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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Stempel- und Pressformfertigungsmittel um zwei oder mehr Materialien zusammenzufügen. Spezieller betrifft sie ein selbstklemmendes Fertigungsmittel zum Anheften eines Befestigers an die Zunge eines elektrischen Anschlussteils oder Kabelschuhs.
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Hintergrund der Erfindung
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Drehbare Einnietmuttern der Art, wie sie im
US Patent No. 7,374,382 beschrieben sind, werden weithin für eine Vielzahl von Anwendungen benutzt. Eine Anwendung ist das Anbringen eines elektrischen Anschlussteils an eine Zunge. Die Zunge ist eine flache Verlängerung des Kabelschuhs, der ein Loch zur Aufnahme eines Bolzens, mit dem das Anschlussteil verbunden wird, aufweist. Die Nutzung einer drehbaren Mutter um das Anbringen an dem Bolzen zu vervollständigen bietet den Vorteil, dass die Anzahl von losen Teilen limitiert wird, da die Mutter mit dem Kabelende verbunden bleibt.
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Elektrische Anschlussteile oder Kabelschuhe sind normalerweise aus relativ weichem Material hergestellt, wie beispielsweise Aluminium oder Kupfer. In vielen Fällen ist der Durchmesser des Lochs in der Zunge im Vergleich zur Breite der Zunge relativ groß, weshalb die Breite des Zungenmaterials um das Loch herum sehr klein ist. Unter diesen Bedingungen tendieren ersetzbare Befestiger, wie zum Beispiel drehbare Einnietmuttern, dazu, das Material der Zunge rund um das Loch bei der Installation auszubeulen und aufzuweiten. Solche Formänderung kann schlechte Dreh- und Leistungseigenschaften der Mutter nach der Installation verursachen, weil diese ungewollten Dimensionsänderungen den Anteil des Zungenmaterial verringern, der mit den Klemmeinrichtungen der Mutter überlappen.
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Deshalb wäre es wünschenswert ein Installationsfertigungsmittel zur Verfügung zu stellen, das die Dimensionsänderungen der Zunge während der Installation von Befestigern, wie drehbare Muttern, verhindert. Es wäre ebenso wünschenswert ein Installationsfertigungsmittel zu Verfügung zu stellen, mit Mitteln um die Mutter auf dem Aufnahmeloch genau zu zentrieren und eine Überbelastung der Zunge zu verhindern. Weiterhin wäre es wünschenswert Mittel zu Verfügung zu stellen, um die Zunge von dem Installationsfertigungsmittel ohne einen Schaden an dem Teil zu trennen, wenn es steckenbleibt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Entsprechend einer Ausführung der Erfindung klammert ein selbsttätiges Fertigungsmittel unter dem Druckwirkungsbereich die Zunge eines elektrischen Anschlussteils an den Seiten, um sie dimensional stabil während des Pressvorgangs zu halten. Das Pressformfertigungsmittel ist selbstauslösend und umfasst eine kegelförmige, geteilte Klemmhülse, die in einen passenden kegelförmigen Sockel eingepasst ist. Wenn die Installationskraft der Presse die Klemmhülse in die Aufnahme zwingt, bewegen sich Klemmbacken der Klemmhülse in Richtung der Seiten der Zunge um einen entsprechenden Wert.
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An einem vorgegebenen Vorrückpunkt läuft die Klemmhülse gegen einen Anschlag, um die Position der Klemmbacken auf eine Position einzuschränken, die notwendig ist, um die Zunge in ihrer entspannten Form und Größe vor der Installation zu halten. In diesem Punkt fährt die Presse fort, einen Einpressbefestiger zu installieren. Ein federbelasteter, abgestufter Pin zentriert die bereitgestellte Mutter und gibt später die fertige Baugruppe aus. Eine andere Feder führt die Klemmhülse in ihre ursprüngliche Position, nachdem die Installation vollendet ist.
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Im Speziellen hat der Anmelder ein Fertigungsmittel für eine Industriepresse erfunden, welches als ein selbstklemmendes Presswerkzeug funktioniert, um ein Kabelendteil zu halten, während ein Befestiger im Verlauf eines Installationstakts der Presse in das Kabelendteil gepresst wird. Das Fertigungsmittel umfasst ein Presswerkzeug mit einer angeschrägten Aufnahme mit nach unten zusammenlaufenden Seiten darin, zwischen denen eine Klemmhülse vertikal zwischen einer obersten Freigabeposition und einer untersten Klemmposition bewegbar ist. Die unterste Position wird von einer Bodenendwand der Aufnahme definiert. Die Klemmhülse hat angeschrägte Seiten, die nach unten aufeinander zu laufen und die bewegliche Greifer umfassen, um das Werkstück lateral festzuklemmen. Die Greifer haben Klemmseiten und einen Basisbereich, um das Werkstück gegen die Abwärtskraft der Presse abzustützen.
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Eine erste Feder ist in der Gerätaufnahme angeordnet, um die Klemmbuchse nach oben in die Freigabeposition vorzuspannen. Ein vertikal umkehrbarer, zylindrischer Auswurfpin ist in einem axialen Loch in dem Presswerkzeug angeordnet und in die Hochrichtung mittels einer Auswurffeder vorgespannt. Der Pin hat eine ringförmige Abstufung um die Basis eines oberen Endbereichs des Pins mit einem reduzierten Durchmesser. Die Stufe und der obere Bereich halten einen Befestiger, wie eine Mutter, in Ausrichtung mit dem Werkstück. Die Freigabeposition des Werkzeugs liegt dort, wo die Klemmbuchse und der Pin in ihrer obersten Position sind, vorgespannt in diese Position durch die Klemmbuchse und die Auswurffedern. Ein Kragen an einem oberen Ende des Presswerkzeugs begrenzt die Aufwärtsbewegung der Klemmbuchse durch eine Anlage an einem Vorsprung an der Außenseitenwand des Kragens in der Freigabeposition, wodurch die Klemmbuchse innerhalb des Werkzeugsockels gefangen wird. Die Klemmbuchse hat wenigstens zwei, bevorzugt vier, Greifer mit Basen, die das Werkstück gegen die nach unten wirkende Kraft des Presskolbens abstützen.
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Der Auswurfpin erstreckt sich nach oben zwischen den Greifern und dient sowohl der Unterstützung als auch dem Auswurf des Werkstücks. Der Außendurchmesser des Pins ist ungefähr gleich dem Loch in dem Werkstück, mit minimalem Freiraum, um eine Ausrichtung der Muter mit dem Loch sicher zu stellen. Die Klemmbuchse, das Werkzeug, das Presswerkzeug, die Federn und der Pin sind so konstruiert und angeordnet, dass eine nach unten gerichtete Kraft, die auf den Befestiger und das Werkstück durch eine Kolbenpresse ausgeübt wird, bewirkt, dass die Klemmbuchse sich aufgrund der Klemmposition der Klemmbuchse um das Werkstück schließt. Solange geklemmt, verhindern die Greifer der Klemmbuchse eine Ausdehnung während der Befestiger in Verbindung mit dem Werkstück gepresst wird. Wenn die nach unten gerichtete Kraft des Presskolbens weggenommen wird, bewegt sich der Pin zischen den Greifern der Klemmbuchse nach oben und wirft das Werkstück oberhalb von der Klemmbuchse aus.
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Die vorliegende Erfindung hat gegenüber dem Stand der Technik zahlreiche Vorteile. Das Fertigungsmittel gemäß einer Ausführung der Erfindung ist eine einfache und selbsttätige Vorrichtung, weil sein durch eine Feder ausgelöster Mechanismus von keiner anderen von außen wirkenden Kraft abhängig ist, als von der Installationskraft der Presse. Weitere Vorteile und Unterschiede folgen aus der vorhergehenden Erklärung und den folgenden Zeichnungen und Beschreibung der Erfindung. Die bevorzugte Ausführung der Erfindung wird dem Fachmann die Erfindung vollständig erklären.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische Teilschnittansicht eines Werkzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung;
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2 ist eine Schnittansicht des Fertigungsmittels, das in der 1 gezeigt ist; eine Teilansicht der rechten Seite;
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3a ist eine flache Ansicht von oben auf einen Kabelklemmschuh auf dem Fertigungsmittel der 1;
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3b ist ein Vertikalschnitt entlang der Linien 3B-3B der 3a;
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4 bis 8 sind Vertikalschnitte, die die aufeinander folgenden Schritte des Anbringen eines Befestigers an der Zunge eines Endrings gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung zeigen; und
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9 und 10 sind fragmentarische, schematische Illustrationen (nicht maßgerecht) des Bewegungswegs der Klemmbuchse in dem oberen Sockel des Gehäuses.
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Ein Fertigungsmittel gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist in den 1 bis 10 gezeigt. Wegen des Maßstabs der detaillierteren Zeichnungen der 1 bis 8, sind kleinere Abstände zwischen dem Kabelschuh, dem Schaft und dem oberen Gehäusesockel nicht erkennbar. Deshalb sind die unvollständigen, schematischen Zeichnungen der 9 und 10, die nicht maßgerecht dargestellt sind, dazu vorgesehen, diese Abstände darzustellen. Das Fertigungsmittel umfasst grundsätzlich ein Presskolbenwerkzeug 13 und eine selbstklemmendes Presswerkzeug 11. Die äußeren Unterstützungsstrukturen der Presse sind nicht gezeigt, und werden auch nicht gebraucht, damit der Fachmann die Erfindung vollständig verstehen kann. Das Presskolbenwerkzeug 13 und das selbstklemmende Presswerkzeug 11 sind konstruiert und angeordnet, um Ramme und den Amboss zu verbinden, beziehungsweise eine konventionelle Presseinrichtung.
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Die 1 und 2 zeigen einen elektrischen Endring 9, der in dem selbstklemmenden Presswerkzeug 11 sitzt. Der Endring 9 umfasst eine Endpassung oder Druckhülse 10, eine Zunge 15 und eine Gewindemutter 17, nachdem die Mutter 17 mit der Zunge 15 verbunden ist. Diese Position der Bauteile entspricht auch der der 8, wobei der Endring 9 vollständig zusammengebaut und fertig zum Abnehmen von dem Presswerkzeug 11 ist. Die Zunge 15 ist im Wesentlichen rechtwinklig, mit einer Längenausdehnung, die sich parallel zu der Zentralachse der Druckhülse 10 erstreckt. Wie oben beschrieben, ist die Dicke der Zunge 15 entlang dem Ende der Längsausdehnung der Zunge 15 bei dem Loch minimiert.
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Das Presskolbenwerkzeug 13 umfasst im Wesentlichen einen zylindrischen Vollkörper 8 mit einer zentralen Längsachse und einem zylindrischen Sockel 12 an einem Ende. Der Durchmesser des Sockels 12 entspricht bevorzugt ungefähr dem äußeren Durchmesser der Mutter 17, oder eines anderen Befestigers, die auf die Zunge 15 geklemmt wird. Der Sockel 12 hält die Mutter 15 in Ausrichtung mit dem Loch in der Zunge 15 während des Installationsprozesse, der weiter unten beschrieben wird.
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Das Presswerkzeug 11 umfasst ein zylindrisches Gehäuse 21 mit einer zentralen, axialen Bohrung 7, in die sich ein zylindrischer Pin 23 hinein und heraus bewegt. Die Bohrung 7 erstreckt sich von dem oberen Gehäuseende 21a bis zu einem Punkt nahe dem unteren Gehäuseende 21b, aber nicht vollständig durch das Gehäuse 21. Die Bohrung 7 hat mehrere unterschiedliche Durchmesser, wie unten beschrieben wird. Im Gebrauch fällt die zentrale Achse des Gehäuses 21 zusammen mit der zentralen Achse des Presskolbenwerkzeugs 13.
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Der Pin 23 hat einen zentralen Bereich 23b, einen unteren Bereich 23c, mit einem vergrößerten Durchmesser, und einen oberen Bereich 23a, mit einem reduzierten Durchmesser, der den gleichen Durchmesser hat, wie der Innendurchmesser der Mutter 17, wie am besten in der 2 zu sehen ist. Der Durchmesser des zentralen Bereichs 23b des Pins 23 ist im Wesentlichen gleich dem inneren Durchmesser des Lochs in der Zunge 15, mit einem angemessenen Abstand.
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Das Presswerkzeug 11 umfasst eine angeschrägte, geteilte Klemmbuchsenanordnung von vier Klemmbuchsensegmenten 18 (später hierein kurz „die Klemmbuchse 18), die sich innerhalb des oberen Gehäusesockels 16, der sich vom oberen Ende 21a des Gehäuses erstreckt, hin und her bewegt. Die vier zusammenwirkenden Klemmbuchsensegmente sind symmetrisch um das obere Ende des zentralen Bereichs 23b auf dem Schaft 23 angeordnet. Jedes Segment der Klemmbuchse 18 hat vier obere Greifer mit einem Basisbereich 20 und Zähnen 19, die die sich in Längsrichtung erstreckenden Seiten der Zunge 15 greifen, wie am besten in den 1 und 3 zu sehen ist.
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Bezogen auf die 9 sind die Innenseitenwände 32 der Klemmbuchsensegmente bogenförmig und folgen dem äußeren Durchmesser des zentralen Bereichs 23b des Schafts 23. Bezogen auf die 10 sind die Außenseitenwände der Klemmbuchse im Wesentlichen zylindrisch in dem axial oberen Bereich 30a und in dem axial unteren Bereich 30c, wobei beide bevorzugt den gleichen Durchmesser haben. Dagegen neigt sich der zentrale Bereich 30b der Außenseitenwände in die Richtung nach unten nach innen. In einer bevorzugten Ausführung vergrößert sich der Durchmesser der Außenseitenwände in dem zentralen Bereich 30b, fortschreitend von dem unteren Bereich 30c zu dem oberen Bereich 30a, und formt dabei eine Schulter 30d an der Schnittstelle zwischen dem zentralen Bereich 30b und dem oberen Bereich 30a. Die Schulter 30d funktioniert als ein Stopp, um zu verhindern, dass die Klemmbuchse von dem oberen Gehäusesockel 16 ausgeworfen wird.
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Die Innenwände 31 des oberen Gehäusesockels 16 haben eine Form, die im Wesentlichen den Außenseitenwänden 30 der Klemmbuchse folgt. Bezogen auf 10 hat der untere Bereich der Innenwände 31b eine im Wesentlichen zylindrische Form mit einem konstanten Durchmesser. Der obere Bereich der Innenwände 31a neigt sich in Richtung nach oben nach außen. Mit anderen Worten, vergrößert sich der innere Durchmesser des Sockels 16 fortschreitend von der Schnittstelle zwischen dem unteren/oberen Schnittstellenbereich zu dem oberen Ende des oberen Gehäuseendes 21a.
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Eine erste Druckfeder 27 sitzt in einer ersten erweiterten Tasche 7a am Boden der zentralen Bohrung 7. Die Feder 27 berührt das Bodenende des Pins 23 und spannt den Pin 23 in Richtung nach oben vor. Eine zweite Feder 25 umgibt den zentralen Bereich 23b des Pins und sitzt in einer zweiten erweiterten Tasche 7b in der zentralen Bohrung 7, koextensiv mit dem obere Gehäusesockel 16, aber mit einem kleineren Durchmesser. Das obere Ende der zweiten Feder 25 berührt den Boden der Klemmbuchse 18 und spannt die Klemmbuchse 18 nach oben vor. Ein Kragen 29 umgibt den oberen Bereich des Gehäuses und hat einen reduzierten inneren Durchmesser, der etwas größer ist, als der obere Bereich 30a der Klemmbuchse 18. Der Kragen 29 fängt die Klemmbuchse 18 innerhalb des Gehäuses 21 und begrenzt deren Bewegung nach oben, während die Bodenwand 26 des oberen Gehäusesockels 16 die Abwärtsbewegung der Klemmbuchse begrenzt. Das Presswerkzeuggehäuse 21 umfasst auch entsprechende Stopps, die den Bewegungsbereich des Pins 23 begrenzen.
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Aus den 1 und 2 und der oberen Beschreibung ist es für den Fachmann auf dem Gebiet der Mechanik offensichtlich, dass die Bewegung des Pins 23 und der Klemmbuchse 18 getrennt sind, und dass eine Kraft nach unten, die auf das obere Ende der Klemmbuchse 18 aufgebracht wird, deren Greifer 19 schließen lässt, bis die Klemmbuchse die Bodenwand 26 des oberen Gehäusesockels 16 erreicht.
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Die 3a bis 8 geben die aufeinander folgenden Schritte um einen Befestiger an der Zunge 15 eines Endrings 9 zu befestigen wieder, wobei das Fertigungsmittel, welches oben im Zusammenhang mit der bevorzugten Ausführung des Befestigungsverfahrens der Erfindung beschrieben ist. Ausgewählte Teilansichten von vorne wurden ausgewählt, die deutlich den Einsatz der Klemmbuchsengreifer an der Zunge 15 zeigen. Die Position der Zunge 15 ist auch in der dazu gehörigen planen Ansicht der 3a gezeigt. Weil die unterschiedlichen Bauteile des Fertigungsmittels in den 1 und 2 weiter oben vollständig beschrieben und mit Bezugszeichen versehen wurden, ist es für ein vollständiges Verständnis der Ausführung der Erfindung nicht notwendig, alle Teile der 3 bis 7, die, bis auf Änderungen der Position einiger der Komponenten, identisch sind, wiederholt zu nummerieren. Die Bezugszeichen der Komponenten stimmen mit den in den 1 und 2 gezeigten Bezugszeichen überein. In der Praxis sind alle Dimensionen und Federraten so gewählt, wenn auch nicht notweniger Weise entsprechend gezeichnet, dass der folgende Ablauf der Operation wie beschrieben abläuft.
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Mit Bezug auf die 3a und 3b wurde das Loch in der Zunge 15 über dem oberen Bereich 23a des Pins 23 angeordnet. Die Zunge 15 sitzt auf dem Basisbereich 20 der Greifer zwischen den Zähnen 19. Als nächstes ist die Mutter 17 über dem oberen Bereich 23a des Pins 23 angeordnet und sitzt auf der Schulter zwischen dem oberen Bereich 23a und dem Zentralbereich 23b. Zur geleichen Zeit umgibt das Loch schützend das äußerste Ende des Zentralbereichs 23b. Diese mechanischen Anordnungen garantieren eine Ausrichtung der Mutter 17 und des Lochs in der Zunge 15 während des Installationsprozesses.
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Mit Bezug auf die 4 geht der Umklammerungsprozess weiter, während die Presse (nicht dargestellt) das Presskolbenwerkzeug 13 nach unten in Kontakt mit der Mutter 17, die in den Boden des Sockels 12 eindringt und diesen berührt, bewegt. Während die Bewegung des Presshubs anhält, bewegt das Presskolbenwerkzeug 13 die Mutter und den Pin nach unten gegen eine nach oben vorgespannte Kraft der unteren Auswurfsfeder 27, wie dies in der 5 gezeigt ist.
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In der 5 hat das Presskolbenwerkzeug 13 die Mutter 17 in Kontakt mit der Zunge 15 gezwungen, weil der Auswurfspin 23 auch nach unten bewegt wurde. Die Kraft, die auf die Mutter 17 und die Zunge 15 wirkt, beginnt jetzt die Klemmbuchse 18 nach unten zu bewegen, wodurch zwei federbeaufschlage Aktionen bewirkt werden. Einmal erlaubt dies der Mutter und der Zunge den bewegbaren, ausgerichteten Kontakt gegen die Reaktionskraft der Bodenfeder 27 beizubehalten. Zweitens zwingt die obere Feder 25 die Zunge 15 in einen dauerhaften Kontakt mit der Oberseite der Klemmbuchse 18 zwischen den Greifern 19 während die Klemmbuchse 18 durch die Kraft des Presskolbenwerkzeugs 13 nach unten gegen die Mutter 17 und die Zunge 15 bewegt wird.
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Bezogen auf die 6 wurde die Abwärtsbewegung des Presskolbenwerkzeug weitergeführt, bis die Zunge 15 vollständig zwischen den Klemmbuchsengreifern in deren engstem Klemmabstand durch die Klemmmaßnahme der angeschrägten Klemmbuchse 18 gegen die angeschrägte Innenwand 31a des oberen Gehäusesockels 16 gefangen ist, wie dies die Pfeile in dieser Figur zeigen. An diesem Punkt der Installationssequenz ist die Klemmbuchse 18 gegen die Sockelendwand 26 gelaufen, wobei die obere Feder 25 vollständig zusammengedrückt ist. Die Tiefe des Sockels 16 in dem Gehäuse 21 ist so ausgelegt, dass die Klemmbuchse 18 an der kleinsten Klemmgreiferdistanz, die der exakten freien Breite der Zunge 15 entspricht, ausläuft.
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In der 7 bleibt die Zunge 15 eingeklemmt, um ein Ausbeulen zu verhindern. Die Presskraft, die auf die Mutter 17 wirkt, ist bis zu einem Maximum angestiegen, um eine Einrastverbindung mit der Ringzunge 15 zu bewirken. Der „harte Stopp” der Klemmbuchse 18 gegen die Bodenwand 26 des Sockels stellt sicher, dass die gewünschte Endinstallationskraft gegen die Mutter 17 vollständig verwirklicht wird, da sie unabhängig von der Klemmmaßnahme der Klemmbuchse 18 ist. Der nach unten wirkende Installationsschlag der Presse kann fortgesetzt werden, bis zu einem Maximumpunkt, in dem das Presskolbenwerkzeug 13 die Klemmbuchse 18 wie hier gezeigt berührt. Wenn so ausgelegt, kann die Tiefe des Sockels 12 im Ende des Presskolbenwerkzeugs 13 die maximale Einführtiefe der Mutter 17 in die Zunge 15 definieren.
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In der 8, in der die Mutter vollständig auf die Zunge 15 geklemmt ist, wurde das Presskolbenwerkzeug 13 zurückgezogen und von der Mutter gelöst. Der Auswurfpin 23 wirft jetzt die Endringanordnung von zwischen den Klemmbuchsengreifern 19 nach oben aus. Die Klemmbuchse 18 und der Auswurfpin 23 werden durch die Kraft ihrer jeweiligen Federn 25 und 27 nach oben bewegt. Die Aufwärtsbewegung der Klemmbuchse ist durch die Anlage der Schulter 31d und des Kragens 29 begrenzt. An diesem Punkt ist die gesamte Endringanordnung aufgeworfen und bereit zum Entnehmen von dem Auswurfpin 23, so dass der nächst Installationszyklus beginnen kann.
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In diesem Ausführungsbeispiel stellt das vorbeschriebene Fertigungsmittel unterschiedliche sequenzielle Funktionen zur Verfügung. Das Fertigungsmittel umklammert die lateralen Seiten der Zunge 15, um ein Ausbeulen während des Fügens zu verhindern. Das Fertigungsmittel richtet außerdem den Befestiger, wie zum Beispiel eine Mutter, konzentrisch mit dem Loch in der Zunge 15 aus und wirft die fertige Baugruppe nach dem Pressen aus. Diese Funktionen werden durch ein Fertigungsmittel erreicht, das einen schnellen Zusammenbau mit weniger Ausschussteilen erlaubt, und daher seine Verwendung sehr effektiv und kostengünstig macht. Das Vorgehende soll nur beispielhaft die Prinzipien und möglichen Ausführungen der Erfindung aufzeigen. Weiterhin, da zahlreiche Modifikationen und Änderungen für den Fachmann naheliegend sind, ist es nicht beabsichtig die Erfindung auf die gezeigten und beschriebenen exakten Konstruktionen und Operationen zu beschränken. Daher sollen geeignete Modifikationen und Äquivalente, auf die zurückgegriffen wird, sämtlich als in den Umfang des Erfindung, die alleine durch die folgenden Ansprüche und deren rechtliche Äquivalente bestimmt werden soll, fallend angesehen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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