DE19932961A1 - Verfahren zum Aufrüsten einer Zange mit einer Wegmeßeinrichtung, Wegmeßeinrichtung und mit ihr aufgerüstete Zange - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine ansonsten betriebsfertige Zange mit zwei zur Bildung des Zangenmauls (13) relativ zueinander bewegbaren Arbeitsbacken (4, 5), zwei relativ zueinander verschwenkbaren Handgriffen (2, 3) sowie einer Antriebseinrichtung (7-10), die bei Verschwenkung der Handgriffe (2, 3) eine Antriebsbewegung zum Antreiben der Arbeitsbacken (4, 5) ausführt. Die Zange (1) läßt sich in einfacher Weise zur Aufnahme von Kraft-Weg-Verläufen aufrüsten, um den Verlauf einer im Zangenmaul (13) wirkenden Maulkraft (K) in Abhängigkeit einer Maulöffnung (=) des Zangenmauls (13) aufnehmen zu können. Zu diesem Zweck werden auf die betriebsfertige Zange im nachhinein eine Kraftmeßeinrichtung zur Messung der Maulkraft und eine Wegmeßeinrichtung auf die äußere Zangenoberfläche aufgesetzt, um die Maulöffnung messen zu können. Beide Meßeinrichtungen werden mit einer Signalverarbeitungs- und -ausgabeeinrichtung zur Auswertung der erhaltenden Meßsignale verbunden, die ebenfalls auf der Zange (1) angeordnet oder separat zu dieser positioniert sein kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufrüsten einer ansonsten be­ triebsfertigen Zangen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, eine Wegmeßeinrichtung zum Aufrüsten einer Zange gemäß dem Anspruch 12 sowie eine auf diese Weise aufgerüstete Zange gemäß dem Anspruch 17.

Zangen zur Bearbeitung von Gegenständen sind allgemein bekannt. Es kann sich bei Ihnen um Crimpzangen, Schneidzangen oder Zangen für an­ dere Zwecke handeln. Sie lassen sich auch aufrüsten, indem sie zum Bei­ spiel im Bereich ihrer Arbeitsbacken je nach durchzuführender Aufgabe mit geeignetem Bearbeitungswerkzeug ausgestattet werden.

Soll mit einer solchen Zange zum Beispiel ein Kraft-Weg-Verlauf bezogen auf das Zangenmaul ermittelt werden, soll also der Verlauf einer im Zan­ genmaul wirkenden Maulkraft in Abhängigkeit einer Maulöffnung des Zangenmauls aufgenommen werden, so muß die Zange mit einer Kraft­ meßeinrichtung zur Messung der Maulkraft sowie mit einer Wegmeßein­ richtung zur Messung der Maulöffnung ausgestattet werden. Dies erfolgt üblicherweise bei der Herstellung der Zange, wie dies aus dem Deutschen Gebrauchsmuster 298 06 179.1 bekannt ist.

Wünschenswert wäre es allerdings, wenn ein Kraft-Weg-Verlauf nicht nur mit fabrikfertig hergestellten Zangen aufgenommen werden könnte.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Einsatzbereich von bereits betriebsfertigen Zangen zu erweitern.

Eine verfahrensseitige Lösung ist im Anspruch 1 angegeben. Dagegen fin­ den sich vorrichtungsseitige Lösungen in den Ansprüchen 13 und 17. Vor­ teilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den jeweils nachgeordneten Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Aufrüsten einer ansonsten be­ triebsfertigen Zange mit zwei zur Bildung eines Zangemauls relativ zuein­ ander bewegbaren Arbeitsbacken, zwei relativ zueinander verschwenkba­ ren Handgriffen sowie einer Antriebseinrichtung, die bei Verschwenkung der Handgriffe eine Antriebsbewegung zum Antreiben der Arbeitsbacken ausführt, zeichnet sich dadurch aus, daß auf die betriebsfertige Zange we­ nigstens eine Wegmeßeinrichtung zum Erfassen einer Maulöffnung des Zangenmauls aufgesetzt wird.

Dadurch läßt sich in einfacher Weise die Zange um eine Funktion erwei­ tern, die bei der Aufnahme von Kraft-Weg-Kurven benötigt wird. Alte Zan­ gen lassen sich somit in dieser Weise nachrüsten, so daß es nicht erforder­ lich ist, zur Durchführung dieser Funktion eine neue Zange zu erwerben.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird die betriebsfertige Zange zu­ sätzlich im Bereich ihres Zangenmauls mit einer Kraftmeßeinrichtung zur Messung einer im Zangenmaul wirkenden Maulkraft ausgestattet, so daß nunmehr auch mit einer bereits ausgelieferten Zange Kraft-Weg-Verläufe aufgenommen werden können, um die Qualität der Bearbeitung eines im Zangenmaul befindlichen Gegenstandes beurteilen zu können. Zu diesem Zweck werden üblicherweise bei der Bearbeitung aufgenommene Kraft- Weg-Verläufe mit vorgegebenen Kraft-Weg-Verläufen verglichen, um bei Übereinstimmung das Arbeitsergebnis als gut zu bewerten. Liegen dage­ gen größere Abweichungen vor, wird das Arbeitsergebnis als nicht ausrei­ chend bewertet.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung erfaßt die Wegmeßeinrichtung die Maulöffnung durch Abfühlen einer Bewegung der Antriebseinrichtung. In diesem Fall steht die Wegmeßeinrichtung mit der Antriebseinrichtung in mechanischem Kontakt und muß zu diesem Zweck in geeigneter Weise auf die Zange aufgesetzt werden. Hierzu ist Zugang ins Innere der Zange erforderlich, was aber in der Regel kein Problem ist, da Zangen der genann­ ten Art häufig nicht vollständig verschlossen sind.

Die Wegmeßeinrichtung kann die Maulöffnung aber auch auf jede andere geeignete Weise erfassen, etwa auf optischem, elektrischem, elektrome­ chanischem oder magnetischem Wege. Insofern lassen sich also auch Zan­ gen mit einer Wegmeßeinrichtung ausstatten, die keinen Zugang ins Inne­ re gestatten.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Maulöff­ nung durch die Wegmeßeinrichtung in einer Endphase der Schließbewe­ gung der Arbeitsbacken mit höherer Ortsauflösung erfaßt als in einer An­ fangsphase der Schließbewegung der Arbeitsbacken. Dabei kann die Ort­ sauflösung in der genannten Endphase der Schließbewegung der Arbeits­ backen auch ständig ansteigen.

Auf diese Weise erfolgt eine Entzerrung des Kraft-Weg-Verlaufs im Bereich hoher Kräfte, so daß ein genauerer Vergleich des gemessenen Kraft-Weg- Verlaufs mit vorgegebenen Kraft-Weg-Verläufen möglich ist, was zu ver­ besserten bzw. genaueren Beurteilungsergebnissen führt.

In noch weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden bei jeweiligen Maul­ öffnungswerten gemessene Maulkräfte mit Maulkraft-Grenzwerten vergli­ chen, um bei Über- oder Unterschreiten der Maulkraft-Grenzwerte ein Statussignal zu erzeugen. Prinzipiell dienen dieses Statussignale dazu, Fehlersignale zu generieren. Allerdings werden die Statussignale an auf­ einanderfolgenden Maulöffnungswerten nur dann zur Erzeugung eines Fehlersignals herangezogen, wenn die Anzahl solcher aufeinanderfolgen­ der Maulöffnungswerte eine vorbestimmte Schwelle überschritten hat.

Auf diese Weise lassen sich temporäre Abweichungen vom gewünschten Kraft-Weg-Verlauf herausfiltern, deren Ursachen an sich bekannt sind und nicht zur Fehlerdetektion herangezogen werden sollen. So können die temporären Änderungen beispielsweise dann auftreten, wenn bei Zangen mit Ratschenbetrieb nach Durchführung eines Zangenhubs die Zangen­ stellung durch die Ratsche gehalten wird. Hier sinkt zunächst die Kraft im Zangenmaul ein wenig ab, um beim nächsten Hub dann wieder anzustei­ gen. Derartige Kraftverläufe sollen unberücksichtigt bleiben, wenn es um die Beurteilung der Güte eines Arbeitsergebnisses bezogen auf ein im Zan­ genmaul bearbeiteten Gegenstand geht.

Natürlich kann die o. g. Schwelle auch einstellbar sein.

In noch weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann auf die Zange auch ei­ ne mit der Wegmeßeinrichtung und der Kraftmeßeinrichtung verbundene elektrische Auswerte- und Signalausgabeeinheit aufgesetzt werden, um einem Benutzer der Zange unmittelbar das Arbeitsergebnis anzeigen zu können.

Alternativ dazu kann mit der Wegmeßeinrichtung und der Kraftmeßein­ richtung auch eine elektrische Auswerte- und Signalausgabeeinrichtung verbunden sein, die von der Zange getrennt angeordnet ist. Zwischen der Wegmeßeinrichtung und der Auswerte- und Signalausgabeeinrichtung kann dabei ein elektrisches Kabel verlaufen oder eine andere Schnittstelle vorhanden sein, etwa eine optische oder eine Infrarotschnittstelle, oder dergleichen. Dadurch läßt sich das Arbeitsergebnis auch an anderer Stelle des Betriebseinsatzes der Zange überwachen, etwa in einer Zentrale.

Eine erfindungsgemäße Wegmeßeinrichtung zur Erfassung einer Maulöff­ nung des Zangemauls einer Zange weist einen auf die Zange aufsetzbaren Trägerkörper und eine von diesem abstehende Blattfeder auf, deren Ver­ biegung durch ein mit ihr in Kontakt stehendes elektrisches Sensorele­ ment detektierbar ist, wobei die Blattfeder in die Zange einführbar ist. Da­ bei kann das Sensorelement zum Beispiel ein auf der Blattfeder angeord­ neter Dehnungsmeßstreifen sein oder ein zwischen Blattfeder und Träger­ körper liegendes piezoelektrisches Element. Auch andere Ausgestaltun­ gen des Sensorelements sind denkbar. Der Trägerkörper selbst weist elek­ trische Zuleitungen zum Sensorelement auf, um dieses mit einer geeigne­ ten Spannung bzw. einem geeigneten Strom versorgen zu können, um auf diese Weise bei Verbiegung der Blattfeder den sich ändernden Zustand des Sensorelements detektieren zu können, aus dem sich die Schließstellung des Zangenmauls ableiten läßt. Die elektrischen Zuleitungen sind mit der eingangs erwähnten elektrischen Auswerte- und Signalausgabeeinrich­ tung verbunden, die auf dem Trägerkörper selbst bzw. auf der Zange oder separat von der Zange angeordnet sein kann.

Dabei kann der Trägerkörper mit einem Klemmbügel verschraubt sein, der eine Achse oder einen Distanzbolzen der Zange klemmend umgreifen kann. Die Wegmeßeinrichtung läßt sich daher in einfacher Weise ggf. zu­ sammen mit der elektronischen Auswerte- und Signalausgabeeinrichtung auf die Zange aufsetzen, um diese aufzurüsten.

Im Falle einer mit einer Blattfeder ausgerüsteten Wegmeßeinrichtung muß die Blattfeder nach dem Aufsetzen des Trägerkörpers auf die Zange ins In­ nere der Zange hineinragen und dort von der Antriebseinrichtung der Zan­ ge beaufschlagt bzw. verstellt werden. Hierzu ist die Blattfeder in geeigne­ ter Weise auszurichten, und es ist das von der Blattfeder beaufschlagte Sensorelement in entsprechender Weise zu eichen. Vorzugsweise kann da­ bei die Blattfeder die Bewegung eines zur Antriebseinrichtung gehörenden Antriebselements abtasten, das sich zu Beginn der Schließbewegung der Arbeitsbacken relativ langsam und zum Ende der Schließbewegung der Ar­ beitsbacken hin immer schneller bewegt, um auf diese Weise für die End­ phase der Schließbewegung der Arbeitsbacken eine höhere Ortsauflösung hinsichtlich des Schließwinkels bzw. der Schließstellung der Arbeits­ backen zu erhalten. Das durch die Blattfeder abgetastete Antriebselement kann dabei ein Arm eines Kniehebels sein, über den bei Verschwenkung der Zangenhandgriffe die Arbeitsbacken angetrieben werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Be­ zugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den vorderen Bereich einer erfindungsgemäßen Zange mit ver­ schiedenen Wegmeßeinrichtungen zur Messung einer Maulöffnung des Zangenmauls sowie mit einer Kraftmeßeinrichtung zur Messung der im Zangenmaul wirkenden Maulkraft;

Fig. 2 eine auf den vorderen Bereich der Zange aufsetzbare Wegmeßein­ richtung;

Fig. 3 bis 5 die Zange nach Fig. 1 bei verschiedenen Maulöffnungen α des Zangemauls;

Fig. 6 ein Kraft-Weg-Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen Maulkraft und Maulwinkel bei der erfindungsgemäßen Zange;

Fig. 7 ein Blockdiagramm einer mit der Zange zusammenarbeitenden Signalverarbeitungs- und -ausgabeeinrichtung; und

Fig. 8 einen vorgespeicherten Kraft-Weg-Verlauf für einen durchzufüh­ renden Crimpvorgang.

Entsprechend der Fig. 1 weist eine erfindungsgemäße Zange 1 zwei Handgriffe 2 und 3 auf, von denen hier aus Platzgründen nur der vordere Bereich angedeutet ist. Der eine und in Fig. 1 obere Handgriff 2 ist ein­ stückig mit einem oberen Arbeitsbacken 4 verbunden, an den in seinem unteren Bereich ein unterer Arbeitsbacken 5 angelenkt ist, und zwar über eine gemeinsame Schwenkachse 6. Der in Fig. 1 untere Handgriff 3 ist in seinem vorderen Bereich hinten am unteren Arbeitsbacken 5 angelenkt, und zwar über eine weitere gemeinsame Schwenkachse 7. Zwischen dem vorderen Bereich des unteren Handgriffs 3 und dem vorderen Bereich des oberen Handgriffs 2 ist ein Kniehebelarm 8 vorhanden. Dieser Kniehebel­ arm 8 ist in seinem oberen Ende über eine gemeinsame Schwenkachse 9 am oberen Handgriff 2 angelenkt sowie an seinem unteren Ende über eine gemeinsame Schwenkachse 10 am unteren Handgriff 3 angelenkt, und zwar kurz hinter dem unteren Arbeitsbacken 5. Im unteren und nach hin­ ten weisenden Bereich trägt der Kniehebelarm 8 eine Zahnreihe 11 für ein Ratschenglied 12, das in allgemein bekannter Weise zur Arretierung der Zangenposition dient, wenn das Zangenmaul noch nicht vollständig ge­ schlossen worden ist.

Das Zangenmaul, das in Fig. 1 zwischen den vorderen Enden der Arbeits­ backen 4 und 5 zu liegen kommt, trägt das Bezugszeichen 13. Im Bereich des Zangenmauls 13 weisen die Arbeitsbacken 4 und 5 weitere Achsele­ mente 14 und 15 auf, mit deren Hilfe sich nicht dargestellte Bearbeitungs­ elemente an den Arbeitsbacken 4 und 5 im Bereich des Zangenmauls 13 befestigen lassen, etwa Crimpstempel.

Die Schwenkachsen 7, 9 und 10 sowie die zwischen ihnen liegenden Berei­ che des Kniehebelarms 8 und des vorderen Teils des unteren Handgriffs 3 bilden einen Kniehebel, der zum Antrieb der Arbeitsbacken 4 und 5 bei Verschwenkung der Handgriffe 2 und 3 dient. Wird der Handgriff 3 in Fig. 1 vom oberen Handgriff 2 weggeschwenkt, so bewegt sich die Schwenkach­ se 10 auf einer Kreisbahn entgegen dem Uhrzeigersinn um die Schwenk­ achse 9 herum, während sie sich gleichzeitig auch auf einer Kreisbahn um die Schwenkachse 7 im Uhrzeigersinn herumbewegt, was dazu führt, daß sich das Zangenmaul 13 öffnet. Der Kniehebel aus den Achsen 7, 9 und 10 wird somit zusammengeführt. Wird ausgehend von diesem Zustand der untere Handgriff 3 wieder auf den oberen Handgriff 2 zu verschwenkt, so wird der Kniehebel wieder gestreckt, was zur Schließung des Zangenmauls 13 führt. Dabei wird ausgehend vom gespreizten Zustand der Handgriffe 2 und 3 bei offenem Zangenmaul der Kniehebel 7, 9, 10 zunächst langsam gestreckt und bei weiterer Verschwenkbewegung der Handgriffe 2 und 3 aufeinander zu immer schneller gestreckt, bis schließlich das Zangen­ maul 13 seine Schließstellung (gezeigt in Fig. 1) erreicht hat. Hier liegen die aufeinanderzuweisenden Flächen der sich gegenüberliegenden Ar­ beitsbacken 4 und 5 parallel. Der Maulwinkel α beträgt hier 0°.

Im Bereich des Zangenmauls 13 befindet sich eine nur hier schematisch angedeutete Kraftmeßeinrichtung 16. Sie befindet sich in einem Teil des Zangenmauls, der bei Bearbeitung eines im Zangenmaul 13 liegenden Ge­ genstandes von der im Zangenmaul wirkenden Maulkraft beaufschlagt wird. Zur Messung der Maulkraft im Zangenmaul können grundsätzlich alle Arten von Kraftsensoren eingesetzt werden, die zum Beispiel den pie­ zoelektrischen Effekt oder die Magnetostriktion ausnutzen oder Deh­ nungsmeßstreifen. Dabei sind je nach Einbauort für die Messung der Maulkraft im Zangenmaul Dehnungsmeßstreifen und piezoelektrischen Kraftsensoren besonders geeignet. Die Kraftmeßeinrichtung 16 kann zum Beispiel für den Fall eines Dehnungsmeßstreifens in einem Bereich des oberen Arbeitsbackens 4 angeordnet sein, der bei Wirkung der Maulkraft im Zangenmaul 13 elastisch deformiert wird. Ist die Kraftmeßeinrichtung 16 ein piezoelektrischer Sensor, so könnte dieser zwischen dem oberen Ar­ beitsbacken 4 und dem mit ihm zu verbindenden Bearbeitungswerkzeug positioniert werden. Entsprechendes könnte man alternativ auch im Be­ reich des unteren Arbeitsbackens 5 vorsehen.

Als Wegmeßeinrichtung zur Messung der Maulöffnung α des Zangenmauls 13 können verschiedene Einrichtungen zum Einsatz kommen.

Beispielsweise könnte an die Verwendung eines Potentiometers 17 ge­ dacht werden, dessen Widerstand sich bei Verschwenkung der Handgriffe 2, 3 bzw. Verschwenkung der Arbeitsbacken 4, 5 ändert. Dieses Potentio­ meter kann zwischen dem hinteren Teil des oberen Arbeitsbackens 4 und der Schwenkachse 10 des Kniehebelantriebs angeordnet werden. So könn­ te beispielsweise eine Widerstandsstrecke des Potentiometers 17 am obe­ ren Arbeitsbacken 4 gelagert sein, während ein Abgriff des Potentiometers mit der Schwenkachse 10 verbunden ist und bei Bewegung der Schwenk­ achse 10 entsprechend mitgenommen wird. Da sich ausgehend von der voll geöffneten Stellung der Zange 1 bei Verschwenkung der Handgriffe 2 und 3 aufeinanderzu der Kniehebelarm 8 zunächst nur langsam um die Schwenkachse 9 im Uhrzeigersinn dreht, wird der Abgriff des Potentiome­ ters 17 zunächst nur pro Schließwinkelschritt der Maulöffnung 13 wenig verschoben. Mit weiterer Verschwenkung der Handgriffe 2 und 3 aufeinan­ derzu wird der Kniehebel stärker und stärker gestreckt, so daß pro Schließwinkelschritt der Maulöffnung 13 der Abgriff des Potentiometers 17 immer weiter verschoben wird. Dies führt schließlich dazu, daß sich ein besseres Ortsauflösungsvermögen bei der Wegmessung ergibt, das um so größer wird, je weiter das Zangemaul 13 geschlossen wird. Hierauf wird weiter unten noch näher eingegangen.

Alternativ zu der als Potentiometer 17 ausgebildeten Wegmeßeinrichtung kann diese auch in der in Fig. 2 gezeigten Weise ausgebildet sein. Es han­ delt sich hier um eine Wegmeßeinrichtung mit einem Trägerkörper 18, der in einfacher Weise auf die bereits betriebsfertige Zange 1 aufgesetzt wer­ den kann, um diese nachträglich mit einer Wegmeßeinrichtung aufzurü­ sten. Hierzu weist der Trägerkörper 18 in seinem vorderen unteren Bereich einen Klemmbügel 19 auf, mit dem er über eine Schraube 20 verbunden ist, durch die der Klemmbügel 19 gegen den Trägerkörper 18 gezogen wer­ den kann. Bei Aufsetzen des Trägerkörpers 18 auf die Zange 1 kann der Klemmbügel 19 somit eine Querachse 21 der Zange 1 hintergreifen, die von außen zugänglich ist. Wird dann die Schraube 20 angezogen, wird die Querachse 21 zwischen Trägerkörper 18 und Klemmbügel 19 einge­ klemmt, was zu einem festen Sitz des Trägerkörpers 18 auf der Zange 1 führt.

Der Trägerkörper 18 ist in seinem zum hinteren Zangenende weisenden Bereich mit einer Blattfeder 22 verbunden, die in Längsrichtung der Zange verläuft und vom Trägerkörper 18 absteht. Diese Blattfeder 22 kann einen Dehnungsmeßstreifen 23 tragen, der bei Verkrümmung der Blattfeder 22 seine elektrischen Eigenschaften ändert. Im Falle der Fig. 1 und 2 ist der Dehnungsmeßstreifen 23 an der unteren Seite der Blattfeder 22 ange­ bracht, weist also auf die Zange 1 zu. Alternativ zum Dehnungsmeßstrei­ fen 23 kann die Blattfeder aber auch beispielsweise ein piezoelektrisches Element 24 beaufschlagen, das zwischen Blattfeder 22 und Trägerkörper 18 angeordnet ist. Wird die Blattfeder 22 daher in den Fig. 1 und 2 nach oben verbogen, wird je nach Ausführungsform entweder der Deh­ nungsmeßstreifen 23 deformiert oder es wird das piezoelektrische Ele­ ment 24 druckbeaufschlagt. Die damit zusammenhängenden physikali­ schen Änderungen lassen sich durch eine geeignet gewählte Meßspan­ nung detektieren, die an die jeweiligen Elemente angelegt wird. Da dies Stand der Technik ist, soll hierauf nicht weiter im einzelnen eingegangen werden.

Wie insbesondere in Fig. 1 weiter zu erkennen ist, ragt das freie Ende der Blattfeder 22 ins Innere der Zange 1 hinein. Es kommt auf einem Ansatz 25 des Kniehebelarms zu liegen, wobei der Ansatz die Schwenkachse 9 in Richtung zum ersten Handgriff 2 überragt. An diesen Ansatz 25 greift im übrigen auch eine Zugfeder 26 an, deren anderes Ende an einem weiter vorn liegenden Bereich des oberen Arbeitsbackens 4 befestigt ist. Die Zug­ feder 26 ist also bestrebt, den Kniehebelarm 8 entgegen dem Uhrzeigersinn um die Schwenkachse 9 zu drehen.

In der Fig. 1 ist die Verbiegung der Blattfeder 22 am geringsten, wobei hier das Zangenmaul 13 seine Schließstellung erreicht hat. Wird das Zan­ genmaul wieder geöffnet, dreht sich der Kniehebelarm 8 entgegen dem Uhrzeigersinn um die Schwenkachse 9, so daß jetzt der Ansatz 25 des Kniehebelarms 8 die Blattfeder 22 nach oben in Fig. 1 verbiegt, was zu entsprechender Beaufschlagung entweder des Dehnungsmeßstreifens 23 oder des piezoelektrischen Elements 24 führt. Die sich in diesem Zusam­ menhang ergebenden Änderungen der elektrischen Eigenschaften von Dehnungsmeßstreifen 23 oder piezoelektrischen Element 24 sind dabei ein Maß für den Öffnungswinkel α des Zangenmauls 13.

Anhand der Fig. 3 bis 5 soll nachfolgend näher der Betrieb der erfin­ dungsgemäßen Zange bei Verwendung einer Wegmeßeinrichtung be­ schrieben werden, die mit einer Blattfeder 22 ausgestattet ist, bei deren Verbiegung sich ein Dehnungsmeßstreifen 23 oder ein piezoelektrisches Element 24 beaufschlagen lassen, entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 2.

Es sei angenommen, daß sich gemäß Fig. 3 die Zange in vollständig geöff­ netem Zustand befindet. Hier sind die Zangenhandgriffe 2 und 32 am wei­ testen voneinander gespreizt, während das Zangenmaul 13 eine Maulöff­ nung α von 18° aufweist. Der Kniehebel 7, 9, 10 befindet sich hier in seiner am wenigsten gestreckten Stellung. Der Kniehebelarm 8 ist dabei so ver­ schwenkt, daß sein die Schwenkachse 9 überragender Ansatz 25 die Blatt­ feder 22 am stärksten nach oben in Fig. 3 verbiegt. Der Dehnungsmeß­ streifen 23 bzw. das piezoelektrische Element 24 sind jetzt am stärksten beaufschlagt. Dies soll die Ausgangsstellung der Zange 1 sein. Im vorlie­ genden Fall beträgt der Winkel β zwischen der Verbindungsgeraden der Schwenkachsen 9 und 10 und der Horizontalen H (parallel zur unteren ebenen Aufnahmefläche des oberen Arbeitsbackens 4) 91°.

Wird jetzt der untere Handgriff 3 auf den oberen und stationär angenom­ menen Handgriff 2 zugeschwenkt, so wird der Kniehebel 7, 9, 10 zunächst ein wenig gestreckt. Dabei dreht sich die Schwenkachse 10 im Uhrzeiger­ sinn um die Schwenkachse 9. Hat der Winkel β zwischen der Verbindungs­ geraden der Schwenkachsen 9 und 10 und der Horizontalen H einen Wert von 99° erreicht, so ist vorliegend das Zangenmaul 13 schon um die Hälfte geschlossen worden, also um 9°. Der Maulwinkel α beträgt jetzt nur noch 9°. Dies wurde nach einer Winkeländerung Δβ von 8° erreicht. Dabei ist zu erkennen, daß nach wie vor die Blattfeder 22 durch den Ansatz 25 stark verbogen ist, wenn auch nicht mehr so stark wie im Fall der Fig. 3.

Bei weiterer Verschwenkung des Zangenhandgriffs 3 auf den Handgriff 2 zu, wird, wie in Fig. 5 gezeigt, das Zangenmaul 13 schließlich vollständig geschlossen, so daß der Maulwinkel α = 0° beträgt. Dies wird ausgehend vom Zustand nach Fig. 4 durch eine weitere Vergrößerung des Winkels β auf 118° erreicht, also nach einer weiteren Winkeländerung Δβ von 19°. Der Kniehebelarm 8 ist jetzt so weit verschwenkt, daß nunmehr der Ansatz 25 die Blattfeder 22 praktisch vollständig entlastet. Der Kniehebel 7, 9, 10 ist dabei am weitesten gestreckt.

Ein Vergleich der Winkel α und β in den Fig. 3 bis 5 zeigt, daß zu Anfang beim Schließen des Zangenmauls nur eine relativ geringe Veränderung des Winkels β von 8° erforderlich ist, um den Maulwinkel α von 18° auf 9° zu bringen, das Zangenmaul 13 also etwa um die Hälfte zu schließen. Die zweite Hälfte der Schließbewegung zur Veränderung des Maulwinkels α von 9° auf 0° erfordert dann eine Veränderung des Winkels β von 19°. Dies läßt erkennen, daß pro Winkelschließschritt von α = 1° beim Schließen des Zangenmauls 13 eine immer stärkere Verschiebung des Kniehebelarms 8 erfolgt und somit eine immer stärkere Verschwenkung seines Ansatzes 25, so daß zu Beginn der Schließbewegung die Blattfeder 22 pro Winkel­ schließschritt von α = 1° nur wenig entlastet und dann immer stärker ent­ lastet bzw. verschwenkt wird, je weiter sich das Zangenmaul schließt. Die­ ser Effekt kann dazu ausgenutzt werden, bei Aufnahme von Kraft-Weg- Verläufen das Ortsauflösungsvermögen in den jeweiligen Verlaufsdia­ grammen in Richtung zu kleineren Maulwinkeln α zu vergrößern.

Dies ist in Fig. 6 gezeigt. Dort ist die Maulkraft K über den Maulwinkel α aufgetragen. Über die gesamte Skala des Maulwinkels α wird ausgehend vom maximalen Maulwinkel α = 18° der Maulwinkel α = 9° schon nach sehr kurzer Verschwenkung der Arbeitsbacken 4, 5 erreicht, während der Be­ reich von α = 9° bis α = 0° relativ weit gestreckt ist. Gerade in diesem Be­ reich wirken aber die höheren Maulkräfte, da jetzt die Bearbeitungswerk­ zeuge an das zu bearbeitende Gut im Zangenmaul herangeführt sind und dieses beaufschlagen, so daß sich die Maulkräfte bezogen auf die jeweili­ gen Maulwinkel α viel genauer erfassen lassen. Dies führt zu einer besse­ ren Beurteilung der Güte des Arbeitsergebnisses durch Vergleich der pro Maulwinkel αi erfaßten Maulkraft Ki mit einer für diesen Winkel αi ent­ sprechenden vorgegebenen Maulkraft Gi.

Die Fig. 6 zeigt beispielsweise drei Kraft-Weg-Verläufe A, B und C. Der Verlauf A liegt innerhalb eines durch Punkte dargestellten Referenzban­ des und wird als gut eingestuft. Beim Verlauf B liegt zum Beispiel eine feh­ lerhafte Vercrimpung vor, da einige Adern nicht in die Aderendhülse ge­ langt sind, die auf die abisolierte Leitung aufgecrimpt worden ist. Der Ver­ lauf C zeigt ebenfalls eine fehlerhafte Vercrimpung, da hier das Kabel zu kurz abisoliert worden ist.

In der Fig. 7 ist eine mit der Zange 1 verbundene Signalverarbeitungs- und -ausgabeeinrichtung 27 gezeigt. Sie ist mit den bereits erwähnten Kraftsensoren 16 für die Messung der Maulkraft K und 23, 24 für die Mes­ sung des Maulwinkels α verbunden. Sie kann ferner mit einem Referenz­ sensor 28 verbunden sein, uni eine Temperaturabhängigkeit der Aus­ gangssignale der Sensoren 16 bzw. 23, 24 ausgleichen zu können. Der Re­ ferenzsensor 28 ist in nicht näher dargestellter Weise so an der Zange an­ geordnet, daß er weder durch Verbiegungen noch durch Verschiebungen der einzelnen Elemente der Zange beeinflußt wird.

Um den Kraft-Weg-Verlauf zum Beispiel bei einer Crimpzange erfassen zu können, sind die Sensoren 16 bzw. 23, 24 ebenso wie der Referenzsensor 28 über eine geeignete Schnittstelle mit einer Auswerteschaltung 29 der Signalverarbeitungs- und -ausgabeeinrichtung 27 verbunden, wobei die Auswerteschaltung 29 einen Vergleichskreis 30 aufweist, der einzelne Kraft- und Wegdaten (Ki, αi) mit entsprechenden Kraft-Weg-Datenpaaren einer Kraft-Weg-Verlaufskurve 31i eines ausgewählten Crimpvorgangs vergleicht. Wie in Fig. 7 schematisch angedeutet, sind die Kraft-Weg- Verlaufskurven 31.1, 31.2, . . ., 31.n in einem Datenspeicher 32 gespei­ chert, der mit der Auswerteschaltung 30 in einem Auswertemodul 33 der Signalverarbeitungs- und -ausgabeeinrichtung 27 integriert ist. Der Ver­ gleichskreis 30 wird dabei zusammen mit der Auswerteschaltung 29 zum Beispiel von einem Mikroprozessor gebildet.

Der Kraft-Weg-Verlauf einer durchgeführten Crimpung sowie das von dem Vergleichskreis 30 gelieferte Vergleichsergebnis können im Datenspeicher 32 gespeichert werden, um für spätere Auswertungen zur Verfügung zu stehen.

Die Signalverarbeitungs- und -ausgabeeinrichtung 27 umfaßt neben einer bidirektionalen Infrarotschnittstelle 34 und einer LCD-Anzeige 35 bei­ spielsweise auch eine Leuchtdiodenanzeigen 36, die beispielsweise drei Leuchtdioden umfaßt, von denen eine grünes, eine andere gelbes und eine dritte rotes Licht aussendet. Leuchtet die rote Leuchtdiode auf, liegt eine Fehlermeldung vor, was heißt, daß eine Vercrimpung außerhalb des Tole­ ranzbandes liegt, welches in Fig. 6 beispielsweise gepunktet dargestellt ist. Grün zeigt an, daß die Vercrimpung in Ordnung ist. Dagegen zeigt gelb an, daß die Vercrimpung in Arbeit ist.

Zur Auswahl bestimmter Crimpverläufe und anderer für die einwandfreie Überwachung des Crimpvorgangs erforderlicher Befehle und/oder Infor­ mationen ist eine Eingabevorrichtung 37 vorgesehen, die mit der Auswer­ teschaltung 29 verbunden ist. Die Eingabevorrichtung ist nicht auf Tasta­ turen beschränkt, sondern kann jede geeignete Form aufweisen.

Um ein bestimmtes Kontaktelement durch Vercrimpen an einem bestimm­ ten Kabel zu befestigen, wird vor Durchführung der ersten Crimpung die Art der gewünschten Crimpung ausgewählt. Dazu wird beispielsweise der Drahtdurchmesser oder Querschnitt und der Typ des Kontaktelements in die Auswerteschaltung 29 über die Eingabevorrichtung 37 eingegeben.

Anschließend kann dann der zulässige Toleranzbereich der Crimpung und ggf. eine Benutzeridentifikation eingegeben werden.

Die Auswerteschaltung 29 wählt dann aus dem Datenspeicher 32 den ent­ sprechenden Kraft-Weg-Verlauf aus, zum Beispiel 31k für den eingegebe­ nen Crimpungstyp, wobei dieser Kraft-Weg-Verlauf 31k in Fig. 8 gezeigt ist.

Wird nach dem Einlegen der zu verbindenden Teile zwischen die Crimpein­ sätze das Zangenmaul 13 geschlossen, so werden die Crimpeinsätze zu­ nächst ohne Auftreten einer Crimpkraft K aufeinanderzubewegt, bis beide Crimpeinsätze mit dem Kontaktelement in Berührung kommen. Dieses Schließen der Crimpzange ist als Wegabschnitt S in Fig. 8 dargestellt. Anschließend wird zunächst das Kontaktelement verformt, bis es im we­ sentlichen auf dem Draht oder der Ader eines Kabels liegt. Der entspre­ chende Kraftverlauf ist im Wegabschnitt B in Fig. 8 dargestellt. Sodann steigt beim Zusammenpressen von Kontakt und Draht die Crimpkraft über den Wegabschnitt P steil an, bis sie den für die hier beispielsweise betrach­ tete Crimpung erforderlichen Wert F_max erreicht, also in einem zulässigen Toleranzbereich um den Wert F_max liegt. Während des gesamten Crimp­ vorgangs überwacht die Auswerteschaltung 29 durch Vergleich der von den Kraftsensoren 16 bzw. 23, 24 gelieferten Kraft-Weg-Datenpaare mit den entsprechenden Kraft-Weg-Datenpaaren der ausgewählten Kraft- Weg-Verlaufskurve 31k, ob die aktuelle Crimpkraft dem zu erwartenden Sollwert entspricht. Bleibt die Crimpkraft beispielsweise, wie im Abschnitt P in Fig. 8 durch die gestrichelte Kurve dargestellt, deutlich unter dem erwarteten Kraftverlauf, so liegt eine Fehlcrimpung vor, wie bereits oben erläutert. Der Fehler wird dabei angezeigt, sobald die gemessene Crimp­ kraft außerhalb des Toleranzbereichs liegt.

Steigt andererseits die Crimpkraft bereits beim Schließen des Zangen­ mauls (Wegabschnitt S) auf einen deutlich von Null verschiedenen Wert an, so wird ebenfalls ein Fehler gemeldet. In ähnlicher Weise werden auch andere Fehler frühzeitig erkannt, so daß der Benutzer durch Abbrechen des Crimpvorgangs den Fehler korrigieren und anschließend eine ein­ wandfreie Crimpung erhalten kann.

Am Ende eines Crimpvorgangs werden die entsprechenden Daten bezüg­ lich Erfolg oder Mißerfolg beim Crimpen im Datenspeicher 32 gespeichert, um später die Qualität der einzelnen durchgeführten Crimpungen proto­ kollieren und statistisch auswerten zu können.

Temporäre Kraftabfälle im Kraft-Weg-Diagramm, die zum Beispiel beim Ratschenbetrieb der Zange auftreten, wenn die Zange in einer Zwischen­ stellung durch die Ratsche arretiert wird, werden erfindungsgemäß her­ ausgefiltert. Derartige temporäre Kraftabfälle sind beim Ratschenbetrieb üblich und kein Hinweis auf eine Fehlcrimpung. Zur Durchführung dieses Filtervorgangs werden an den jeweiligen Maulöffnungswerten αi gemesse­ ne Maulkräfte Ki mit Maulkraft-Grenzwerten Gi verglichen, um bei Über- oder Unterschreiten der Maulkraft-Grenzwerte Gi ein Statussignal Si zu erzeugen. Die Statussignale Si sind allerdings noch nicht die Fehlersigna­ le, die zur Alarmmeldung führen. Vielmehr werden Statussignale an auf­ einanderfolgenden Maulöffnungswerten αi nur dann zur Erzeugung eines Fehlersignals F herangezogen, wenn die Anzahl solcher aufeinanderfol­ gender Maulöffnungswerte αi eine vorbestimmte Schwelle überschritten hat, wobei die Schwelle durch die Eingabevorrichtung 37 auch vorgebbar ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß erfindungsgemäß die Kraft-Weg-Verläufe nur für den Schließvorgang der Zange aufgezeichnet und gespeichert wer­ den. Kraft-Weg-Verläufe bei Öffnung des Zangenmauls werden nicht benö­ tigt und daher auch nicht aufgenommen.

Claims (19)

1. Verfahren zum Aufrüsten einer ansonsten betriebsfertigen Zange (1) mit zwei zur Bildung eines Zangenmauls (13) relativ zueinander bewegba­ ren Arbeitsbacken (4, 5), zwei relativ zueinander verschwenkbaren Hand­ griffen (2, 3) sowie einer Antriebseinrichtung (8), die bei Verschwenkung der Handgriffe (2, 3) eine Antriebsbewegung zum Antreiben der Arbeits­ backen (4, 5) ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß auf die betriebsfer­ tige Zange (1) eine Wegmeßeinrichtung (18, 22-24) zum Erfassen einer Maulöffnung (α) des Zangenmauls (13) aufgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die be­ triebsfertige Zange (1) zusätzlich im Bereich ihres Zangenmauls (13) mit einer Kraftmeßeinrichtung (16) zur Messung einer im Zangenmaul (13) wirkenden Maulkraft ausgestattet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegmeßeinrichtung (18, 22-24) die Maulöffnung (α) durch Abfühlen einer Bewegung der Antriebseinrichtung (8) erfaßt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wegmeßeinrichtung (18, 22-24) die Maulöffnung (α) auf opti­ schem, elektrischem, elektromechanischem oder magnetischem Wege er­ faßt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Maulöffnung (α) durch die Wegmeßeinrichtung (18, 22-24) in einer Endphase der Schließbewegung der Arbeitsbacken (4, 5) mit höherer Ortsauflösung erfaßt wird als in einer Anfangsphase der Schließbewegung der Arbeitsbacken (4, 5).

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortsauflösung in dieser Endphase der Schließbewegung der Arbeits­ backen (4, 5) ständig ansteigt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß bei jeweiligen Maulöffnungswerten (αi) gemessene Maulkräfte (Ki) mit Maulkraft-Grenzwerten (Gi) vergleichen werden, um bei Über- oder Unterschreiten der Maulkraft-Grenzwerte (Gi) ein Statussignal (Si) zu er­ zeugen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Status­ signale (Si) an aufeinanderfolgenden Maulöffnungswerten (αi) nur dann zur Erzeugung eines Fehlersignals (F) herangezogen werden, wenn die An­ zahl solcher aufeinanderfolgender Maulöffnungswerte (αi) eine vorbe­ stimmte Schwelle überschritten hat.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelle einstellbar ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß auf die Zange (1) auch eine mit der Wegmeßeinrichtung (18, 22-­ 24) und der Kraftmeßeinrichtung (16) verbundene elektrische Auswerte- und Signalausgabeeinrichtung (27) aufgesetzt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit der Wegmeßeinrichtung (18, 22-24) und der Kraftmeß­ einrichtung (16) eine elektrische Auswerte- und Signalausgabeeinrich­ tung (27) verbunden wird, die von der Zangen (1) getrennt angeordnet ist.

12. Wegmeßeinrichtung zur Erfassung einer Maulöffnung (α) des Zan­ genmauls (13) einer Zange (1), mit einem auf die Zange (1) aufsetzbaren Trägerkörper (18) und einer von diesem abstehenden Blattfeder (22), de­ ren Verbiegung durch ein mit ihr in Kontakt stehendes elektrisches Sen­ sorelement (22, 23) detektierbar ist, und die in die Zange (1) einführbar ist.

13. Wegmeßeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement ein auf der Blattfeder (22) angeordneter Deh­ nungsmeßstreifen (23) ist.

14. Wegmeßeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement ein zwischen Blattfeder (22) und Trägerkörper (18) liegendes piezoelektrisches Element (24) ist.

15. Wegmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (18) mit einem Klemmbügel (19) verschraubt ist, der eine Achse (21) der Zange (1) umgreifen kann.

16. Wegmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin eine auf den Trägerkörper (18) auf­ setzbare elektrische Signalverarbeitungs- und -ausgabeeinrichtung (27) aufweist.

17. Zange mit zwei zur Bildung eines Zangenmauls (13) relativ zueinan­ der bewegbaren Arbeitsbacken (4, 5), zwei relativ zueinander verschwenk­ baren Handgriffen (2, 3) sowie einer Antriebseinrichtung (8), die bei Ver­ schwenkung der Handgriffe (2, 3) eine Antriebsbewegung zum Antreiben der Arbeitsbacken (4, 5) ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß sie we­ nigstens eine auf ihre äußere Oberfläche aufgesetzte Wegmeßeinrichtung (18, 22-24) zum Erfassen einer Maulöffnung (α) des Zangenmauls (13) trägt.

18. Zange nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Weg­ meßeinrichtung (18, 22-24) nach einem der Ansprüche 12 bis 16 ausge­ bildet ist, und daß die Blattfeder (22) der Wegmeßeinrichtung zur Erfas­ sung der Bewegung eines Antriebselements (8) der Antriebseinrichtung von diesem Antriebselement (8) verbogen wird.

19. Zange nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das An­ triebselement (8) ein Arm eines Kniehebels (7-10) ist.