DE102017128909A1

DE102017128909A1 - Crimpenverfahren von Verbindern oder Kabelschuhen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102017128909A1
Application number: DE102017128909.7A
Authority: DE
Inventors: Piotr Kowalewski; Adam Sztachelski
Original assignee: Erko Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia Spolka Komandytowa
Current assignee: Erko Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia Spolka Komandytowa
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2017-12-05
Publication date: 2019-03-28
Also published as: PL422990A1; PL238772B1

Abstract

Der Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Crimpen von Verbindern oder Kabelschuhen, bestehend aus einem Gehäuse, einem Motor mit einem Getriebe, einer Pumpeneinheit und einem Crimpkopf, der einen Stützbügel (6) aufweist, die zum Crimpen von Verbindern und Kabelschuhen mit einem Querschnitt von 16 bis 300 mm² geeignet ist und eine Crimpbuchse (7) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass ein Crimpstempel (5), dessen Oberseite die Form eines Kegels mit einem Winkel im Bereich von 30 bis 75° annimmt, der mit einer Kugelkappe im Bereich von SR 0,5-2 mm endet, oder eines Kugelkappeausschnitts mit einem Radius von SR 4-12 mm oder eines Ausschnitts von zwei verschiedenen Kugelkappen mit einem Radius von SR 6-12 mm, und die Elemente zur Messung des mit dem Crimpstempel (5) zurückgelegten Weges und die Elemente zur Druckmessung durch Messung des Drucks im Hydrauliksystem mit Hilfe von Druckmessumformern mit Strom- oder Spannungssignal oder Last des das Gerät speisenden Motors, zusätzlich enthält das Gerät eine Steuerplatine mit einem hinterlegten Algorithmus zur Prozessregelung. Der Gegenstand der Erfindung ist auch das Crimpenverfahren von Verbindern oder Kabelschuhen.

Description

Der Gegenstand der Erfindung ist das Crimpenverfahren von Verbindern oder Kabelschuhen und eine Vorrichtung zum Crimpen von Verbindern oder Kabelschuhen mit einem Querschnitt von 16 - 300 mm2 aus Kupfer oder Aluminium.
Die heute auf dem Markt erhältliche Technik zum Crimpen von Verbindern auf Starkstromkabeln basiert auf dem Crimpen des Verbinders oder Kabelschuhs mit Handwerkzeugen oder hydraulischen, pneumatischen oder elektrisch angetriebenen Köpfen. Für das Crimpen werden Formmatrize entsprechend dem jeweiligen Querschnitt des Verbinders und des Kabelschuhs verwendet. Das Problem bei diesen Lösungen ist die Möglichkeit, durch falsche Matrizenauswahl eine falsche Verbindung zu verwenden. Ein weiteres zu bewältigendes Thema ist die Divergenz der Anforderungen an Herstellung von Verbindern und Kabeln. Die Normen, auf deren Grundlage die Verbinder hergestellt werden, basieren auf den Abmessungen des Rohrteils, das dem Querschnitt zugeordnet ist. Bei Starkstromkabeln wird neben dem Querschnitt auch der Widerstand des Kabels bei der Produktion berücksichtigt. Dies führt zum Phänomen eines ungenügenden Crimpens des Verbinders durch Formmatrize, die dem jeweiligen Kabelquerschnitt angepasst sind. Ein weiteres Problem stellt sich bei der Verwendung von Kabeln mit gleichem Querschnitt, aber unterschiedlichen Herstellungsklassen dar. Dies führt zu noch größeren Maßunterschieden zwischen dem Verbinder - Kabel und noch größeren Problemen bei der Herstellung einer richtigen Verbindung mit den Formmatrizen.
Eine der Lösungen für die oben genannten Probleme ist das von Klauke vorgeschlagene Elektropresse EKM 60 ID-L, das in der Anmeldung WO2014108361 beschrieben ist. Der Werkzeughersteller hat einen festen Sitz unabhängig von der Größe der Crimpverbindung und einen festen Crimpstempel unabhängig von der Größe des Verbinders vorgeschlagen. Zum Crimpen wird ein Teleskopzylinder eingesetzt, wodurch zwei Druckbereiche erreicht werden. Diese Lösung löst teilweise Probleme im Zusammenhang mit der Maßabweichung zwischen Kabel und Verbinder. Es gibt jedoch noch andere Fragen im Zusammenhang mit der Unanpassung des Druckwertes auf die Größe des Verbinders und das Material, aus dem er hergestellt wird. Bei kleineren Querschnitten können Kabel in beiden Druckbereichen überformt werden. Und bei Aluminiumkabeln tritt dieses Phänomen in nahezu gesamtem Anwendungsbereich auf. Eine übermäßige Überformung der Kabel kann zu einem reduzierten Kabelquerschnitt und einer Erwärmung des Crimpbereiches fuhren.
Ein Endgerät ist aus dem Dokument US2015311659 bekannt, in dem der Kontakt zwischen dem Crimpverbinder und dem sich bewegenden Element der Crimppresse z. B. über einen Kontaktsensor oder durch Bewegungs- und/oder Zeiterfassung überprüft werden kann. Alternativ kann die Crimpkraft auch z. B. über einen Kraftsensor gemessen werden. Der Kompensationsmodus wird aktiviert, sobald der Kontakt der Crimpverbinder mit dem Anpresselement erkannt wird oder sobald der eingestellte Wert der Crimpkraft überschritten wird.
Aus dem Dokument US2017102341 ist das Sensorsystem für die Messung einer Crimpverbindung bekannt, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem Folgendes beinhaltet: ein Sensorsystem, das auf optischer Strahlung basiert; ein Bewegungsmechanismus, der die Crimpverbindung in Bezug auf die Sensoranordnung verschieben kann; die erste Sensoreinheit zur Erfassung des Kabels der Crimpverbindung, wobei die erste Sensoreinheit ein Signal zur Messung mit dem Sensorsystem bereitstellt; die zweite Sensoreinheit zur Erfassung des Kabels der Crimpverbindung, die zweite Sensoreinheit liefert das Signal zum Anhalten der Messung mittels eines Sensorsystems; dabei ist das Abstandssensorsystem in der Lage, den Abstand zwischen dem Sensorsystem und mehreren Punkten auf der Oberfläche des Crimpverbinders zu messen, während sich die Crimpverbindung in Bezug auf den Abstand des Sensorsystems bewegt, um mindestens eine der folgenden Größen zu bestimmen: Abmessung der Crimpverbindung und die Form der Crimpverbindung.
Aus dem Dokument US2008172866AA ist eine Crimpvorrichtung bekannt, die Folgendes umfasst: ein Amboss zum Abstützen des Metallendes, das einen Teil der Basis der Platte zum Befestigen von Elektrodraht und ein Paar Biegeteile enthält, die jeweils von den gegenüberliegenden Seitenkanten der Grundplatte nach oben herausragen; und eine Crimpkante, die einen gerillten Teil gegenüber dem Stützteil des Amboss enthält, wobei die Innenfläche des gerillten Teils der Crimpverbindung und letzte Stützfläche zum Abstützen der Teile zum Abstützen des Ambosses zusammenarbeiten, um die gecrimpten Teile zum Crimpen der Teile an den in einer Metallklemme angebrachten Kabels zu crimpen; in dem die Breite des gerillten Teils der Klemme 1,0 mm nicht überschreitet; wobei die Endstützfläche des Ambosses zu einer konisch gekrümmten Fläche geformt ist, in der die Tiefe der gekrümmten Fläche nicht weniger als 0,06 mm und nicht mehr als 0,17 mm im Querschnitt des Ambosses senkrecht zur Achse des elektrischen Drahtes beträgt, und das Paar der Crimpteile wird an das elektrische Kabel aus einer Kupferlegierung mit einem Querschnitt von 0,08 mm2 bis 0,13 mm2 gecrimpt.
Unerwünschte Phänomene, die in den vorherigen Geräten beobachtet wurden, werden durch diese Patentanmeldelösung beseitigt.
Der Kernstück der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Crimpen von Verbindern oder Kabelschuhen, bestehend aus einem Gehäuse, einem Motor mit einem Getriebe, einer Pumpeneinheit und einem Crimpkopf, der einen Stützbügel (6) aufweist, die zum Crimpen von Verbindern und Kabelschuhen mit einem Querschnitt von 16 bis 300 mm2 geeignet ist und eine Crimpbuchse (7) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass ein Crimpstempel (5), dessen Oberseite die Form eines Kegels mit einem Winkel im Bereich von 30 bis 75° annimmt, der mit einer Kugelkappe im Bereich von SR 0,5-2 mm endet, oder eines Kugelkappeausschnitts mit einem Radius von SR 4-12 mm oder eines Ausschnitts von zwei verschiedenen Kugelkappen mit einem Radius von SR 6-12 mm, und die Elemente zur Messung des mit dem Crimpstempel (5) zurückgelegten Weges und die Elemente zur Druckmessung durch Messung des Drucks im Hydrauliksystem mit Hilfe von Druckmessumformern mit Strom- oder Spannungssignal oder Last des das Gerät speisenden Motors, zusätzlich enthält das Gerät eine Steuerplatine mit einem hinterlegten Algorithmus zur Prozessregelung.
Vorteilhaft ist, dass das Gerät die Messung des Weges durchführt, den der Crimpstempel (5) zurücklegt, mit Hilfe von Messelementen aus der Gruppe optischer oder analoger Geräte. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist das Verfahren zum Crimpen von Verbindern oder Kabelschuhen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass beim Crimpen der Verbinder oder der Kabelschuh in eine Crimpbuchse (7) des Stützbügels (6) gesteckt wird, dabei wird die Hinbewegung des Crimpstempels (5) ausgelöst, bei der der Bewegungsweg des Crimpstempels (5) von der Ausgangsposition des Crimpstempels (5) bis zur Berührung des Crimpstempels mit dem Verbinder oder dem Kabelschuh gemessen wird, was die Grundlage zur Ermittlung der Größe des Verbinders oder des Kabelschuhes darstellt.
Vorteilhaft, nach Berührung des Crimpstempels (5) mit dem Kabelschuh bzw. dem Verbinder wird der Crimpstempel (5) angedrückt, gleichzeitig werden der Bewegungsweg des Crimpstempels (5) und der Druckanstieg im Zylinder der Pumpeneinheit (3) gemessen und dann wird auf der Grundlage dieser Werte die Art des Materials bestimmt, aus dem der Verbinder bzw. der Kabelschuh hergestellt ist.
Vorteilhaft, der Crimpvorgang wird solange fortgesetzt, bis die Presse eine der folgenden Bedingungen erreicht hat: den erforderlichen Weg des Crimpstempels (5) bzw. den erforderlichen Druckwert im hydraulischen System (3), nach dem die Information, welcher der Parameter zum Abschluss des Vorgangs berücksichtigt wird, im Algorithmus auf der Steuerplatine des Gerätes (10) gespeichert ist und von der Größe und dem Material des gecrimpten Verbinders bzw. des Kabelschuhs abhängt.
Vorteilhaft, nach der Anpassung der Parameter des auf der Steuerplatine des Gerätes (10) gespeicherten Algorithmus werden andere Bauteile wie z. B. Kunststoffe oder Messing gecrimpt.
Das Gerät zum Crimpen von Verbindern und Kabelschuhen gemäß der Erfindung ist zum Crimpen von Kupfer- und Aluminium-Verbindern und Kabelschuhen mit einem Querschnitt von 16-300 mm² bestimmt.
Die Erfindung wurde in den Beispielen der Ausführung und in der Zeichnung dargestellt, auf der die Seitenansicht des Gerätes zum Crimpen von Verbindern oder Kabelschuhen darstellt, eine ungefähre Ansicht des Crimpkopfes mit Stützbügel und einer dort befindlichen Buchse darstellt, passend für die gesamte Bandbreite von Verbindern oder Kabelschuhen, eine ungefähre Ansicht des Crimpkopfes mit einem Crimpstempel (5) darstellt, dessen Oberseite als Kugelkappeausschnitt im Bereich SR 4-12 mm ausgebildet ist, eine ungefähre Ansicht des Crimpkopfes mit einem Crimpstempel (5) darstellt, dessen Oberseite als Kegelausschnitt ausgebildet ist, dessen Erzeugende den Wert im Bereich 30° bis 75° annimmt, eine ungefähre Ansicht des Crimpkopfes mit einem Crimpstempel (5) darstellt, dessen Oberseite als Ausschnitt doppelter Kugelkappe ausgebildet ist, deren größere Kappe im Bereich SR 4-12 mm liegt,
Beispiel 1
Das Gerät zum Crimpen von Verbindern und Kabelschuhen besteht aus einem Gehäuse (1), in dem ein Elektromotor mit einem Getriebemotor (2), einer Pumpeneinheit (3) und einem Crimpkopf (4) angeordnet sind. Die Pumpeinheit ist ein nach dem neuesten Stand der Technik bekanntes Gerät, das aus Körper, Pumpenteile, Ventilbaugruppe, Öltank, Hydraulikzylinder, Ablassventil und Kolben mit Crimpstempel (5) besteht. Der Crimpvorgang der Verbinder bzw. Kabelschuhe wird durch Drücken der Taste (8) ausgelöst. Der Crimpkopf ist ein Element, in dem der Crimpvorgang von Verbindern und Kabelschuhen durchgeführt wird.
Der Crimpkopf besteht aus einem Gehäuse und Stützbügel (6). In dem Bügel befindet sich eine Buchse, die auf das gesamte Sortiment an Verbindern oder Kabelschuhen (7) abgestimmt ist. Der Bügel des Kopfes ist ein nicht auswechselbares Teil zum Crimpen von Verbindern und Kabelschuhen mit einem Querschnitt von 16-300 mm². Ein weiteres Element des Gerätes nach der Erfindung ist ein Crimpstempel (5), der in den Verbinder oder Kabelschuh eingedrückt wird. Weitere Elemente des Gerätes sind Elemente zur Wegmessung des Crimpstempels und zur Messung der Druckkraft. Zur Messung der Bewegung können optische Elemente verwendet werden, z. B. Entfernungsmesser oder analoge Messgeräte, z. B. Widerstandselemente, Linearwandler mit Spannungs- oder Stromsignal, Istwertgeber und ähnliche. Die Druckmessung erfolgt durch Messung des Drucks im Hydrauliksystem über Strom- oder Spannungsdruckaufnehmer oder der Last des das Gerät versorgenden Motors. Das Gerät wird durch eine auswechselbare Batterie (9) mit Strom versorgt. Der Crimpvorgang wird durch ein speziell entwickeltes Programm auf der Steuerplatine des Gerätes (10) automatisch gesteuert.
Beispiel 2 Crimpvorgang für Verbinder oder Kabelschuhe
Der Bediener legt in den Bügel des Kopfes den zylindrischen Teil des Verbinders oder des Kabelschuhs mit dem im Inneren befindlichen elektrischen Kabel. Anschließend wird der Crimpvorgang aktiviert. Der Crimpvorgang erfolgt automatisch, d. h. der Bediener hält den Knopf der Presse gedrückt und der Vorgang wird nach dem Algorithmus ausgeführt, der für den gegenständlichen Querschnitt und das Material der gecrimpten Elemente bestimmt ist. Nach Abschluss des Vorgangs beendet die Maschine gemäß der Erfindung ihre Arbeit und der Crimpstempel kehrt automatisch in die Ausgangsposition zurück, so dass der gecrimpte Verbinder oder Kabelschuh entfernt werden kann.
Ablauf des Crimpvorgangs.
Nach dem Einführen des Rohrteils des Verbinders oder des Kabelschuhs in den Bügel des Kopfes wird der Crimpvorgang mit einer Taste gestartet. Der Vorgang kann in vier Schritte unterteilt werden.
Schritt 1: Bestimmung der Größe des gecrimpten Verbinders oder Kabelschuhs.
Nach dem Start des Crimpvorganges werden die Wegstrecke des Crimpstempels und die Druckwerte im Hydrauliksystem gemessen. Der Druckwert kann unter dem am Crimpstempel angeschlossenen Kolben mit z. B. einem Strom- oder Spannungsdrucktransmitter oder durch Messung der Motorlast gemessen werden. Die Messung der Wegstrecke kann durch lineare Wandler mit Spannungs- oder Stromsignal, Istwertgeber, optische Messgeräte (z. B. Entfernungsmesser), Widerstandsmessgeräte, etc. erfolgen. Der Wegmessvorgang wird so lange fortgesetzt, bis der Crimpstempel mit dem Rohrteil des Verbinders oder des Kabelschuhs in Berührung kommt. Der Druck im Hydrauliksystem wird an dieser Stelle ansteigen. Anhand der Ablesung der Wegstrecke des Crimpstempels bis zum Druckanstieg wird die Größe des zu crimpenden Verbinders bzw. Kabelschuhs bestimmt.
Schritt 2: Bestimmung des Materials des gecrimpten Verbinders oder Kabelschuhs.
Nach Abschluss vom Schritt 1 wird der Vorgang fortgesetzt und der Stempel in den Körper des Verbinders bzw. das Kabelschuhs gedrückt. Der gemessene Druckanstieg in Abhängigkeit von der zurückgelegten Wegstrecke dient zur Identifizierung der Materialart des Verbinders oder Kabelschuhs.
Schritt 3: Crimpen des Verbinders oder Kabelschuhs.
Nach den ersten beiden Schritten, d. h. der Bestimmung von Größe und Material des zu crimpenden Verbinders bzw. Kabelschuhs wird der richtige Crimpvorgang durchgeführt. Er läuft so lange, bis eine der beiden folgenden Bedingungen erreicht ist: Der Crimpstempel erreicht die erforderliche Strecke (zurückgelegte Wegstrecke) oder den entsprechenden Druck (Erreichen durch die Hydraulik des entsprechenden Druckes unter dem Kolben oder der Motorlast). Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, ist der Crimpvorgang abgeschlossen. Druck- und Wegwerte wurden probeweise ermittelt und erfüllen die Anforderungen für die an den Verbindern und Kabelschuhen hergestellten Verbindungen. Alle Arbeitsabläufe werden über die Software auf der Steuerplatine gesteuert.
Schritt 4: Die Presse kehrt zur Ausgangsposition zurück.
Sind die Bedingungen des Schrittes 3 erfüllt, stoppt das Gerät den Vorgang automatisch und das Hydrauliköl wird automatisch vom Kolben zum Öltank geleitet (gesteuert). Der Kolben mit dem Crimpstempel kehren in die Ausgangsposition zurück, so dass der gecrimpte Verbinder oder Kabelschuh entfernt und der nachfolgende Vorgang durchgeführt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2014108361 [0003]
US 2015311659 [0004]
US 2017102341 [0005]
US 2008172866 AA [0006]

Claims

Das Gerät zum Crimpen von Verbindern oder Kabelschuhen, bestehend aus einem Gehäuse, einem Motor mit einem Getriebe, einer Pumpeneinheit und einem Crimpkopf, der einen Stützbügel (6) aufweist, die zum Crimpen von Verbindern und Kabelschuhen mit einem Querschnitt von 16 bis 300 mm² geeignet ist und eine Crimpbuchse (7) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass ein Crimpstempel (5), dessen Oberseite die Form eines Kegels mit einem Winkel im Bereich von 30 bis 75° annimmt, der mit einer Kugelkappe im Bereich von SR 0,5-2 mm endet, oder eines Kugelkappeausschnitts mit einem Radius von SR 4-12 mm oder eines Ausschnitts von zwei verschiedenen Kugelkappen mit einem Radius von SR 6-12 mm, und die Elemente zur Messung des mit dem Crimpstempel (5) zurückgelegten Weges und die Elemente zur Druckmessung durch Messung des Drucks im Hydrauliksystem mit Hilfe von Druckmessumformern mit Strom- oder Spannungssignal oder Last des das Gerät speisenden Motors, zusätzlich enthält das Gerät eine Steuerplatine mit einem hinterlegten Algorithmus zur Prozessregelung.
Das Gerät gemäß dem Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät die Messung des Weges durchführt, den der Crimpstempel (5) zurücklegt, mit Hilfe von Messelementen aus der Gruppe optischer oder analoger Geräte.
Das Verfahren zum Crimpen von Verbindern oder Kabelschuhen, gekennzeichnet dadurch, dass beim Crimpen der Verbinder oder der Kabelschuh in eine Crimpbuchse (7) des Stützbügels (6) gesteckt wird, dabei wird die Hinbewegung des Crimpstempels (5) ausgelöst, bei der der Bewegungsweg des Crimpstempels (5) von der Ausgangsposition des Crimpstempels (5) bis zur Berührung des Crimpstempels mit dem Verbinder oder dem Kabelschuh gemessen wird, was die Grundlage zur Ermittlung der Größe des Verbinders oder des Kabelschuhes darstellt.
Das Verfahren gemäß dem Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass nach Berührung des Crimpstempels (5) mit dem Kabelschuh bzw. dem Verbinder der Crimpstempel (5) angedrückt wird, gleichzeitig werden der Bewegungsweg des Crimpstempels (5) und der Druckanstieg im Zylinder der Pumpeneinheit (3) gemessen und dann wird auf der Grundlage dieser Werte die Art des Materials bestimmt, aus dem der Verbinder bzw. der Kabelschuh hergestellt ist.
Das Verfahren gemäß dem Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet dadurch, dass der Crimpvorgang solange fortgesetzt wird, bis die Presse eine der folgenden Bedingungen erreicht hat: den erforderlichen Weg des Crimpstempels (5) bzw. den erforderlichen Druckwert im hydraulischen System (3), nach dem die Information, welcher der Parameter zum Abschluss des Vorgangs berücksichtigt wird, im Algorithmus auf der Steuerplatine des Gerätes (10) gespeichert ist und von der Größe und dem Material des gecrimpten Verbinders bzw. des Kabelschuhs abhängt.
Das Verfahren gemäß dem Anspruch 3-5, gekennzeichnet dadurch, dass nach der Anpassung der Parameter des auf der Steuerplatine des Gerätes (10) gespeicherten Algorithmus andere Bauteile wie z. B. Kunststoffe oder Messing gecrimpt werden.