DE19622390A1 - Crimppresse mit Kraftsensor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Presse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und betrifft die Integration eines Kraftsensors in eine Presse, insbe­ sondere in eine Crimppresse mit einer durch ein Ge­ stänge betätigten Ramme.

Auf dem Gebiet der elektrischen Verbindungen ist es allgemein bekannt, einen Kontakt mit einem Leiter durch Bildung einer Crimpverbindung zu verbinden, so daß die Konstruktion des Kontakts in mechanischen und elektrischen Eingriff mit dem Leiter tritt. Dieser Crimpvorgang wird typischerweise auf einer kleinen Presse durchgeführt, wobei der Kontakt und der Leiter korrekt positioniert werden und bei Betätigung der Presse der Kontakt um den Leiter gecrimpt wird. Ein der Erläuterung dienendes Beispiel einer üblichen Kon­ struktion, wie sie für diesen Zweck verwendet wird, ist in Fig. 5 dargestellt und als Stand der Technik bezeichnet; dabei ist eine Crimppresse allgemein bei dem Bezugszeichen 2 dargestellt, und diese beinhaltet eine Basis 4, die mit einem Kopf 6 verbunden ist, in dem eine verfahrbare Ramme 8 enthalten ist. Die Basis 4 und der Kopf 6 sind in C-förmiger Weise miteinander verbunden, so daß dazwischen eine Aufnahmezone 10 ge­ bildet ist, wobei sich die Ramme 8 relativ zu dem Kopf auf die Basis 4 zu und von dieser weg bewegt.

Ein Applikator 12 ist derart konfiguriert, daß er in die Aufnahmezone 10 paßt und an der Basis 4 der Crimp­ presse 2 anbringbar ist. Der Applikator 12 besitzt eine Basis 14 sowie eine damit verbundene Anbringein­ heit 16. Ein Amboß bzw. eine Auflageeinrichtung 18 ist auf der Basis angeordnet und zum Haltern des Kontakts (nicht gezeigt) in dieser während des Crimpvorgangs ausgebildet. Ein Formgebungswerkzeug 20 ist mit dem Betätigungsbereich 16 verbunden und zur korrekten Formgebung der gewünschten Crimpverbindung ausgebil­ det. Das Formgebungswerkzeug 20 ist relativ zu der Auflageeinrichtung 18 nach oben und unten beweglich. An dem Oberteil der Betätigungseinrichtung ist ein Höheneinstellmechanismus 22 vorgesehen, durch den ge­ steuert wird, wie nahe die Auflageeinrichtung 18 und das Werkzeug 20 einander während des Crimpvorgangs kommen, der durch die Ramme 8 der Crimppresse 2 aus­ gelöst wird.

Zur Überwachung der Wirksamkeit des Crimpvorgangs ist es bekannt, einen Kraftsensor 24 auf der Basis 4 der Crimppresse 2 zu integrieren. Der Kraftsensor 24 be­ inhaltet eine untere Platte 26, die mit einer oberen Platte 28 mittels einer Schraube 30 derart verbunden ist, daß ein piezoelektrischer Sensor 32 dazwischen festgehalten ist. Der Kraftsensor 24 beinhaltet ferner Befestigungselemente 34 zum Festlegen der Basis 14 des Applikators 12 an diesem. Der Kraftsensor 24 arbeitet ansprechend auf eine durch die Ramme 8 über den Applikator 12 hinweg ausgeübte Kraft, die ausreichend ist, um in einer Verlagerung des piezoelektrischen Elements 32 zu resultieren, so daß ein Spannungssignal erzeugt wird und von diesem entlang eines Kabels 36 zu elektronischen Überwachungseinrichtungen übertragen wird. Die elektronischen Überwachungseinrichtungen stellen fest, ob eine ausreichende Kraft ausgeübt worden ist um sicherzustellen, daß eine Crimpver­ bindung guter Qualität zwischen dem Kontakt und dem damit zu verbindenden Leiter hergestellt worden ist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 ist eine weitere Crimppresse des Standes der Technik zur Erläuterung allgemein bei dem Bezugszeichen 50 dargestellt. Ein spezielles Beispiel einer Presse dieser Art ist als PP3-Presse der Kirsten Kabeltechnik AG, 4716 Welschen­ rohr, Schweiz, bekannt. Diese Crimppresse 50 beinhal­ tet eine Basis 52 und einen oberen Halter 54, zwischen denen sich ein Paar Führungsschienen 56 erstreckt. Ein Pressenkopf 58 ist auf den Führungsschienen 56 glei­ tend verschiebbar angebracht. Der Pressenkopf 58 bein­ haltet ein Formgebungswerkzeug 60, wie es vorstehend beschrieben wurde. Der entsprechende Amboß bzw. Aufla­ geeinrichtung 62 ist direkt auf der Basis 52 ange­ bracht. Die Betätigungseinrichtung 58 ist zwischen der Basis 52 und dem oberen Halter 54 verschiebbar. Zur Bewerkstelligung dieser Verschiebung wird eine Betäti­ gungseinrichtung 64 verwendet. Die Betätigungseinrich­ tung 64 beinhaltet eine Ramme 66, die mit einem Block 68 verbunden ist. Der Block 68 trägt ein oberes Ver­ bindungsglied 70 und ein unteres Verbindungsglied 72, die durch Stiftverbindung in schwenkbarer Weise damit verbunden sind. Ferner besitzt das obere Verbindungs­ glied 70 eine Stiftverbindung mit dem stationären oberen Rahmenhalterungselement 54, während das untere Verbindungsglied 72 ferner mit dem Pressenelement 58 verbunden ist. Ein Gestänge des beschriebenen Typs ist allgemein als "Kniegelenk" bekannt.

Die Arbeitsweise der Presse 50 ist am besten bei Ver­ gleichen der Fig. 6 und 7 erkennbar. In Fig. 7 werden ansprechend auf eine Bewegung der Ramme 66 durch die Betätigungseinrichtung 64 in Richtung des Pfeils A das obere und das untere Verbindungsglied 70, 72 in eine linearere Ausrichtung verlagert, und zwar als Ergebnis davon, daß ihre Enden an der oberen Rahmenhalterung 54 und dem Pressenelement 58 festgelegt sind, die an den Führungsschienen 56 festgelegt sind und zur Ausführung einer Bewegung entlang derselben gezwungen sind. Als Ergebnis hiervon wird das Pressenelement 58 näher zu der Basis 52 verlagert, wodurch das Formgebungswerk­ zeug 60 und der Amboß 62 in die gewünschte Nähe zuein­ ander gebracht werden. Beim Anschließen eines Kontakts führt dies zur Ausübung einer Kraft B, der Reaktions­ kräfte C und D entgegenwirken, die an der Basis 52 bzw. an dem oberen Rahmen 54 vorhanden sind.

Bei dem vorliegenden Beispiel sind die Auflageeinrich­ tung 62 und das Formgebungswerkzeug 60 direkt in die Presse 56 integriert. Es ist nicht möglich, den bei dem Stand der Technik der Fig. 5 verwendeten Kraftsen­ sor 24 damit zu integrieren, ebensowenig wie es nicht möglich ist, den Kraftsensor zwischen der Auflageein­ richtung 62 und der Basis 52 zu plazieren. Ein Inte­ grieren des Kraftsensors unterhalb der Basis 52 wäre aufgrund des Gleichgewichts der Kräfte ebenfalls nicht zufriedenstellend.

Es besteht daher ein Bedarf für eine Integration eines Kraftsensors in eine Crimppres­ se des soeben beschriebenen Typs in einer derartigen Weise, daß die Crimpkraft exakt meßbar ist, so daß sichergestellt werden kann, daß ein korrekter Crimp­ vorgang stattgefunden hat.

Erreicht wird dieses Ziel durch Integrieren eines Kraftsensors in eine Presse der vorstehend beschriebe­ nen Art, wobei der Kraftsensor zum Erfassen der zwischen der Auflageeinrichtung und dem Formgebungs­ werkzeug ausgeübten Kraft in der Lage ist, wobei sich die Presse erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß der Kraftsensor in eines der Betätigungs-Verbindungs­ glieder integriert ist.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine zuverlässige Messung der Kraft möglich ist, die zwischen einem Formgebungswerkzeug und einem Amboß bzw. einer Auflageeinrichtung einer Presse ausgeübt wird, die ein Gestänge zu ihrer Betätigung verwendet. Noch ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sich der Kraftsensor direkt in eines der Verbindungsglieder integrieren läßt. Weiter­ hin besteht ein Vorteil der Erfindung darin, daß durch Integrieren des Kraftsensors in eines der Verbindungs­ glieder dieses Verbindungsglied derart ausgebildet werden kann, daß ferner eine Verstellung bzw. Einstel­ lung der Verbindungsgliedlänge ermöglicht ist, wodurch ein einfaches Verfahren zum Steuern der relativen Höhe der Betätigungseinrichtung und der Basis zusammen mit daran vorgesehenen Komponenten (z. B. das Formgebungs­ werkzeug und die Auflageeinrichtung) geschaffen ist.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Verbindungsglieds für das Gestänge der Presse der nachfolgen­ den Fig. 6, wobei das Verbindungsglied jedoch gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist;

Fig. 2 eine im Schnitt dargestellte Seitenansicht des Verbindungsglieds der Fig. 1;

Fig. 3 eine Perspektivansicht einer Presse, in die das Gestänge der Presse der Fig. 6 zur Ak­ tivierung des Pressenelements integriert ist, wobei die Presse in einem offenen Zu­ stand gezeigt ist und in diese das Verbin­ dungsglied der Fig. 1 integriert ist;

Fig. 4 eine Perspektivansicht der Presse der Fig. 3, wobei das Pressenelement in einer ausge­ fahrenen Position gezeigt ist und die Presse in einem geschlossenen Zustand dar­ gestellt ist;

Fig. 5 eine fragmentarische, auseinandergezogene Perspektivansicht einer Crimppresse des Standes der Technik;

Fig. 5A eine im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines piezoelektrischen Crimpkraftsensors gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 6 eine Perspektivansicht einer Presse, in die ein Gestänge zur Aktivierung eines Pressen­ elements integriert ist, wobei die Presse in einem offenen Zustand dargestellt ist;

Fig. 7 eine Perspektivansicht der Presse der Fig. 6 unter Darstellung des Pressenelements in einer ausgefahrenen Position, wobei die Presse in einem geschlossenen Zustand dar­ gestellt ist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 1 ist ein Ersatz für das untere Verbindungsglied 72 allgemein bei dem Bezugszeichen 172 dargestellt. Das Verbindungsglied 172 definiert eine zentrale Längsachse 174. Das Ver­ bindungsglied 172 beinhaltet ein erstes Ende 176 und ein zweites Ende 178, deren jedes eine querverlaufende Öffnung 180 bzw. 182 beinhaltet, in der ein Nadellager 184 angeordnet ist, um das Verbindungsglied 172 in schwenkbarer Weise mit dem Block 68 und der Betäti­ gungseinrichtung 58 (Fig. 6 und 7) zu verbinden, und zwar z. B. mittels eines gehärteten Dübelstifts. Zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 176, 178 ist eine piezoelektrische Sensoreinheit 186 angeordnet, die eine scheibenartige Formgebung besitzt und auf Kompression zwischen dem ersten und dem zweiten Ele­ ment 176, 178 anspricht. Ferner besitzt das erfin­ dungsgemäße Verbindungsglied 172 eine Längeneinstell­ einrichtung 180, die in das zweite Ende 178 einge­ schraubt ist und durch eine Gegenmutter 190 dort in Position festgehalten ist. Das erste und das zweite Ende bzw. Element 176, 178 sind durch den Sensor 186, die Einstelleinrichtung 188 und die Gegenmutter 190 hindurch durch eine Innensechskant-Kopfschraube 192 miteinander verbunden, die in das erste Ende 176 ein­ geschraubt ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 werden die vorstehend ge­ nannten Komponenten nun ausführlicher beschrieben. Die Nadellager 184 sind im Preßsitz in die Öffnungen 180, 182 des jeweiligen ersten und zweiten Endes 176, 178 eingepaßt. Das erste Ende 176 beinhaltet eine Gewinde­ öffnung 194 mit einem Gewinde, das dem Gewinde an einem Körper 196 der Innensechskant-Kopfschraube 192 entspricht. Das piezoelektrische Sensorelement 186 ist scheibenförmig ausgebildet und beinhaltet eine sich durch dieses hindurcherstreckende Freiraumöffnung 198 für den Körper 196 der Innensechskant-Kopfschraube 192. Das Sensorelement 186 ist zwischen dem ersten Ende 176 und dem Einstellelement 188 eingeklemmt. Das Einstellelement 188 beinhaltet einen Kopf 200 mit sechskantförmigem Außenumfang, der in durchgehender Weise mit einem Gewindekörper 202 ausgebildet ist. Eine Freiraum-Durchgangsöffnung 204 erstreckt sich durch das Einstellelement 188 hindurch, wobei sich der Körper 196 der Innensechskant-Kopfschraube 192 eben­ falls durch diese hindurcherstreckt. Die Gegenmutter 190 ist auf den Körper 202 des Einstellelements 188 aufgeschraubt. Ferner ist der Körper 202 innerhalb einer entsprechenden Gewindeöffnung 206 des zweiten Elements 178 des Verbindungsglieds aufgenommen. Die Gegenmutter 190 liegt an dem zweiten Element 178 des Verbindungsglieds an, um das Einstellelement 188 in seiner Position zu verriegeln.

Wie aus der Zeichnung einfach zu ersehen ist, läßt sich die Distanz zwischen den Mittenlinien der Öffnun­ gen 180, 182 in Abhängigkeit von der Positionierung des Einstellelements 188 innerhalb des zweiten Ele­ ments 178 des Verbindungsglieds verlängern oder ver­ kürzen, indem man einfach die Gegenmutter 190 löst und man den Kopf 200 des Einstellelements 188 in selekti­ ver Weise rotationsmäßig bewegt, wobei dies hinsicht­ lich der Steigung bzw. axialen Länge des Gewindes um­ gesetzt wird. Die Länge wird dann durch Festziehen der Gegenmutter 190 gegen das zweite Ende 178 festgelegt. Ferner ist innerhalb der Öffnung 206 des zweiten Ele­ ments 178 des Verbindungsglieds 172 der Kopf 208 der Innensechskant-Kopfschraube 192 angeordnet. Der Körper 196 der Innensechskant-Kopfschraube 192 erstreckt sich durch das Einstellelement 200 und das Sensorelement 186 hindurch und ist in das erste Ende 176 einge­ schraubt. Durch Festziehen der Innensechskant-Kopf­ schraube 192 kann eine Vorspannung auf das Sensor­ element 186 aufgebracht werden, wodurch ein einfacher und problemloser Weg zum Kalibrieren des Sensors 186 geschaffen ist. Ein Gewindeverriegelungskleber oder Epoxy kann bei dem Bezugszeichen 210 angeordnet werden, um die kalibrierte Position aufrechtzuer­ halten.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 ist das erfin­ dungsgemäße Verbindungsglied 172 in die modifizierte Presse 150 integriert dargestellt. Mit Ausnahme des Austausches des Verbindungsglieds 172 gegen das Ver­ bindungsglied 72 des Standes der Technik, ist die Presse der Fig. 3 und 4 mit der Presse 50 der Fig. 6 und 7 identisch. Wie in einfacher Weise erkennbar ist, könnte das Verbindungsglied 172 leicht und problemlos für eine bestehende Presse umgerüstet werden, um dadurch eine neue Presse mit Verbesserungen bei der Krafterfassung zu schaffen. Wie am besten in Fig. 4 zu sehen ist, wirken der Crimpkraft B′ nun die Reaktions­ kräfte C′ und D′ entgegen, wie diese auch in Fig. 7 gezeigt sind. Die Gesamtcrimpkraft T verläuft jedoch durch das Verbindungsglied 172, wodurch eine echte und exakte Erfassung der Crimpkraft geschaffen wird, die ansprechend auf die Bewegung der Betätigungsein­ richtung in der Richtung A′ erzeugt wird.

Vorteilhafterweise ist somit eine Krafterfassung bei einer Presse geschaffen, die ein Verbindungsglied zur Betätigung der Betätigungseinrichtung verwendet und bei der es nicht möglich ist, den Crimpkraftsensor direkt in der Betätigungseinrichtung (RAM) oder unter der Auflageeinrichtung zu schaffen, wobei dieser Vor­ teil dadurch geschaffen wird, daß der Crimpsensor direkt in eines der Verbindungsglieder des Antriebs­ gestänges der Presse integriert ist. Außerdem läßt sich das neuartige Verbindungsglied in vorteilhafter Weise derart konfigurieren, daß eine einfache Ein­ stellung bzw. Verstellung der Crimphöhe geschaffen wird. Ferner ist der Crimpkraftsensor in ein Verbin­ dungsglied integriert, wodurch ein Umrüsten einer be­ stehenden Presse in einfacher Weise ermöglicht wird.

Claims (7)

1. Presse (150) mit einem Gestänge aus Betätigungs- Verbindungsgliedern (70, 172) zum Antreiben eines Pressenelements (60), dadurch gekennzeichnet, daß ein Kraftsensor (186), der zum Erfassen der von dem Pressenele­ ment (60) ausgeübten Kraft in der Lage ist, in eines der Betätigungs-Verbindungsglieder (172) integriert ist.

2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Kraftsensor (186) beinhaltende Betätigungs-Verbindungsglied (172) ein erstes und ein zweites Ende (176, 178) aufweist und der Kraftsensor (186) dazwischen festgelegt ist.

3. Presse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das den Kraftsensor (186) beinhaltende Betätigungs-Verbindungsglied (172) ein Längeneinstellelement (188) zum Variie­ ren der Länge des Verbindungsglieds (172) auf­ weist, wodurch die Hubbewegung des Pressenele­ ments (60) verstellbar ist.

4. Presse nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das den Kraftsensor (186) beinhaltende Verbindungsglied (172) zwei Enden (176, 178) aufweist, zwischen denen der Kraftsensor (186) angeordnet ist, wobei ein Ein­ stellelement (188) zwischen dem einen Ende (178) und dem Kraftsensor (186) aufgenommen ist und das Einstellelement (188) und der Kraftsensor (186) an einem Befestigungselement (192) festgelegt sind, das von dem anderen Ende (176) aufgenommen ist, so daß das Befestigungselement (192) den Kraftsensor (186) zwischen dem Einstellelement (188) und dem anderen Ende (176) festlegt und diesen komprimieren kann, wobei das Einstellele­ ment (188) ebenfalls an dem einen (178) der beiden Enden (176, 178) angebracht ist.

5. Presse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellelement (188) mit dem einen Ende (178) in verstellbarer Weise verbunden ist, so daß sich die Länge des Verbindungsglieds (172) selektiv festlegen läßt.

6. Presse nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellelement (188) und das eine Ende (178) in gewindemäßigem Eingriff miteinander stehen.

7. Presse nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Verbin­ dungsglieds (172) proportional zu der Verlagerung des Pressenelements (60) ist.