DE1922557C3

DE1922557C3 - Vorrichtung zum Andrücken der Zwinge eines elektrischen Verbinders an einen elektrischen Leiter

Info

Publication number: DE1922557C3
Application number: DE1922557A
Authority: DE
Inventors: J R Keller
Original assignee: AMP Inc
Current assignee: TE Connectivity Corp
Priority date: 1968-05-03
Filing date: 1969-05-02
Publication date: 1982-01-14
Also published as: GB1212953A; DE1922557A1; NL6906716A; FR2007765A1; DE1922557B2; CH513722A; ES366371A1; BE732407A; SE375250B; US3584496A; JPS5441682B1; NL147592B; CA928833A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs.

Vorrichtung ähnlicher Art, die jedoch als Elektrohammer ausgebildet sind und nicht zum Andrücken von elektrischen Verbindern an elektrische Leiter, sind aus der GB-PS 12742/1911 und der DE-PS 158335 bekannt. Dabei wird die Hin- und Herbewegung mit Hilfe einer elektrischen Steuerschaltung erreicht.

Bei einem elektrischen Hammer ist es von untergeordneter Bedeutung, wie die Kraft-Weg-Kennlinie des Hammerstößels aussieht. Bei einer Vorrichtung zum Andrücken der Zwinge eines elektrischen Verbinders an einen elektrischen Leiter dagegen muß die Kraft-Weg-Kennlinie des die bewegliche Andrückmatrize tragenden Stößels sorgfältig gesteuert sein. Ein zu starkes, hammerariiges Herabschlagen der beweglichen Matrize auf die in der gerätefesten Matrize liegende Zwinge könnte eine Verformung der Zwinge in unerwünschter Weise bis zu einem Brechen der Zwinge oder zu einem Abreißen des Leitungsdrahtes oder einiger Drähte im Fall eines litzenartigen Leitungsdrahtes zur Folge haben. Eine zu geringe Andrückkraft würde die Gefahr unzuverlässiger Verbindungen zwischen Zwinge und Leiterdraht mit sich bringen. Es muß also möglichst eine genau definierte Andruckkraft und ein genau definierter Andruckweg eingehalten werden. Um dies zu gewährleisten, muß die Andrückvorrichtung sehr genau eingestellt werden. Dieser Einstellvorgang muß bei der Umstellung auf die Verarbeitung anders dimensionierter Zwingen und Leitungsdrähte erneut vorgenommen werden. Dabei können jedoch Abnutzungen von Stößel und Matrizen sowie Herstellungstoleranzen an sich gleichförmiger Zwingen und Leiterdrähte nicht berücksichtigt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der vorausgesetzten Art solchermaßen zu verbessern, daß Zwingen elektrischer Verbinder, auch bei verschiedenen Abmessungen der Zwingen und/oder Leitungsdrähte, immer unter als optimal angesehenen Andrückbedingungen an elektrische Leiter angedrückt werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Andrückkraft während des Arbeitshubes des Stößels geändert werden, und zwar in Abhängigkeit von der mit

•5 Hilfe des Kraftwandlers gemessenen jeweils wirksamen Kraft. Die damit mögliche Erregung der Elektromagneten in Abhängigkeit von dieser Messung erlaubt einen Andrückvorgang entsprechend einer optimalen Kraft-Weg-Kennlinie. Dabei ist unter optimalen Andrückbedingungen ein großer Bereich von Drahtstärken und Materialien ohne die Notwendigkeit irgendeiner Neueinstellung verarbeitbar. Der anfängliche Kontakt zwischen der Zwinge des elektrischen Verbinders und den Ancirückmatrizen erfolgt dabei mit geringer Kraft, die dann während des Arbeitshubes der Andrückvorrichtung ansteigt. Eine in dieser Weise während des Andrückvorganges ansteigende Kraft begünstigt das plastische Fließen des Metalls der Zwinge ohne daß man das Entstehen von Rißstellen befürchten muß, wie dies der Fall bei anfänglich hoher Kontaktkraft sein kann. Aufgrund der Regelung der Andruckkraft werden nicht nur Abmessungsänderungen aufgrund von Herstellungstoleranzen und Abnutzungen kompensiert, sondern wird auch eine Überlastung der Andrückmatrizen vermieden.

Die Erfindung und ihre wesentlichen Merkmale sowie damit erreichte Vorteile werden nun anhand von Ausführungsformen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Presse zum Andrücken elektrischer Verbinder an Leitungsdrähte, wobei die Presse einen Stößel aufweist, der durch in bezug auf einander verschiebbare Elektromagnete angetrieben wird und in der Stellung vor einem Arbeitshub gezeigt ist,

Fig. 2 eine weitere teilweise geschnittene perspektivische Darstellung der in F i g. 1 gezeigten Presse, wobei der Stößel am Ende seines Arbeitshubes gezeigt ist,

Fig.3 eine graphische Darstellung, in der die auf einen Pressenstößel durch Zugelektromagnete eines bestimmten Materials ausgeübten Kräfte gegen die relative Verschiebung der Magnete und die Verschiebung des Stößels im Verlauf seines Arbeitshubes aufgetragen sind,

F i g. 4 ein schematisches Blockschaltbild einer zweiten Form eines elektronischen Steuerkreises für die Presse von F i g. 1 und 2,
Fig.5 eine graphische Darstellung, in der die Verschiebung des Stößels einer erfindungsgemäßen Presse sowie eines Stößels einer üblichen Presse zum Andrücken elektrischer Verbinder an Leitungsdrähte während der Arbeits- und Rückhübe gegen die Zeit aufgetragen sind,

Fig.6 ein Schaltbild des Schaltkreises von Fig.4; und

F i g. 7 bis 10 graphische Darstellungen, in welchen die Arbeitsweise eines der Fig. 6 ähnlichen Schaltkreises

veranschaulicht ist

In den Fig. 1 und 2 ist die Presse auf einem Bett 10 befestigt und weist ein Rahmengestell mit einer Grundplatte 12 auf, auf welcher ein Gehäuse 18 auf Ständern 14 getragen wird. Ein Stöße! 24 trägt eine Andrückmatrize 20 mit einer Andrückausnehmung 22 und erstreckt sich durch die in den F i g. 1 und 2 obere Wandung des Gehäuses 18 durch eine Lagerung 29. An in den F i g. 1 und 2 extremen oberen Ende des Stößels 24 ist ein Ringflansch 26 angeordnet, durch welchen der Stößel 24 mittels einer zwischen dem Flansch 26 und der Lagerung 29 wirkenden Feder 28 abgestützt wird. Ein in F i g. 1 und 2 unterer Betätigungsmagr.et 30 für den Stößel 24 ist an der unteren Wandung des Gehäuses 18 befestigt und weist an seiner Oberfläche eine aus Kunststoffmaterial bestehende Pufferplatte 34 auf, welche beispielsweise eine Stärke von 0,00762 cm aufweist Unter der Pufferplatte 34 weist der Magnet 30 eine ringförmige Ausnehmung 40 auf, in welcher sich eine Magnetwicklung WI befindet. Der Stößel 24 bewegt sich durch eine zentrale Buchse 36 des Magneten 30, wobei er axial in der Lagerung 29 und der Buchse 36 gleitbar ist Ein in den F i g. 1 und 2 oberer Betätigungsmagnet 32 für den Stößel 24 ist bei 38 auf dem Stößel 24 festgestellt und weist eine ringförmige Ausnehmung 42 mit einer Magnetwicklung WII auf. Ein Amboß 50 ist direkt unterhalb der Matrize 20 auf der Platte 12 befestigt, wobei sich ein Kraftwandler 52 zwischen der Platte 12 und den Amboß 50 befindet. Der Stößel 24. die Magnete 30 und 32 und die Feder 28 bilden den allgemein mit 64 bezeichneten Antrieb für die Presse.

Wenn sich der Stößel 24 in seiner in F i g. 1 gezeigten oberen Totpunktstellung befindet, wird ein elektrischer Verbinder C mit einer im wesentlichen U-förmigen Andrückzwinge F auf den Amboß 50 aufgelegt. Das abisolierte Ende F des elektrisch leitenden Kerns eines isolierten Leitungsdrahtes L wird dann in die Andrückzwinge Feingelegt Nun werden die Wicklungen WI und WIIunter Strom gesetzt, so daß die Magnete 30 und 32 magnetische Zugkräfte erzeugen, welche bewirken, daß der Stößel 24 durch einen Arbeitshub gegen die Wirkung der Feder 28 von der Stellung von F ig. 1 in die Stellung von Fig.2 getrieben wird, so daß die Wandungen der Andrückausnehmung 22 mit dem Amboß 50 zusammenwirken und die Zwinge F des Verbinders C an das Drahtende E andrücken. Die so gegen die Zwinge F ausgeübte Kraft wird auf den Kraftwandler 52 übertragen, der ein Signal bildet, das zu einer Stromversorgungsschaltung für die Magnetspulen Wl und WII röckgekoppelt wird zur Regelung der auf die Zwinge Fzur Anwendung gebrachten Andrückkräfte, wie noch beschrieben wird.

Die Presse kann einen Zuführmechanismus (nicht gezeigt) zum Zuführen von Verbindern Cin Form eines Verbinderstreifens zum Amboß 50 aufweisen, wobei der vorderste Verbinder des Streifens vor jedem Arbeitshub des Stößels auf den Amboß 50 aufgelegt wird, sowie Abtrennmittel (nicht gezeigt) zum Abschneiden des vordersten Verbinders von dem Streifen gleichzeitig mit jedem Andrückvorgang. Dieser Zuführmechanismus kann durch den Pressenstößel betrieben werden.

In Fig.3 stellt die voll ausgezogene Kurve die magnetische Zugkraft dar, die gegen die Höhe des Spaltes zwischen den Magneten aufgetragen ist, wobei die gestrichelte Kurve die für eine Standardzwinge F verlangte Arbeitskurve darstellt. In Verbindung mit der Arbeitskurvc sind verallgemeinerte Darstellungen der Querschnittsformen der Zwinge F vor und nach dem Andrückvorgang gezeigt Die Ordinate der graphischen Darstellung ist auf 4,448 N und die Abszisse auf 2,54 cm geeicht Die Kurven basieren auf Versuchen mit Arbeiismodellen. Die voll aufgezogene Kurve stellt Amperewindungen in bezug auf ein magnetisches Material dar, das z. Z. zur Herstellung der Magnete 30 und 32 benutzt wird. Es ist zu beachten, daß die Charakteristiken von Zugmagneten den für Andrückvorgänge verlangten Charakteristiken weitgehend ähnlich gemacht werden können, was einen natürlichen Vorteil potentieller Wirksamkeit darstellt Durch diese Gleichheit zwischen den Charakteristiken der tatsächlichen magnetischen Kraft von Zugmagneten und den zur Herstellung verschiedener Andrückverbindungen verlpjigten Charakteristiken tatsächlicher Kraftverschiebung kann die angewendete Kraft auf sehr einfache Weise erhalten werden.
Wie man in Fig.3 sieht steigt die in einem Elektromagnet entwickelte Zugkraft von einem Minimalwert auf einen Maximaiwert während des Ansteigens der magnetischen Intensität Der Anstieg der Zugkraft steht in nichtlinearer Beziehung zur magnetischen Intensität die für einen bestimmten angewendeten Strom und eine bestimmte Windungsanzahl durch die Charakteristiken des verwendeten Magnetmaterials bestimmt wird. Wenn die Magnete 50 und 32 in bezug aufeinander fest angeordnet wären, könnte die Zugkraft von einen bei null liegenden Minimalwert auf einen Maximalwert gesteigert werden, indem die Amperewindungszahl erhöht würde. Im Falle eines bestimmten Magnetmaterials kann die Zugkraft in einen unverstellbaren System von etwa null bis zu einem Maximum von etwa 103 N pro cm² erhöht werden. Im Falle eines anderen Magnetmaterials wird jedoch die maximale Zugkraft 207 N pro cm² übersteigen. In der Praxis gibt es eine große Auswahl von Magnetmaterial mit unterschiedlichen Charakteristiken im Verhältnis magnetische Zugkraft zu magnetische Intensität. Weiterhin besteht die Möglichkeit der Wahl der Kraftwert- und Betriebseigenschaften, welche von der Größe des Zugmagneten und dem Ausmaß der Magnetfläche abhängt. Im allgemeinen sollte man ein Material mit ausreichender Kraft für ein gegebenes Anwendungsgebiet sowie einer minimalen notwendigen magnetischen Intensität wählen, um den Strombedarf möglichst klein zu halten.

Die Auswahl des Magnetmaterials zum Erhalten einer bestimmten magnetischen Intensität kann auch im

so Hinblick darauf getroffen werden, ob innerhalb 'des Arbeitszyklus des Zugmagnetsystems eine Sättigung erreicht oder annähernd erreicht werden soll oder nicht. Zum Beispiel kann ein Magnetmaterial ausgewählt werden, das sich der Sättigung nähen, bevor der Spalt zwischen den Magneten geschlossen wird und bevor die Zwinge vollständig verformt ist. Dadurch steigt die angewendete Kraft in großem Maße an und flacht dann beim Erreichen der Sättigung auf einen gleichbleibenden Wert ab. Es ist zu beachten, daß, wenn die Magnete einander nahekommen und der Spalt zwischen den Magnetoberflächen verringert wird, eine erhöhte Kopplung zwischen den Magneten stattfindet, so daß die durch die Magnete für eine bestimmte magnetische Intentsität erzeugte Kraft erhöht wird.

b5 Das Magnetmaterial kann jedoch so ausgewählt werden, daß die Sättigung während des Arbeitszyklus des Systems nicht erreicht wird und die Zwinge vollständig verformt ist, bevor die Magnete die

Sättigung erreichen. Die letztgenannte Auswahl ist vorzuziehen, wenn dies durch den Kraftbedarf gemattet ist. Wenn jedoch die benötigte Kraft die Neigung hai. gegen linde des Arbeitszyklus abzufallen, wie z. Ii. in Fig. 3 gezeigt ist. liefert ein Magnetmaterial, das sich gegen linde des rbeitshubes der Sättigung nähert, eine der ausgezogenen Kurve in F i g. 3 entsprechende Charakteristik des Verhältnisses magnetische Kraft zu Spalt- und Stößelverschiebung.

Wenn ein Magnetinaterial und eine geometrische Form der Magnete zur Schaffung einer hinreichend großen Magnetfläche gewählt wurden, muß auch Windungszahl der Magnetwicklungen zur Schaffung einer hinreichend großen magnetischen Intensität bei einem maximalen Spitzenstrom ausgewählt werden. Die Geometrie der Magnete begrenzt die Zahl der Windungen, die an einem bestimmten Zugmagneten angeordnet werden können. Bei der Wahl der Anzahl und Anordnung der Windungen der Wicklungen müssen Wärmeverluste berücksichtigt werden. Eine Wicklung mit niedriger Impedanz ist vorzuziehen, um die Wärmebüdung und den Strombedarf niedrig zu halten. Weiterhin ist auch die vorhandene Stromversorgung zu berücksichtigen; z. B. könnte eine tragbare Presse mit Batterie betrieben werden.

Wenn sich der Stößel in seiner vollständig angehobenen Stellung befindet, muß ein hinreichend großer freier Raum zur Verfügung stehen, so daß Verbindungsklemmen zu dem Amboß geführt werden können. Wenn der Amboß von Hand mit Verbindungsklemmen versehen wird, genügt im allgemeinen ein freier Raum von etwa 2,54 cm. Wenn jedoch die Verbindungsklemmen der Presse automatisch zugeführt werden, kann der Spalt zwischen den beiden Magneten in der voll angehobenen Stellung des Stößels etwas kleiner sein.

Es muß jedoch sichergestellt sein, daß der Spalt zwischen den Magneten 30 und 32 in der voll angehobenen Stellung des Stößels klein genug ist, so daß eine hinreichend große Zugkraft zwischen den Magneten erzeugt werden kann, wenn sie unter Strom gesetzt werden, um den Arbeitshub des Stößels 24 in Gang zu setzen. Da die Magnete ein dynamisches System bilden, in welchem die wirksame Intensität ansteigt, während der Spalt zwischen den Magneten 30 und 32 sich schließt, sollte der Spalt anfänglich so schmal wie möglich sein, um die Erzeugung von Wärme zu verringern.

In bezug auf ein bestimmtes magnetisches Material, eine bestimmte Zahl von Windungen und einen bestimmten Spalt zwischen den Magneten ist die magnetische Intensität im Prinzip eine Funktion des zur Anwendung gebrachten Stromes. Auf diese Weise können die Kraft. Geschwindigkeit. Beschleunigung. Auflagezeit und Verschiebung des Stößels unmittelbar durch Steuerung des zur Anwendung gebrachten Stromes eingestellt werden.

Eine zweite Art einer Schaltung zur Steuerung der Presse wird mit Bezug auf F i g. 4 beschrieben. Bei dieser Schaltungsanordnung ist die Presse mit dem Kraftwandler 52 versehen. Wie Fig.4 zeigt ist eine elektrische Stromquelle 66 mit einer Torstufe 68 verbunden, welche wiederum mit dem Antrieb 64 verbunden ist. Die Torstufe 63 wird von einem Komparator 72 gesteuert, der Mittel zur Einstellung der Spannung, z. B. ein Potentiometer, aufweisen kann. Dem Komparator 72 wird ein von dem Kraftwandler 52 erzeugtes Signal zugeführt.

Die Stromquelle 66 ist so angeordnet daß sie von der

Torstufe 68 aktiviert wird zur Übertragung eines Impulses auf die Wicklungen des Antriebs 64, wodurch bewirkt wird, daß der Stößel 24 des Antriebs durch meinen Arbeitshub angetrieben wird. Sobald die Matrize '. 20 und die Zwinge / miteinander in Berührung gelangen, erzeugt der Kraftwandler 52 ein Signal und liefert es an den Komparator 7Z Der Komparator 72 tastet den Wert des vom Kraftwandler 52 erzeugten Signals ab und schlieft das Tor 68. wenn dieser Wert

in einen in dem Komparator 72 voreingestellten Bezugswert erreicht, so daß der Antrieb 64 außer Strom gesetzt wird, um zu bewirken, daß der Stößel 24 mittels der Feder 28 durch einen Rückhub angetrieben wird. Der nächste Arbeitszyklus der Presse kann z. B. durch einen

ι -, manuell gesteuerten Schalter (nicht gezeigt) eingeleitet werden oder durch einen nicht gezeigten, Auslöseimpulse erzeugenden Taktgeber, oder dadurch, daß die Torstufe in ihrem geöffneten Zustand zurückgestellt wird mittels eines Verbindungsklemmenzuführungsme-

2u ehanismus der Presse.

In der graphischen Darstellung von F i g. 5, in der die Ordinate auf 2,54cmx10-² und die Abszisse auf ms geeicht ist, stellt die Kurve / die Verschiebung des Stößels einer konventionellen mechanisch angetriebenen Kleivunenandrückpresse, aufgetragen gegen die Zeit, dar, wobei die Kurve M die Stößelverschiebung einer Presse gemäß F i g. 1 und 2, aufgetragen gegen Zeit, darstellt. Wie F i g. 5 zeigt hat die Kurve / eine sinusförmige Charakteristik, die bei der geöffneten

in Stellung der Pressenmatrizen beginnt und zum Nullpunkt der Slößelverschiebung verläuft d.h. zum unteren Endberührungspunkt und zurück zur vollständig geöffneten Stellung der Matrizen. Eine zu große Länge des Stößelhubes wirkt sich in einer starken

j5 Druckbeanspruchung des mechanischen Matrizenantriebsmechanismus und sogar des Pressenrahmens aus. Dieser Zustand würde durch eine Abflachung der Kurve J am Nullpunkt der Stößelverschiebung in Fig. 5 angezeigt werden. Eine nicht genügend große Hublänge würde durch eine nach oben gerichtete (vgL Fig.5) Verschiebung der Kurve / angezeigt werden, so daß ihr Scheitelpunkt in bezug auf die Abszisse der Darstellung verschoben ist. In diesem Fall wäre das Zusammendriikken der Zwinge des Verbinders nicht ausreichend, um eine gute elektrische Verbindung zwischen der Zwinge und dem Ende des Leiters zu gewährleisten. Durch Abweichungen der Herstellungstoleranzen der Zwingen kann es sich ergeben, daß die Länge des Stößelhubes entweder zu kurz oder zu lang ist Beim

so Andrücken einer bereits isolierten Zwinge, d. h. einer von einer Isolierhülle umgebenen Zwinge, welche plastisch verformbar ist so daß die Zwinge durch die Hülle hindurch angedrückt werden kann, resultiert eine Toleranzabweichung der Zwinge oder der Hülle oder auch beider von nur 0,0122 mm bereits in einer Oberbelastung des Pressenantriebsmcchanismns.so daß die Matrizen, das Pressenbett und der Antriebsmechanismus sich so weit elastisch durchbiegen, daß die Überlastung aufgenommen wird. Wenn der Lehungs draht an welchen die Zwinge angedrückt werden soll, Untergröße aufweist z. B. dadurch, daß ein oder zwei Litzen des Drahtes am in der Zwinge Hegenden Drahtende nicht vorhanden sind, kamt der Stößeörab für ein ordnungsgemäßes Andrücken der Zwinge zu kurz

6S sein.

Die Schaltungsanordnung von F i g. 4 erleichtert nicht nur die Steuerung der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung des Stößels 24 und damit der Matrize 20

während des Arbeiis- und des Rückhubes, sondern gestattet auch eine genaue Steuerung der auf die Zwinge ausgeübten Kraft. In I" i g. 5 sind /war die Bewegung des Stößels und der Matrize in bezug auf Verschiebung eingezeichnet, mit dem Regelsystem der F-" i g. 4 kann jedoch der ebene Abschnitt der Kurve M auch in bezug auf angewendete Kraft betrachtet werden. Auf diese Weise können der Stößel und die Matrize durch den Arbeitshub bewegt werden, bis die Matrize mit der Zwinge in Eingriff gelangt, sie können sich weiter durch den Arbeitshub bewegen, bis eine vorbestimmte Kraft auf die Zwinge ausgeübt wird, und diese K raft kann während einer Aufliegezeit aufrechterhalten werden. Indem man die Anordnung so auslegt, daß ein mechanisches Schließen der Matriz.e und des i^ri Ambosses zu keiner Zeil außer durch die Zwinge stattfindet, kann der Kraftwandler alle auftretenden Abweichungen, z. B. Abnutzung der Bearbeitungseinrichtungen sowie abweichende Zwingendimensionen, aufnehmen.

Wie Fig.6 zeigt, weist eine Regelschaltung 100, welche der in Fig. 4 gezeigten Schaltung entspricht, jedoch einige weitere Merkmale aufweist, eine negative Eingangsklemme Vl und eine positive Eingangsklemme 72 auf. welche mit Stromzuführungen 102 bzw. 104 verbunden sind. Die Magnetwicklungen IVI und WII sind so angeschlossen, daß sie in addierendem Sinn magnetisch gekoppelt sind. Die Stromzuführung zu den Wicklungen WI und WIl wird durch Leistungstransistoren Ql bis ζ) 10 gesteuert, die in Serie mit den Wicklungen Wl und WIl über die Leitungen 102 und 104 parallel geschaltet sind. Die Schaltungsanordnung weist einen Steuerschalter SWI zur Steuerung der Stößelauflagezeit, einen Schalter SW2, beispielsweise einen Fußschalter, zur Einleitung des Arbeitszyklus, einen Schalter 5W3 für den Stößelkraftbereich und mit dem Kraftwandler 52 verbundene Kraftsignal-Eingangklemmen Ti und Γ4 auf.

Die Komponenten zur Steuerung der Stößelauflagezeit umfassen ein Paar pnp-Transitoren Q 1 und <?2, die über die Zuleitungen 102 und 104 parallel geschaltet sind über eine gemeinsame Emitterversorgung durch einen Umschaltwiderstand R 7 niedrigen Wertes, der mit der positiven Stromzuführungsleitung 104 verbunden ist. Die Kollektoren der Transistoren QI und Q2 sind mit der negativen Stromzuführung 102 über identische Widerstände R 2 und A4 verbunden, wobei die Basen der Transistoren Qi und Q 2 mit der positiven Stromzuführungsleitung 104 über identische Widerstände Λ 6 und R 8 verbunden sind. Die Basis des Transistors Q1 ist mit der negativen Stromzuführungsleitung 102 verknüpft über einen Widerstand " 1 hohen Wertes, welcher dazu dient, die Basis des Transistors Q1 verhältnismäßig positiv zu halten, so daß der Transistor Q1 normalerweise kaum leitend ist Die Widerstände A3 und J? 8 liefern einen Widerstand, der die Basis des Transistors Q 2 verhältnismäßig weniger positiv als die des Transistors Q1 hält so daß der Transistor Q 2 mehr Strom leitet als der Transistor Q i. Um den Widerstand Ä8 ist ein Nebenschlußweg vorgesehen, durch den eo Schalter SW2 zur Einleitung des Arbeitszyklus. En Stromweg, der die positive Stromzuführungsleitung 104 über den Widerstand R 6 mit der negativen Stromzuführungsleitung 102 fiber den Widerstand R 4 zwischen der Basis des Transistors Qi und dem Kollektor des es Transistors Q2 verbindet, weist einen variablen Widerstand R 9 und über den Schalter SWl entweder den Kondnesator Cl oder C2 auf. Die Kondensatoren Cl oder C2 sind über die positive und die negative .Stromzuführungsleitung 102 und 104 verbunden über den die Widerstände RS und R 9 aufweisenden Siromweg und ülmi den Widerstand /?4 aufweisenden Stromweg.

Der Kollektor des Transistors Q I ist mit der Basis eines pnp-Transistors Q 3 verbunden, dessen Kollektor unmittelbar mit der negativen Stromzuführungsleitung 102 verknüpft ist. Der Emitter des Transistors Q 3 ist mit dem Kollektor eines weiteren pnp-Transistors QA verbunden, dessen Basis mit dem Emitter eines npn-Transistors Q 5 und dessen Emitter mit dem Kollektor des Transistors Q 5 verbunden sind. Der Basis-Emitter-Kreis des Transistors Q5 ist mit den Kraftsignal-Eingangsklemmen Γ3 und TA über einen Strombegrenzungswiderstand R10 verbunden. Der Emitterkreis des Transistors QS ist weiterhin über einen variablen Widerstand R 11, der mit dem Kollektor des Transistors Q 5 verknüpft ist, mit einer Spannungsvergleichsschaltung verbunden. Der Widerstand Λ 11 ist über eine Zener-Diode ZX und eine Vorspannungsleitung mit einer Batterie B1 in Reihe mit einem Widerstand R 14 geschaltet, und zwar über einen Widerstand R 13 und einen Nebenschlußweg über den Schalter 5W3 oder den Widerstand R 12, je nachdem, ob der Schalter 5W3 geöffnet oder geschlossen ist. Die Vergleichsschaltung dient dazu, dem Transistor QS Vorspannung zuzuführen, deren Recihweite durch den Schalter 5W3 und weiterhin durch den Widerstand R 11 eingestellt werden kann. Der Transistor QS dient dazu, das durch ein bestimmtes Krafteingangssignal erhaltene Steuerungsausmaß zu modulieren.

Der Kollektor des Transistors QS ist mit einem pnp-Transistor (?6 verbunden, dessen Emitter über einen Begrenzungswiderstand R 15 mit der positiven Stromzuführung 104 verbunden ist. Dieser Weg ist auch mit der negativen Seite einer Rückwärtsregelspannungsquelle B 2 verbunden, deren positive Klemme mit der Basis jedes der pnp-Transistoren Ql bis <?10 verbunden ist, und zwar über geeignete Begrenzungswiderstände R16 bzw. R18 bzw. R19, um dem Nebenschließungsweg durch den Transistor Qb entgegenzuwirken, der Kollektor des Transistors Q6 ist unmittelbar mit der negativen Stromzuführung 102 verbunden, und der Transistor Q 6 wirkt als Emitterverstärker für den Transistor Q 4.

Die Emitter der Transistoren Q 7 bis Q 10 sind mit der positiven Stromzuführung 104 über ein Paar von Dioden Dl und D2 zum Ausfiltern von Impulsspitzen verbunden.

Eine Kurzschlußdiode D 3 ist mit den Magnetwickiüiigen Wi und U'li verbunden zur Bildung eines Nebenschlußweges für Starkströme, die durch das abbauende Feld in den Wicklungen WI und WII erzeugt werden.

Im Betrieb leitet der Transistor Q i genügend, um einen Spannungsabfall für den Widerstand R 2 zu erzeugen, um die Basis des Transistors <?3 positiv zu halten und um den Transistor Q 3 in nichtleitendem Zustand zu halten, wodurch die Transistoren QA, Q 5, Q 6, und Q 7 bis Q10 nichtleitend gehalten werden.

Der Transistor Q 2 ist stromleitend, und der angeschlossene Kondensator Cl oder C2 wird im wesentlichen entladen. Wenn der Schalter 5W2 geschlossen wird, um den Widerstand RS stromlos zu machen und die Basisspannung des Transistors Q 2 zu senken, wobei der Transistor Q 2 nichtleitend wird, wird der dann angeschlossene Kondensator Cl oder C2

aufgeladen, indem er über den Widerstand R 4 wirksam mit der negativen Spannungszuführung 102 verbunden wird. Wenn der Schalter SW2 wieder geöffnet wird, um die Basis des Transistors Q2 negativ zu machen, wird der Transistor Q 2 in ausreichendem Maß stromleitend, um den Transistor Q 1 nichtleitend zu machen, so daß die Basis des Transistors Q3 wieder negativ wird; dabei ist der Transistor Q 3 vorgespannt, um stromleitend zu werden, und bewirkt seinerseits, daß die Transistoren QA, Q5, Q 6 und Q7 bis Q 10 stromleitend werden. Zu diesem Zeitpunkt beginnt der dann angeschlossene und geladene Kondensator Cl oder C2, sich ?.u entladen, und zwar über den die Widerstände R 9, R 6, R 7 und den Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors Q2 aufweisenden Weg. Die Entladegeschwindigkeit des Kondensators C 1 oder C2 wird durch die Einstellung des Widerstandes R 9 bestimmt.

Wenn man annimmt, daß eine Stößelbewegung, die veranlaßt ist durch von den Transistoren Q 7 bis QtO zugeführten Strom, bewirkt, daß die Matrize 20 mit der Zwinge Fin Berührung gelangt, um einen Signaleingang an den Klemmen T3 und TA zu erzeugen, so wird dieses Signal dazu neigen, die Basis des Transitors Q 5 in einem durch die Einstellung des Widerstandes RIi und des Schalters SW3 bestimmten Ausmaß anzutreiben. Wenn der Transistor Q5 mehr oder weniger Strom entnimmt, um die Vorspannung des Transistors Q4 und seines Verstärkers zu verschieben, folgt der Transistor ζ) 6 und spannt die Transistoren Q7 bis QlO vor, so daß sie mehr oder weniger Strom entnehmen und eine angewandte Kraft erzeugen, die die abgefühlte Kraft ausgleicht, welche durch das vom Kraftwandler 52 erzeugte Kraftsignal bestimmt ist und dem Transistor Q 5 von den Klemmen T3 und TA sowie der Einstellung des Widerstandes Λ11 und des Schalters SW3 zugeführt wird. An einem bestimmten Punkt wird der Luftspalt der Magnete minimal sein, wobei die Transitoren Ql bis <?10 gerade genügend Strom entnehmen, um eine Kraft aufrechtzuerhalten, welche ausreicht, um einen ausgleichenden Kraftsignaleingang zu erzeugen. Darauf wird die Ladung des Kondensators C1 oder C 2 genügend verbraucht sein, um zu bewirken, daß die Basis des Transistors ζ) 1 in ausreichendem Maße negativ ist, so daß der Transistor Qi leitend werden kann, wodurch der Transitor Q 2 und damit die Transistoren Q 4 bis Q 10 nichtleitend werden, so daß der Stößel 24 nicht unter der Wirkung der Feder 28 hebt.

Indem man den Schalter SW3 so einstellt daß der Widerstand R12 nebengeschlossen wird, wird der Spannungsabfall durch den Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors Q 5 wirksam erhöht, so daß ein Größeres Krafteingangssig ial benötigt wird, um einen bestimmten Modulationsbereich durch den Transistor Q 5 zu erhalten. Wenn umgekehrt der Widerstand Λ12 angeschlossen ist wird ein niedrigeres Kraftsignal benötigt um die Modulation durch den Transistor QS durchzuführen. Indem man den Widerstand RH einstellt kann eine genauere Steuerung des Kraftsignalwertes sowohl im hohen als auch im niedrigen Bereich voreingestellt werden.

Der Bereich der Stößelauflagezeit kann dadurch gewählt werden, daß man den Kondensator Ci oder C2 auswählt zur Erzeugung einer unterschiedlichen ÄC-Zeitkonstante, wobei eine genaue Steuerung mit Hilfe des Widerstandes R 9 durchgeführt wird.

Die Komponenten der in Fi g. 6 gezeigten Schaltung können wie folgt sein:

Rl R 2, R3 R 6. R 7,

RXO RXX RX2 RXA RX5
«16,

RS Ri3

«17, «18, «19

QX-QA

OS

Q6

Q7-QX0

Zi

Di, D2

D 3

TX

BX

B2

Ci

C2

82 kß 5,6 kß 27 kß 10 kn 100 Ω 20 kn 15 kn

ι kn

330 Ω

150 Ω 3 Watt

50 Ω 3 Watt

2 Ω 3 Watt

2N2953

2Nl 306

2N2869

2N2730

1N3016A

1N3194

40212

bei -24 V

+ 12V

1,5V

Nunmehr wird auf die Fig. 8 bis 11 Bezug genommen, die von photographischen Aufnahmen hergestellt wurden, welche auf einem Raster einer Größe von 1 χ 1 cm gemacht wurden. Die Figuren zeigen den Betrieb eines Stromkreises, der dem von F i g. 6 ähnlich, diesem jedoch nicht gleich ist.

In Fig.7 stellt die links beginnende Spur den Magnetstrom dar, und er ist auf 10 Ampere pro cm auf der Ordinate geeicht, wobei die Abszisse auf 0,05 see pro cm geeicht ist.

Wie man in F i g. 7 von links nach rechts sieht stellt die erste Spitze dieser Spur den Strom dar, der notwendig ist, um das Schließen der Magnete zu beginnen, und die zweite Spitze stellt den zum Andrücken der Zwinge benötigten Strom dar. Die andere Spur stellt die von dem Kraftwandler gemessene Andrückkraft dar und ist bei 2224 N pro cm plus 1334 N auf der Ordinate geeicht, wobei die letztgenannte Kraft eine Korrektur der Eichung des Kraftwandlers ist.

F i g. 8 ist der F i g. 7 ähnlich und zeigt die gleichen Spuren, wobei jedoch der Stromkreis für eine niedrigere Andrückkraft eingestellt ist.

F i g. 9 zeigt den Verlauf der den Leistungstransistoren des Schaltkreises zugeführten Antriebsspannung

so unter den Bedingungen von F i g. 7, wobei die Ordinate auf 5 V pro cm geeicht ist. Der Verlauf ist derart daß hohe Spannungen vor dem Aufbau der Magnetfelder nicht an die Magnetwicklungen angelegt werden. Der Stromstoß wird mittels einer langen ansteigenden Spannung abgeschaltet welche dazu beiträgt einen sekundären Durchbruch der Leistungstransistoren zu verhindern.

F i g. 10 zeigt den Verlauf der Spannung durch die am Emitter-Kollektor-Kreise der Krafttransistoren während des Stromeinschaltabschnittes der in Fig.9 gezeigten Spur. Die Ordinate ist auf 10 V pro cm geeicht und die Abszisse auf 0,05 see pro cm geeicht

Der Kraftwandler 52 kann z. B. eine piezoelektrische Vorrichtung oder eine Halbleitervorrichtung sein. Die Kraftanzeigenden Signale können auch von auf magnetischen oder kapazitiven Widerstand ansprechenden Mitteln oder von optischen Wandlervorrichtungen erhalten werden.

Falls erwünscht, könnten die Magnete so angeordnet sein, daß sie die Presse indirekt antreiben, z. B. mittels eines mechanischen Gestänges.

Eine Presse mit einem magnetischen Antrieb, der wie beschrieben gesteuert wird, kann auch zum Andrücken anderer Werkstücke benutzt werden.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zum Andrücken der Zwinge eines elektrischen Verbinders an einen elektrischen Leiter mit einem Pressenstößel, der eine Matrize zur Anwendung auf die Zwinge zwecks Durchführung des Andrückvorganges im Zusammenwirken mit einer weiteren Matrize trägt, und mit zusammenwirkenden Zugelektromagneten zum Antreiben des Stößels relativ zum Gerätekörper der Vorrichtung durch einen Arbeitshub in Richtung auf die weitere Matrize, wobei ein erster der Elektromagnete an dem Stößel befestigt ist und ein zweiter der Elektromagnete an dem Gerätekörper der Vorrichtung befestigt ist und wobei eine Rückkehrvorrichtung zum Zurückführen des Stößels in seine Ausgangsstellung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kraftwandler (52) vorgesehen ist zum Messen der auf die Zwinge (F) während eines jeden Arbeitshubes des Stößels (24) ausgeübten Zusammendrückkraft und zur Erzeugung eines entsprechenden Ausgangssignals und daß eine Regelschaltung (68,72) vorgesehen ist, die nach Maßgabe des Ausgangssignals des Kraftwandlers (52) ein den Elektromagneten (30, 32) zu deren Aktivierung zugeführtes Kraftsignal in der Weise regelt, daß dadurch die auf die Zwinge (F) während eines jeden Arbeitshubes des Stößels (24) ausgeübte Zusammendrückkraft geregelt wird.