DE4036443C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Fertigungsüberwachung beim mechanisierten Abisolieren von elektrischen Leitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Fertigungsüberwachung beim mechanisierten Abisolieren von elektrischen Leitungen, wobei Isolierschichten auf den Leitungsadern mittels automatisch arbeitender Werkzeuge eingeschnitten und abgestreift werden. Daneben bezieht sich die Erfindung auch auf die zugehörige Vorrichtung, die aus einem Werkzeug mit wenigstens zwei einander gegenüberstehenden Abisoliermessern besteht.

Während bisher das Abisolieren von elektrischen Leitungen überwiegend manuell mit gleichzeitiger Kontrolle durch den Bearbeiter erfolgte, besteht in zunehmendem Maße das Bedürfnis, Abisoliervorgänge im Rahmen einer integrierten Fertigung automatisiert durchführen zu können. Hierzu werden zwischenzeitlich entsprechend ausgelegte Maschinen angeboten, bei denen beispielsweise drei Messer hintereinander im Abstand angeordnet sind, von denen das mittlere Messer als Trennmesser für die Leitung und die beiden äußeren als Abisoliermesser zum Aufschneiden der Isolierschichten arbeiten. Damit werden im Prinzip jeweils zwei Leitungsenden abisoliert, die dann weiterverarbeitet werden können, beispielsweise in einer Crimp-Station mit metallischen Anschlüssen kontaktiert werden.

Aus der DE 39 28 196 A1 ist eine Vorrichtung zum Durchschneiden der Isolierung und Abstreifen derselben von Leiterkerne unterschiedlichen Durchmessers enthaltenden Leiterstücken bekannt, bei der eine Arbeitsstation mit einer Anzahl von Schneidklingensätzen jeweils mit zum Durchschneiden der Isolierung eines Leiters von bestimmter Stärke ausgebildeten Schneidkantenprofilen vorhanden ist, welche jeweils wahlweise in Eingriff gebracht werden. Daneben ist aus der US 36 45 156 ein Detektor zur Erfassung des Einschneidens bei Maschinene zum Abtrennen elektrischer Leitungen bekannt, mit der die Berührung der Schneidmesser elektrisch überwacht wird. Mit beiden Anlagen soll insbesondere das Ablängen mit Durchschneiden von Leitungen automatisiert werden.

Es hat sich gezeigt, daß beim automatischen Abisolieren flexibler Leitungen, die beispielsweise mit PVC, Gummi oder anderen Isolierschichten isoliert sind, oft die Isolationen nur angeschnitten und nicht abgestreift werden oder daß in unerwünschtem Maße die metallischen Litzen teilweise selbst an- bzw. abgeschnitten werden. Dadurch werden in der nachfolgenden Crimp-Station fehlerhafte Verbindungen produziert, die aber meist wegen einer Teilkontaktierung beim Messen auf elektrischen Durchgang nicht selektiert werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben und eine zugehörige Vorrichtung zu schaffen, mit der eine Überwachung des Abisoliervorganges bei automatisch arbeitenden Abisoliermaschinen erfolgen kann.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zumindest beim Einschneidvorgang die Schneidkraft im Werkzeug erfaßt und als Kriterium für das Abisolieren und der Qualität des Abisoliervorganges ausgewertet wird. Insbesondere wird beim kompletten Abisoliervorgang aus Einschneiden und Abstreifen der Kraftverlauf als Funktion der Zeit und/oder des Weges des Werkzeuges erfaßt. Vorteilhafterweise kann dabei der Kraftverlauf des gesamten Abisoliervorgang mit einer Normkurve (Masterkennlinie) und vorgebbaren Toleranzwerten verglichen werden. Die Normkurve (Masterkennlinie) wird dabei aus einer vorgegebenen Anzahl von Einzelkennlinien korrekter Abisoliervorgänge gemittelt und mit gegebenenfalls variablen Toleranzbereichen abgespeichert.

Bei der zugehörigen Vorrichtung ist wenigstens ein Abisoliermesser als Federkörper ausgebildet, an dem wenigstens ein Dehnungsmeßstreifen angebracht ist, und sind Mittel zur Erfassung der Signale des Dehnungsmeßstreifens vorhanden. Vorteilhafterweise können beide gegenüberliegenden Abisoliermesser als Federkörper ausgebildet sein. Jedes Abisoliermesser ist dann in dem seiner Schneide zugewandten Bereich mit Schlitzen versehen. Vorzugsweise verlaufen dabei je zwei Schlitze senkrecht von der Schneide parallel bis in die Mitte des Messerträgers und begrenzen jeweils eine Federzunge.

Eine vorhandene Abisoliermaschine bekannter Technologie kann also in einfacher Weise dadurch ertüchtigt werden, daß die Abisoliermesser so geschlitzt werden, daß sich am Ober- und Untermesser jeweils eine Zunge bildet, die beim Einschneiden in die Isolierung einer Leitung und insbesondere beim Abziehen der angeschnittenen Isolation geringfügig ausfedert und nach dem Abziehen der Isolation wieder in die ursprüngliche Lage zurück­ kehrt. Durch die Anbringung von Dehnungsmeßstreifen (DMS) an der federnden Zone der Zunge ist eine Überwachung des Kräfte­ verlaufes über den Abziehweg möglich.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung eines Ausführungs­ beispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 in verschiedenen Teilschritten a, b und c die Be­ arbeitung einer elektrischen Leitung in Seitenan­ sicht,

Fig. 2 die dabei verwendete automatische Abisoliervorrichtung im Schnitt und

Fig. 3 u. Fig. 4 das dabei zur Fertigungsüberwachung verwendete Abiso­ liermesser in zwei zueinander senkrechten Ansichten.

In Fig. 1 ist eine elektrische Leitung 1 im einfachsten Fall als isolierte Leitungsader dargestellt, die aus einer oder mehreren metallischen Litzen 2 und einer die Litzen 2 umhüllen­ den Isolierschicht 3 besteht. Beim Verlegen derartiger Leitungen 1 muß üblicherweise ein Ende abisoliert und mit einem Kontakt­ element verbunden werden, was häufig durch einen Preßvorgang in entsprechend ausgebildete Laschen des Kontaktelementes (sog. Crimpen) erfolgt. Soll dieser Vorgang automatisiert erfolgen, ist zunächst ein korrektes Abisolieren erforderlich: Es muß ausgeschlossen werden, daß die Isolationsschicht 3 nur ange­ schnitten und dadurch nicht abgestreift wird oder daß die Litzen 2 an- bzw. eingeschnitten werden.

Im Rahmen einer flexiblen, bedarfsgerechten Fertigung werden üblicherweise die Leitungen von einem Endlosvorrat zunächst derart abgelängt, daß durch einen anschließenden Trennschnitt in der Mitte zwei passende Leitungsstücke entstehen. Dafür werden im doppelten Abisolierabstand vor dem Trennschnitt zwei Abisolierschnitte eingebracht, so daß nach dem Trennen durch gleichzeitiges Abziehen der Isolierstücke 3a bzw. 3b die beiden abisolierten Leitungen 1a bzw. 1b mit den freistehenden elek­ trischen Leitern 2a bzw. 2b zur Verfügung stehen. Dies ist im einzelnen bei Fig. 1 anhand der drei Teilfiguren verdeutlicht.

In Fig. 2 ist das eigentliche Schneidwerkzeug 10 einer Abiso­ liervorrichtung dargestellt: Es ist in Modulbauweise aufgebaut und besteht im wesentlichen aus jeweils separaten Tragelementen 11, 12 sowie 21, 22, die zusammen einander gegenüberstehend U-förmige Träger bilden. In den so gebildeten Trägern sind mittels genormter Distanzplatten 15 bzw. 25 drei Messeranord­ nungen symmetrisch im Abstand aufgebaut: Von den mittigen Trennmessern 50 und 60 ausgehend sind im Abisolierabstand zu beiden Seiten zwei identische Abisolieranordnungen jeweils aus zwei Messern 100 und 200 vorhanden.

Die Abisoliermesser 100 und 200 können als Form-Abisolier­ messer mit gegenüberliegenden halbkreisförmigen Schneidkon­ turen identisch ausgebildet sein. Zweckmäßigerweise ist eines der beiden Abisoliermesser 100 bzw. 200 auf einer Führungs­ platte mit entsprechender Ausnehmung aufgebracht, beispiels­ weise das Messer 200 auf der Platte 210, so daß das andere Messer 100 bei der Schneidbewegung eine Gegenführung hat.

Derartige Schneidwerkzeuge sind vom Stand der Technik bekannt und können in unterschiedlichster Form modifiziert sein. Insbe­ sondere sind auch andere Schneidkonturen, bspw. winkelig, mög­ lich. Wesentlich ist in jedem Fall, daß die Abisolierlänge jeweils ohne großen Aufwand verändert werden kann.

In Fig. 3 ist ein einzelnes Abisoliermesser 100 in der Drauf­ sicht dargestellt, woraus speziell die Kontur der halbkreisförmigen Schneide 101 deutlich wird. Rückseitig ist eine U-förmige Aussparung 102 zum Befestigen des Messers 100 an den oben beschriebenen Trägern vorhanden. In dieses bekannte Schneidmesser 100 sind von der Schneidseite ausgehend zwei parallele Schlitze 105 und 107 eingebracht, die im Schneidmes­ ser 100 blind in einer runden Ausnehmung 106 bzw. 108 enden. Durch eine derartige Schlitzung wird eine Zunge 109 gebildet, die bei Belastung ausfedert, ohne aber die Schneidfunktion zu beeinträchtigen. Im Federbereich, insbesondere zwischen den beiden runden Ausnehmungen 106 und 108, ist ein Dehnungsmeß­ streifen (DMS) 110 angebracht, mit dem die Auslenkung der Zunge 109 und damit unmittelbar der Kraftverlauf beim Schneidvorgang erfaßt werden kann.

Das Meßsignal des DMS 110 wird mittels Leitungen 111 und 112 weggeführt und gelangt zwecks Auswertung in ein Überwachungs­ gerät 150. Das nur schematisch angedeutete Überwachungsgerät ist als Fertigungsparameter-Überwachungsgerät ausgelegt und an sich vom Stand der Technik bekannt. Mittels eines solchen Gerätes kann der Verlauf von bestimmten Meßgrößen in Abhängig­ keit von anderen Variablen, beispielsweise der Zeit und/oder dem Weg, erfaßt und mit gespeicherten Kurven verglichen werden, wobei bei bestimmten Abweichungen von einer aus einer Vielzahl von Einzelkennlinien gemittelten Normkurve, die als sogenannte Masterkennlinie bezeichnet wird, beispielsweise über bestimmte Toleranzwerte hinaus, Fehlersignale gegeben werden.

Es hat sich gezeigt, daß es sinnvoll ist, beide Formmesser 100 bzw. 200 beidseitig unmittelbar neben der Leiterkontur, d. h. der halbrundförmigen Schneide 101, einzuschlitzen. Damit ist sowohl am Untermesser als auch am Obermesser eine Zunge 109 ge­ bildet. Es wurde festgestellt, daß durch die Zugkräfte beim Abreißen und Herunterziehen der durch die Abisoliermesser 100 bzw. 200 angeschnittenen Isolationsschicht 3a bzw. 3b der Lei­ tung 1 die Zungen 109 um wenige µm gegenüber dem übrigen Abiso­ liermesser 100 bzw. 200 in Zugrichtung des Abisoliervorganges elastisch ausgelenkt werden. Nach Beendigung des Abisolier­ vorganges federn die Zungen 109 in die ursprüngliche Lage zu­ rück. Zur Abtastung der Zungenauslenkungen genügt pro Zunge 109 je ein Dehnungsmeßstreifen 110, der eine der Bewegung der Zunge 109 proportionale Widerstandsänderung erzeugt.

Sofern beide Messer 100 und 200 mit gleichartigen Dehnungsmeß­ streifen 110 komplettiert sind, können beide DMS mit Ergän­ zungswiderständen zu einer Brückenschaltung zusammengeschaltet werden, so daß in einfacher Weise unmittelbar die Zugkraft beim Abisolieren ermittelt und/oder angezeigt werden kann. Wegen des unterschiedlichen Kraftverlaufes beim Einschneiden und beim Abreißen sowie Abziehen einer Isolationshülse 3a bzw. 3b ist es aber vorteilhaft, den Kräfteverlauf über den gesamten Abziehweg zu messen. Es entstehen somit Kraft-/Weg-Kennlinien, mit denen der Abziehvorgang vom Augenblick des Einschnittes einer Iso­ lation bis zum völligen Abzug kontrollierbar ist.

Mittels des oben bereits erwähnten Fertigungsparameter-Über­ wachungsgerätes werden jeweils beim Einrichten einer Abiso­ liermaschine für eine bestimmte Ader eine repräsentative Anzahl derartiger Kraft-/Weg-Kennlinien von "Gut"-Abisoliervorgängen aufgenommen und abgespeichert und daraus die Masterkennlinie erzeugt. Mit dieser Masterkennlinie werden nun alle weiteren Abisoliervorgänge verglichen. Die Auswertung und/oder Anzeige der Meßergebnisse erfolgt dabei mittels eines in das Über­ wachungsgerät 150 integrierten Single-Chip-Prozessors oder separaten Personalcomputers (PC).

Wegen der zu erwartenden Schwankungen der gemessenen Kennlinien infolge exemplarischer Kräftestreuungen beim Abziehen der Iso­ lierung von ein und derselben Ader wird der Masterkennlinie für die Auswertung eine positive und negative Toleranzgrenze zu­ geordnet. Die somit gebildeten Toleranzbereiche können variabel sein und an die jeweiligen Randbedingungen angepaßt werden. Unerwünschte Falschaussagen werden somit weitgehend unter­ drückt.

Claims (11)

1. Verfahren zur Fertigungsüberwachung beim mechanisierten Abisolieren von elektrischen Leitungen, wobei Isolierschichten auf den Leitungsadern mittels automatisch arbeitender Werkzeuge eingeschnitten und abgestreift werden, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest beim Einschneidvorgang die Schneidkraft im Werkzeug erfaßt und daß die Schneidkraft als Kriterium für einen Abisoliervorgang und gegebenenfalls für die Qualität des Abisolierens ausgewertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim kompletten Abisoliervorgang aus Einschneiden und Abstreifen der Kraftverlauf als Funktion der Zeit und/oder des Weges des Werkzeuges erfaßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftverlauf während des gesamten Abisoliervorganges mit einer Normkurve (Masterkennlinie) und vorgebbaren Toleranzwerten ver­ glichen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Normkurve (Masterkennlinie) aus einer vorgegebenen Anzahl von Einzelkennlinien korrekter Abisoliervorgänge gemittelt und mit gegebenenfalls variablen Toleranzbereichen abgespeichert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abisoliervorgang in diskreten Schritten erfaßt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 5, die aus einem Werkzeug mit wenigstens zwei gegenüberstehenden Abisoliermessern besteht, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Abisoliermesser (100) als Federkörper ausgebildet ist, an dem wenigstens ein Dehnungsmeßstreifen (110) angebracht ist, und daß Mittel (111, 112, 150) zur Erfassung der Signale des Dehnungsmeßstreifens (110) vorhanden sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei zwei Abisoliermesser vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß beide gegenüberliegenden Abisoliermesser (100, 200) des Schneidwerkzeuges (10) als Federkörper ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Abiso­ liermesser (100) in dem seiner Schneide (101) zugewandten Bereich mit Schlitzen (105, 107) versehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schlitze (105, 107) senkrecht von der Schneide (101) para­ lell bis in die Mitte des Messerkörpers (100) verlaufen und eine Federzunge (109) begrenzen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den beiden Abisoliermessern (100, 200) unsymmetrische Schlitzungen vorhanden sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Zuordnung eines Single-Chip-Prozessors oder eines Personal-Computers als Über­ wachungseinrichtung (150) zur Auswertung und/oder Anzeige der Meßergebnisse.