15 bzw. 16 auf, in die ein an der zweiten Pressbacke 2 (Fig. 1) bzw. ein an der Exzenterscheibe 5 befestigter Bolzen eingreift. Die Öffnung 15 und der zugeordnete Bolzen bilden das erste Gelenk 10 (Fig. 1), die Öffnung 16 und der zugeordnete Bolzen bilden das zweite Gelenk 11. Die in den Fig. 4A - E dargestellten Pleuel 9 sind als symmetrisch aufgebaute Federn ausgebildet, die von der beim Crimpvorgang auf sie einwirkenden Kraft F zusammengedrückt werden. Der in der Fig. 4F dargestellte Pleuel 9 ist als asymmetrisches Element mit einem die Gelenke verbindenden, gebogenen Steg 17 ausgebildet, dessen Biegung sich unter der beim Crimpvorgang einwirkenden Kraft F vergrössert.
Aus der Fig. 5 kann abgeleitet werden, dass die maximale Deformation ΔLmax des Pleuels 9 gegeben ist
durch die Gleichung ΔLmax = R1 + R2 + L0 + Hcrimp - D
Dabei bezeichnen R1 den Abstand des Drehpunktes des ersten Gelenkes 10 von der Drehachse 6 der Exzenterscheibe 5, R2 den Abstand des Drehpunktes des zweiten Gelenkes 11 von der Pressfläche des zweiten Pressbackens 2, L0 die Länge des Pleuels 9, d.h. den Abstand der beiden Gelenke 10 und 11 im unbelasteten Zustand des Pleuels 9, und Hcrimp die Höhe des verpressten Kontaktes 12, die sogenannte Crimphöhe. Aus der Kennlinie F(ΔL) des Pleuels 9 zwischen der Kraft F und der Längenänderung ΔL ergibt sich die maximale Kraft, die sogenannte Crimpkraft Fcrimp, die im Zustand C der Pressvorrichtung auf den Kontakt 12 einwirkt.
Falls die Kennlinie linear ist: F = K * ΔL wobei die Grösse K die Federkonstante des Pleuels 9 bezeichnet, erhält man Fcrimp = K * (R1 + R2 + L0 + Hcrimp - D)
Wenn bei der Produktion der Crimpverbindungen die Crimphöhe Hcrimp des verpressten Kontaktes 12 also zwischen Werten Hcrimp, mm und Hcrimp, max variiert, beispielsweise aufgrund einer unterschiedlichen Anzahl von Litzen am Drahtende, dann schwankt die beim Crimpvorgang einwirkende maximale Kraft zwischen den Werten Fcrimp, mm und Fcrimp, max, die mit der Gleichung (3) berechnet werden können.
Es ist durchaus möglich, den Pleuel 9 derart auszubilden, dass die Beziehung zwischen der Kraft F und der Längenänderung ΔL im Gegensatz zu Gleichung (2) nichtlinear ist.
Aus der Gleichung (3) ist ersichtlich, dass die Stärke der Kraft F von der Distanz D zwischen der Pressfläche der ersten Pressbacke 1 (Fig. 1), auf der der Kontakt 12 beim Crimpvorgang aufliegt, und der Drehachse 6 der Exzenterscheibe 5 abhängt. Die Kontaktverarbeitungsstation ist deshalb bevorzugt so ausgebildet, dass diese Distanz D veränderbar ist: Die Drehachse 6 der Exzenterscheibe 5 kann beispielsweise eine am Mantel eines Zylinders angeordnete Welle sein, der um seine bezüglich der Grundplatte 3 ortsfest angeordnete Längsachse drehbar ist. Der Zylinder kann von Hand, vorzugsweise aber mittels eines programmgesteuerten Motors um seine Längsachse gedreht werden. Auf diese Weise kann die einer vorbestimmten Crimphöhe Hcrimp zugeordnete Kraft FH,crimp innerhalb bestimmter Grenzen verändert werden.
Die Federkonstante K beträgt beispielsweise 5000 N/mm. Bei einer typischen Deformation des Pleuels 9 um die Länge ΔL = 2 mm, ergibt sich die Crimpkraft Fcrimp, die auf den Kontakt 12 einwirkt, zu F = 10'000 N. Beträgt die Deformation des Pleuels 9 hingegen nur 1.8 mm, dann beträgt die Crimpkraft Fcrimp immer noch 9'000 N, d.h. nur 10 Prozent weniger. Bei einer konventionellen Kontaktverarbeitungsstation wäre die Crimpkraft Fcrimp hingegen um mindestens 50% reduziert.
Mit der erfindungsgemässen Kontaktverarbeitungsstation wird der Crimpvorgang robuster: Schwankungen der Umgebungstemperatur mögen zwar Variationen der Distanz D bewirken. Trotzdem werden gleichbleibend gute Crimpungen erreicht, da die Crimpkraft Fcrimp dabei nur unwesentlich variiert.
Die Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem nicht der Pleuel 9 deformiert wird, sondern bei dem die erste Pressbacke 1 mittels einer Feder 18 auf der Grundplatte 3 gelagert ist. Die Haltevorrichtung für den Draht ist in diesem Fall vorzugsweise an der Pressbacke 1 befestigt, damit sich der Kontakt 12 und der Draht beim Einfedern der Pressbacke 1 während des Crimpvorganges relativ zur Haltevorrichtung nicht verschieben.
Die Fig. 7 zeigt das erste Ausführungsbeispiel mit einem Messsystem zur Messung der während des Crimpvorganges auf den Kontakt 12 einwirkenden Crimpkraft Fcrimp, das ist die Kraft, die auf den Kontakt 12 einwirkt, wenn das Gelenk 10 (Fig. 3) den unteren Totpunkt 13 passiert. Die Messung der Crimpkraft Fcrimp erfolgt durch eine Messung der maximalen Deformation ΔLmax des Pleuels 9 und der Berechnung der Crimpkraft aufgrund der bekannten oder durch einen Eichvorgang bestimmten Kennlinie Fcrimp = F(ΔLmax).
Als Messsystem kann irgendein handelsübliches Messsystem eingesetzt werden. Aus der Gleichung (1) ist ersichtlich, dass anstelle der Deformation ΔL des Pleuels 9 in äquivalenter Weise die Crimphöhe Hcrimp gemessen werden kann. Während des Crimpvorganges wird deshalb bevorzugt die Höhe H1(t) des zweiten Pressbackens 2 bezüglich des unbeweglichen Führungselementes 4 in Funktion der Zeit t erfasst, gespeichert und dann deren Minimum H1,mm bestimmt. Die Höhe H1,mm und die Crimphöhe Hcrimp sind durch die Gleichung H1,mm = Hcrimp + H0 verknüpft, wobei die Grösse H0 eine durch eine Eichung zu bestimmende Konstante darstellt.
Die Crimpkraft Fcrimp ergibt sich dann aus der Gleichung (3) zu Fcrimp = K * (R1 + R2 + L0 + H1,min - H0 - D)
Die Kontaktverarbeitungsstation ist, wie bereits erwähnt, bevorzugt so ausgebildet, dass die Distanz D manuell oder motorisch verstellbar ist. Es ist deshalb ein zweites Messsystem vorgesehen, damit die Distanz D nach einer Änderung selbsttätig ermittelt werden kann.
Die Erfindung ist nicht auf eine besondere Art von Pressen beschränkt. Neben Exzenterpressen können auch andere mechanische Pressvorrichtungen, beispielsweise Kniehebelpressen oder Linearpressen verwendet werden. Bei einer Kniehebelpresse ist beispielsweise einer der beiden Kniehebel oder sind beide Kniehebel als elastisch deformierbares Element ausgebildet.
Anhand der Fig. 8 und 9 werden zwei Ausführungsbeispiele erläutert, bei denen als elastisch deformierbares Element eine Feder für die Lagerung der Pressbacke 2 vorgesehen ist. Beim Crimpvorgang wird diese Feder zusammengedrückt.
Die Fig. 8 zeigt eine Kontaktverarbeitungsstation mit einer Kniehebelpresse. Die Kontaktverarbeitungsstation umfasst ein Basisgerüst 19, in das die erste Pressbacke 1 integriert ist, einen in der Höhe über der ersten Pressbacke 1 verstellbaren Körper 20, einen Stab 9a, an dem die zweite Pressbacke 2 befestigt ist, einen Exzenterantrieb 21, zwei Kniehebel 22 und 23, einen Stab 24, der die beiden Kniehebel 22, 23 und den Exzenterantrieb 21 verbindet, eine erste Feder 25 und eine zweite Feder 26. Das Führungselement 4 für die vertikale Führung des Stabes 9a ist am Basisgerüst 19 befestigt. Der Körper 20 dient als Anschlag für den Stab 9a bzw. die zweite Pressbacke 2. Das Basisgerüst 19 weist eine Anschlagsfläche 27 auf, die mit einer am Stab 9a fest angebrachten Hülse 28 zusammenwirkt zur Begrenzung der Abwärtsbewegung des Stabes 9a, um zu verhindern, dass die zweite Pressbacke 2 mit voller Wucht auf die erste Pressbacke 1 aufschlagen und diese beschädigen könnte. Am Stab 9a ist eine zweite Hülse 29 verschiebbar gelagert. Das eine Ende des ersten Kniehebels 22 ist am Stab 9a, das andere Ende am Stab 24 gelagert. Das eine Ende des zweiten Kniehebels 22 ist an der zweite Hülse 29, das andere Ende am Stab 24 gelagert. Die Feder 26 zieht den Stab 24 in vertikaler Richtung nach oben. Somit wird die mit dem Stab 9a fest verbundene Pressbacke 2 im Ruhezustand nach oben gezogen, bis sie am Körper 20 zum Anschlag kommt. Die Feder 25 ist als elastisch deformierbares Element zwischen dem Basisgerüst 19 und der Hülse 29 angeordnet. Um die Soll-Crimpkraft einstellen zu können, ist die Feder 25 mit nicht dargestellten Mitteln manuell oder motorisiert in vertikaler Richtung verschiebbar am Basisgerüst 19 befestigt. Mit einer nicht dargestellten Verstellschraube kann die Feder 25 zudem vorgespannt werden, beispielsweise auf eine Kraft FV von 1000 N. Die Höhe des Körpers 20 über der ersten Pressbacke 1 ist verstellbar, damit der Hub, den die zweite Pressbacke 2 ausführt, einstellbar ist. Gebräuchliche Werte für den Hub sind 30 mm oder 40 mm.
Im Betrieb dreht der Exzenterantrieb 21 kontinuierlich um seine Drehachse 6. Die Kniehebelpresse durchläuft dabei folgende Phasen:
  • 1. Der Exzenterantrieb 21 nähert sich zunächst seiner rechten Totpunktlage. Dabei wird der Stab 24 nach rechts gezogen. Infolgedessen verkleinert sich der Winkel ϕ zwischen den beiden Kniehebeln 22, 23. Wegen der Feder 26 wird der Stab 24 und damit auch die beiden Kniehebel 22, 23 nach oben gezogen. Die Pressbacke 2 wird nach oben gezogen, bis sie am Körper 20 zum Anschlag kommt. Gleichzeitig wird die Hülse 29 nach unten gezogen. In der rechten Totpunktlage des Exzenterantriebs 21 ist die Hülse 29 nicht mehr in Kontakt mit der Feder 25.
  • 2. Während der nun folgenden weiteren Drehung des Exzenterantriebs 21 bewegt sich die Hülse 29 nach oben, bis sie an der Feder 25 zum Anschlag kommt, wo die Bewegung der Hülse 29 vorläufig gestoppt wird. Dafür wird nun die zweite Pressbacke 2 nach unten gestossen, bis sie auf den zu crimpenden Kontakt 12 auftrifft. Nun baut sich zwischen der zweiten Pressbacke 2 und dem Kontakt 12 die Crimpkraft auf. Sobald die Crimpkraft den Wert der Vorspannkraft FV der Feder 25 erreicht, wird die Feder 25 weiter zusammengedrückt.
  • 3. In der linken Totpunktlage des Exzenterantriebs 21 wird die Hülse 29 gegen die Feder 25 und die Pressbacke 2 gegen den auf der ersten Pressbacke 1 liegenden Kontakt 12 gedrückt, wobei die Crimpkraft gleich der Kraft der Feder 25 ist.
  • 4. Während der nun folgenden weiteren Drehung des Exzenterantriebs 21 wird die vom Exzenterantrieb 21 über die Kniehebel 22, 23 auf die Feder 25 bzw. den Kontakt 12 ausgeübte Kraft kontinuierlich abgebaut, wobei die zweite Pressbacke 2 nach oben bewegt wird bis sie am Körper 20 zum Anschlag kommt. Daraufhin wird die Hülse 29 nach unten gezogen, wobei sie sich von der Feder 25 löst.
    • Bei einer anderen Variante der Kniehebelpresse fehlt die Feder 25. Anstelle der Feder 25 ist ein in der Höhe verstellbarer Körper vorgesehen, an dem die Hülse 29 im Betrieb anschlägt. Die Hülse 29 ist mit einem Federgelenk ausgebildet, das eine Kraft aufbaut, wenn die Hülse 29 nach oben gegen diesen Körper gedrückt wird. Die Lage des Körpers in vertikaler Richtung bestimmt den Weg, um den das Federgelenk beim Crimpvorgang einfedert und damit die Soll-Crimpkraft.
    Die Fig. 9 zeigt eine Kontaktverarbeitungsstation mit einer Linearpresse, die einen von einer Spindel 30 in vertikaler Richtung angetriebenen, verdrehgesicherten Körper 31 aufweist. Die zweite Pressbacke 2 ist am Ende eines Stabes 9a, der mittels einer Feder 32 am Körper 31 federnd ist gelagert, befestigt. Mittels einer Verstellschraube 33 kann die Feder 32 auf eine vorbestimmte Kraft vorgespannt werden. Die Spindel 30 wird von einem Motor 34 angetrieben, wobei ein Getriebe 35 zwischen die Spindel 30 und den Motor 34 geschaltet ist. Der Hub, den die zweite Pressbacke 2 jeweils zurücklegt, und damit die beim Crimpvorgang wirkende maximale Crimpkraft, ist einstellbar über die Zahl der Umdrehungen des Motors 34. Da die Feder 32 den vom Kontakt 12 beim Crimpvorgang auf die zweite Pressbacke 2 ausgeübten Schlag abfedert, wird das Gewinde der Spindel 30 nur unwesentlich belastet.
    Die beiden Pressbacken 1 und 2 sind oft integriert in einem Modul, das in die Pressvorrichtung eingesetzt wird. Dies erlaubt eine rasche Auswechslung, da die Pressbacken 1 und 2 entsprechend dem zu verarbeitenden Kabeltyp und Kontakttyp geformt sind. Es ist daher auch möglich, ein elastisch deformierbares Element, beispielsweise eine Feder, innerhalb dieses Moduls vorzusehen, um die federnde Lagerung der ersten und/oder zweiten Pressbacke 1, 2 zu bewirken.
    Es ist auch möglich, die federnde Lagerung der ersten und/oder zweiten Pressbacke 1, 2 zu bewirken, indem irgendwo innerhalb des Kraftflusses von der ersten zur zweiten Pressbacke 1 bzw. 2 ein oder mehrere Teile elastisch sind oder federnd gelagert sind. So könnte z.B. bei dem anhand der Fig. 8 beschriebenen Ausführungsbeispiel das Basisgerüst 19 selbst als Feder ausgebildet sein.
    Zudem ist es möglich, den zeitlichen Verlauf der Deformation des elastisch deformierbaren Elementes während des Crimpvorganges mittels des Messsystems zu erfassen und daraus den zeitlichen Verlauf der Crimpkraft zu ermitteln. Diese Daten können im Sinne einer Qualitätskontrolle verwendet werden, um vercrimpte Kabel dann als Ausschuss auszuscheiden, wenn der zeitliche Verlauf der Crimpkraft ausserhalb eines vorbestimmten Toleranzbandes liegt.

    Claims (9)

    1. Kontaktverarbeitungsstation mit einer mechanischen Pressvorrichtung, die eine erste Pressbacke (1) und eine von einem Antrieb (5; 21, 22, 23, 24; 30, 31) gesteuerte zweite Pressbacke (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste oder die zweite Pressbacke federnd gelagert ist.
    2. Kontaktverarbeitungsstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein elastisch deformierbares Element (9; 18; 25; 32) vorhanden ist, das die federnde Lagerung der ersten Pressbacke (1) oder der zweiten Pressbacke (2) bewirkt.
    3. Kontaktverarbeitungsstation nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch deformierbare Element eine Feder (18; 25; 32) ist.
    4. Kontaktverarbeitungsstation nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch deformierbare Element ein deformierbarer Pleuel (9) ist.
    5. Kontaktverarbeitungsstation nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des elastisch deformierbaren Elementes (9; 18; 25; 32) verstellbar ist.
    6. Kontaktverarbeitungsstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Basisgerüst (19) der mechanischen Pressvorrichtung elastisch deformierbar oder federnd ausgebildet ist.
    7. Kontaktverarbeitungsstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Pressbacke Teil eines in die mechanische Pressvorrichtung einsetzbaren Moduls sind und dass die federnde Lagerung der ersten Pressbacke (1) oder der zweiten Pressbacke (2) innerhalb des Moduls erfolgt.
    8. Kontaktverarbeitungsstation nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messsystem vorhanden ist, um den zeitlichen Verlauf der Deformation und/oder die maximale Deformation des elastisch deformierbaren Elementes (9; 18; 25; 32) während des Crimpvorganges zu erfassen.
    9. Kontaktverarbeitungsstation nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein vercrimptes Kabel als Ausschuss ausgeschieden wird, wenn der zeitliche Verlauf der Deformation des elastisch deformierbaren Elementes (9; 18; 25; 32) ausserhalb eines vorbestimmten Toleranzbandes liegt.
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