DE4038658C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vor­ richtung zum Ancrimpen elektrischer Anschlüsse, die eine Einrichtung zum Messen der dadurch auf die Anschlüsse ausgeübten Crimpkraft aufweist.

In der DE-A-37 37 924 ist eine Vorrichtung zum Crimpen eines elektrischen Anschlusses an einen Draht offenbart, mit einem Crimpstempel, einer Crimpauflage, einer Ein­ richtung zum antriebsmäßigen Bewegen des Stempels durch Arbeitszyklen, deren jeder einen Arbeitshub in Richtung auf die Auflage zum Crimpen eines darauf befindlichen Anschlusses an einen Draht sowie einen Rückkehrhub in Richtung von der Auflage weg umfaßt; und mit einer unterhalb der Auflage angeordneten Kraftmeßzelle zum Messen der während eines jeden Arbeitszyklus auf den Anschluß ausgeübten Crimpkraft.

Bei dieser bekannten Vorrichtung ist die Auflage mit einem Rahmen der Vorrichtung derart verbunden, daß sie unter der Crimpkraft geringfügig nach unten bewegbar ist, um dadurch die gesamte Crimpkraft durch einen Zapfen auf die Kraftmeßzelle zu übertragen, der sich in direktem Kontakt sowohl mit der Auflage als auch der Kraftmeßzelle befindet und in dem Rahmen geführt ist.

Wie im folgenden noch ausführlich erläutert wird, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Einrichtung zum exakten Überwachen der Qualität der Crimpverbindung zwischen dem Anschluß und dem Draht ausgestattet, und zu diesem Zweck muß die Crimpkraft während ihrer ge­ samten Ausübung auf den Anschluß exakt und inkrementell gemessen werden, wobei die Kraftmeßzelle optimalerweise in Form eines Piezokristalls vorliegt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung zeichnet sich eine Crimpvorrichtung dadurch aus, daß die Kraftmeßzelle bzw. Belastungsmeßzelle, bei der es sich vorzugsweise um einen Piezokristall handelt, satt anliegend in einer Öffnung in einer massiven Metallkonstruktion, auf der die Auflage bzw. der Amboß angebracht ist, aufgenommen ist und von der Metallkonstruktion voll­ ständig umschlossen ist, so daß die Kraftmeßzelle einem vorbestimmten Bereich der Crimpkraft ausgesetzt ist.

Dieser Bereich der Crimpkraft läßt sich somit derart vorbestimmen, daß ein Brechen der Kraftmeßzelle unter der Crimpkraft vermieden wird, so daß die Kraftmeß­ zelle ausschließlich im Hinblick auf ihre Kraft­ messungseigenschaften ausgewählt werden kann.

Die massive Metallkonstruktion kann herkömmliche Crimpvorrichtungsteile umfassen, so daß keine nur für diesen Zweck bestimmte Konstruktion der Auflage oder der Einrichtung, mit der die Crimpkraft auf die Kraft­ meßzelle übertragen wird, erforderlich ist.

Zu diesem Zweck kann die massive Metallkonstruktion ein herkömmliches Pressenfußgestell zum Tragen einer Anschlußanbringeinrichtung für elektrische Anschlüsse mittels einer herkömmlichen Anbringeinrichtungs- Befestigungsplatte aufweisen, die eine Einrichtung zum daran Befestigen der Basisplatte der Anbringein­ richtung besitzt. Zweckdienlicherweise ist die Anbring­ einrichtungs-Befestigungsplatte mit einer Ausnehmung zum Aufnehmen der Kraftmeßzelle ausgebildet.

Die Kraftmeßzelle kann in der Ausnehmung mittels einer Befestigungsschraube befestigt sein, die einen mit der Bodenfläche der Befestigungsplatte bündigen Schraubenkopf besitzt, wobei die Kraftmeßzelle an einem den Schraubenkopf umgebenden Klemmring gehaltert ist und die Unterseite des Klemmrings mit der Boden­ seite der Befestigungsplatte bündig ist.

Der Schraubenkopf kann kegelstumpfförmig ausgebildet sein und in einer durch den Klemmring definierten, kegelstumpfförmigen Ausnehmung aufgenommen sein.

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 zeigt

Fig. 1 eine isometrische Ansicht einer elektronisch gesteuerten Crimppresse, die eine durch eine exzentrische Anordnung antriebsmäßig bewegte, gleitend verschiebbare Ramme aufweist;

Fig. 2 eine von unten gesehene Draufsicht auf eine Befestigungsplatte der Presse zum Befestigen einer Anbringeinrichtung für elektrische Anschlüsse an dieser;

Fig. 3 eine schematische isometrische Ansicht der Anschlußanbringeinrichtung;

Fig. 4 eine vergrößerte, fragmentarische, schematische Frontansicht unter Darstellung der an der Presse montierten Anbringeinrichtung sowie eines elektrischen Anschlusses vor dem Ancrimpen desselben an einen isolierten Draht mittels der Anbringeinrichtung, wobei die Befestigungs­ platte in einer Schnittansicht entlang der Linie 4-4 der Fig. 2 gezeigt ist;

Fig. 5 eine Ansicht entlang der Linie 5-5 der Fig. 4;

Fig. 6 eine aus einer im Schnitt dargestellten Photographie erstellte, vergrößerte Querschnitts­ ansicht durch eine Drahtcrimphülse des An­ schlusses, wenn die Hülse korrekt auf den Draht gecrimpt ist;

Fig. 7 eine vergrößerte fragmentarische Draufsicht unter Darstellung des Anschlusses, wenn dieser auf den Draht gecrimpt ist;

Fig. 8 ein theoretisches Diagramm zur Veranschau­ lichung der Messung der durch die Anbringein­ richtung auf den Anschluß ausgeübten, tat­ sächlichen Crimpkraft mittels eines Inkrement­ codierers und einer Kraftmeßzelle;

Fig. 9 ein theoretisches Diagramm unter Veranschau­ lichung der Einrichtung zum Vergleich dreier Aspekte der gemessenen tatsächlichen Crimp­ kraft mit einer idealen Crimpkraft-Hüllkurve;

Fig. 10 ein theoretisches Diagramm unter Veranschau­ lichung der Einrichtung zur Bestimmung der zulässigen Schwellenwerte der drei Aspekte der gemessenen tatsächlichen Crimpkraft im Ver­ gleich mit entsprechenden Werten der idealen Crimpkraft-Hüllkurve;

Fig. 11 bis 15 graphische Darstellungen zur Veran­ schaulichung exemplarischer Vergleiche zwi­ schen der idealen Crimpkraft-Hüllkurve und den tatsächlichen Crimpkraft-Hüllkurven, die durch die Messung erzeugt werden, wobei jeweils verschiedene Fehler in den Crimpvorgängen aufgetreten sind; und

Fig. 16 ein schematisches Blockdiagramm einer elektro­ nischen Schaltungsanordnung zum Bewerkstelligen der Vergleiche und zum Steuern der Presse nach Maßgabe der Vergleichsergebnisse.

Wie in den Fig. 1, 2 und 4 gezeigt ist, besitzt eine elektronisch gesteuerte Crimppresse 2 einen Metallguß­ rahmen 4 mit einem allgemein rechteckigen Rahmenantriebs­ gehäuse 6, einem damit einstückig ausgebildeten Fuß­ gestell 8 und einer Anbringeinrichtungs-Befestigungs­ platte 10, die an dem Fußgestell 8 mittels Befestigungs­ gliedern 9 befestigt ist, welche durch Löcher 12 in der Platte 10 hindurchgeführt sind. Eine rotierende An­ schlußstreifenvorratsspule 14, die in Fig. 1 fragmen­ tarisch dargestellt ist, ist an einer vertikalen Stange 16 an der Presse gehaltert und besitzt einen um die Spule gewickelten Streifen S (Fig. 3 und 4) elektrischer Anschlüsse T, die durch Trägerstreifen CS miteinander verbunden sind. Auf seiner einen Seite besitzt das Gehäuse 6 ein Bedienungsfeld 20 zur Ver­ wendung beim Betrieb der Presse 2 mittels einer Steuer­ schaltung 122, die in Fig. 17 gezeigt ist. Eine gleitend verschiebbare Ramme 22 ist zur Ausführung einer vertikalen Gleitbewegung im vorderen Teil des Gehäuses 6 angeordnet und durch ein Untersetzungs­ getriebe 24 mit einem dreiphasigen, kommutatorlosen, wartungsfreien, elektrischen Gleichstrom-Synchron­ antriebsmotor 26 in dem Gehäuse 6 verbunden. Der Motor 26 besitzt eine Ausgangswelle 28, wobei mit dem einen Ende derselben ein an dem Motor 26 fest­ gelegter Inkrement-Codierer 30 verbunden ist, während das andere Ende der Welle 28 mit dem Getriebe 24 ver­ bunden ist.

Die Anbringeinrichtungs-Befestigungsplatte 10 besitzt seitliche Kerben 32, in denen Anbringeinrichtungs- Befestigungsansätze 34 befestigt sind, wie dies in Fig. 1 und 4 gezeigt ist. An dem unteren Ende der gleitend verschiebbaren Ramme 22 ist ein Adapter 40 angebracht, der ein Paar nach innen gebogener Klauen 41 zum lösbaren Befestigen der Ramme 22 an einem komplementären Adapterkopf 42 der Anbringeinrichtungs­ ramme 43 einer Anschlußanbringeinrichtung 44 für elektrische Anschlüsse (Fig. 3 bis 5) besitzt, wobei die Ramme 43 zur Ausführung einer in vertikaler Richtung erfolgenden, hin- und hergehenden Bewegung in einem Rammengehäuse 46 der Anbringeinrichtung 44 gleitend verschiebbar angebracht ist. Die Ramme 43 endet an ihrem oberen Ende in dem Adapterkopf 42 und an ihrem unteren Ende in einer Crimpstempelanordnung 48, die in der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Weise einen Isolierungshülsen-Crimpstempel 49 aufweist, hinter dem sich ein Drahthülsen-Crimpstempel 50 be­ findet. Die Anbringeinrichtung 44 besitzt eine Anschlußstreifenfördervorrichtung 52 mit einem Förder­ finger 53, der in einer horizontalen Hin- und Herbe­ wegung mittels einer pneumatischen Antriebseinheit 54 angetrieben wird, um den Streifen S entlang einer Förderbahn 56 von der Spule 14 weg in Richtung auf eine Anschlußcrimpauflage 58 auf der oberen Ober­ fläche 59 einer Anbringeinrichtungs-Basisplatte 60 zu ziehen, die mittels der Ansätze 34 an der Be­ festigungsplatte 10 befestigt ist, wobei sich die Bodenfläche 61 der Basisplatte 60 in flächigem Kontakt mit der oberen Oberfläche 63 der Befestigungs­ platte 10 befindet.

Der Adapterkopf 42 liegt in Form eines Radialflansches vor, der an einer vertikalen Achse 62 angebracht ist. Gemäß der Lehre der US-A-31 84 950, die durch Bezug­ nahme zum Bestandteil der vorliegenden Erfindung gemacht wird, sind eine erste kalibrierte Scheibe 64 zur Verwendung beim Einstellen der Crimphöhe des Stempels 50 und eine zweite kalibrierte Scheibe 66 zum Einstellen der Crimphöhe des Stempels 49 in um die Achse 62 drehbarer Weise angebracht, d. h. die Scheiben 64 und 66 dienen zum Einstellen der Schließ­ höhe der jeweiligen Stempel. Die Scheibe 64 besitzt in der in Fig. 3 gezeigten Weise auf ihrer Oberseite einen Ring von Anlageflächen 68, die sich um die Achse 62 herum erstrecken, wobei die Anlageflächen 68 unterschiedliche Höhen besitzen und selektiv mit den Unterseiten der Klauen 41 in Eingriff bringbar sind, wenn der Adapterkopf 42 dazwischen positioniert ist, um die Rammen 22 und 43 miteinander zu koppeln, um dadurch die Distanz zwischen den Rammen und somit die wirksame Länge des Stempels 50 einzustellen. Die Scheibe 66 besitzt an ihrer Unterseite einen Ring von Anlageflächen 70, die sich selektiv zwischen der Scheibe 66 und dem oberen Ende des Stempels 49 an­ ordnen lassen, um dessen wirksame Länge zu wählen. Die Ramme 22 ist an dem Gehäuse 6 mittels Walzen- oder Kugellagern 72 angebracht. Wie in gestrichelten Linien in Fig. 1 dargestellt ist, ist die Ramme 22 mit einer horizontalen, geradlinigen Führungsbahn 74 ausgebildet, die nur zu ihrer Rückseite hin offen ist und eine exzentrische Anordnung bzw. Exzenteranordnung 76 aufnimmt, die einen Wellenstummel 78 beinhaltet, der zur Ausführung einer Rotationsbewegung um seine eigene Achse in einem Walzen-Lagerring 80 montiert ist, der wiederum in einer Walze 82 montiert ist. Der Wellenstummel 78 ist an einer Ausgangswelle 83 exzentrisch angebracht, die über das Untersetzungs­ getriebe in dem Getriebekasten 24 durch den Motor 26 rotationsmäßig antreibbar ist. Der Motor 26 besitzt eine Steuerschaltung zur Sicherstellung, daß bei jeder Betätigung des Motors 26 mittels eines Schalters auf dem Bedienungsfeld 20 der Motor die Welle 83 nur um eine einzige Umdrehung antriebsmäßig bewegt. Auf jede Umdrehung der Welle 83 folgend werden die Pressenramme 22 und somit die Anbringeinrichtungsramme 43 in einem nach unten gehenden Arbeitshub und einem nach oben gehenden Rückkehrhub antriebsmäßig bewegt, wobei der Exzentrizität der Welle 83 durch die Bewegung der Walze 82 entlang der Führungsbahn 74 Rechnung getragen wird.

Der Stempel 49 besitzt voneinander beabstandete Schenkel 84, die von bogenförmig gekrümmten Form­ gebungsflächen 86 aus divergieren, welche in einem zentralen Gipfelpunkt 88 zusammenlaufen, und der Stempel 50 besitzt ein Paar voneinander beabstandeter Schenkel 90, die von einem Paar bogenförmig gekrümmter Formgebungsflächen 92 aus divergieren, welche in einem zentralen Gipfelpunkt 94 zusammentreffen.

Jeder Anschluß T besitzt eine offene, im Querschnitt U-förmige Isolierungscrimphülse IB und eine etwas niedrigere und längere, im Querschnitt U-förmige, offene Drahtcrimphülse WB. Vor jedem Arbeitshub der Rampe 43 wird der Endbereich eines isolierten elek­ trischen Drahts W, dessen Isolierung E zur Freilegung einer kurzen Länge der mehradrigen Metallseele C des Drahts W in der in Fig. 5 gezeigten Weise entfernt worden ist, zwischen den in Förderrichtung ersten Anschluß T auf der Auflage 58 sowie die Stempel 49 und 50 eingeführt, wobei sich die Pressenramme 22 in ihrer angehobenen, oberen Totpunkt-Position befindet. Zum Ende des nach unten gehenden Arbeitshubs der Ramme 22 hin krümmen die Formgebungsflächen 86 des Stempels 49 die nach oben stehenden Zungen der Isolierungscrimp­ hülse IB um die Isolierung I des Drahts W und treiben die Zungenden in die Isolierung hinein, während die Formgebungsflächen 92 des Stempels 50 die nach oben stehenden Zungen der Drahtcrimphülse WB um die Seele C krümmen sowie die Zungen um die Seele C herumlegen, wie dies in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist. Die durch den Stempel 50 auf die Hülse WB ausgeübte Crimpkraft beträgt normalerweise in etwa bis zu zwei Tonnen bei Spitzenbelastung, so daß die Hülse WB und die Seele C kaltgeschmiedet werden, um eine integrale Masse der Adern SC der Seele C zu bilden, die die gecrimpte Drahthülse WB in der in Fig. 6 gezeigten Weise lücken­ los ausfüllt, wobei Fig. 6 eine ideale Crimpverbindung zwischen der Hülse WB und der Seele C zeigt. Während des Crimpvorgangs wird der in Förderrichtung vorderste Anschluß T von den Trägerstreifen CS mittels nicht gezeigter Abscherelemente abgeschert, die der Stempel­ anordnung 48 und der Auflage 58 zugeordnet sind, wobei das auf diese Weise entstehende Abfallmaterial durch eine Abfallrutsche 95 entfernt wird.

Es ist aus vielerlei Gründen möglich, daß keine wirksame Crimpverbindung zwischen dem Draht W und dem Anschluß T erzielt wird. Die Isolierung I kann möglicherweise nicht vollständig von der Seele C entfernt worden sein oder aber überhaupt nicht von dieser entfernt worden sein, was dazu führt, daß Isolierung in einem größeren oder kleineren Ausmaß innerhalb der gecrimpten Drahthülse WB vorhanden ist, wodurch die Integrität der elektrischen Verbindung zwischen der Seele und dem Anschluß beeinträchtigt wird und die Isolierung bei Verwendung des Anschlusses 10 allmählich herausgedrückt wird, so daß sich in der Crimpverbindung Lücken bzw. Leerräume entwickeln, wodurch Feuchtigkeit oder Schmutz eindringen kann und außerdem ein Lösen der Verbindung verursacht wird.

Möglicherweise fehlen in der Crimpverbindung Adern SC der Seele C, da diese während des Abisoliervorgangs abgebrochen worden sind oder infolge eines inkorrekten Einführvorgangs der Seele in die Drahtcrimphülse gespreizt worden sind. Das Fehlen von mehr als einem Teil der Adern, und zwar von mehr als einem Draht im Fall eines siebenadrigen Drahts, in der Drahtcrimphülse, führt dazu, daß die Crimp­ verbindung unerwünscht lose ist und/oder eine uner­ wünscht geringe Leitfähigkeit aufweist.

Außerdem kann die Einstellung der Scheibe 64 oder der Scheibe 66 im Hinblick auf die Stärke des Drahts W inkorrekt sein, so daß die Drahtcrimphülse und/oder die Isolierungscrimphülse je nachdem zu stark oder zu schwach zusammengedrückt werden kann, wobei eine zu geringe Kompression zu einer losen Verbindung führt und eine zu starke Kompression zu einer Beschädigung der Adern der Drahtseele führt.

Das korrekte Ancrimpen eines Anschlusses T kann auch durch Verschleiß des Stempels oder der Auflage oder auch dadurch beeinträchtigt werden, daß der Anschluß T und der Draht W nicht miteinander kompatible Größen aufweisen.

Obwohl die vorstehend erläuterten Fehler in manchen Fällen durch Messen des Spitzenwerts der Crimpkraft sowie durch Vergleichen desselben mit einem korrekten Bezugsspitzenwert dieser Kraft detektiert werden können, werden nicht alle dieser Fehler, und zwar ins­ besondere wenn mehrere dieser Fehler gleichzeitig auftreten, notwendigerweise zu einer Veränderung des Spitzenwerts der Crimpkraft in einem beträcht­ lichen Ausmaß führen, und dies kann z. B. dort gut möglich sein, wo einer der Fehler zu einer Erhöhung des Spitzenwerts der Crimpkraft führt und ein anderer Fehler zu einer Reduzierung derselben führt. Aus diesem Grund sollte nicht nur der Spitzenwert der Crimpkraft für Fehlererkennungszwecke gemessen werden, sondern man sollte auch ihre inkrementellen Werte bzw. Zuwachswerte bei fortschreitendem Crimpvorgang und/oder die von der Stempelanordnung geleistete Gesamtarbeit messen.

Zum kontinuierlichen Messen eines vorbestimmten Bereichs der Crimpkraft in kontinuierlicher Weise während jedes Crimpvorgangs ist eine Kraftmeßzelle bzw. Belastungsmeßzelle 96, bei der es sich vorzugsweise um einen Piezokristall handelt, satt anliegend in einer Öffnung 98 in der Anbringeinrichtungs-Befesti­ gungsplatte 10 aufgenommen, wie dies am besten in Fig. 4 zu sehen ist, und zwar derart, daß die Kraft­ meßzelle bei an der Befestigungsplatte 10 montierter Anbringeinrichtung 44 direkt unter der Auflage 58 angeordnet ist. Die Kraftmeßzelle 96 ist in der Öffnung 98 mittels einer Befestigungsschraube 100 befestigt, wobei die untere Oberfläche des Kopfes 102 der Befestigungsschraube mit der unteren Oberfläche eines Klemmrings 104 bündig ist, wobei letztere Oberfläche wiederum mit der unteren Oberfläche 106 der Befestigungsplatte 10 bündig ist, wobei die Teile zu diesem Zweck exakt bearbeitet sind. Der Schrauben­ kopf 102, der kegelstumpfförmig ausgebildet ist und in einer kegelstumpfförmigen zentralen Öffnung 103 in dem Klemmring 104 satt anliegend aufgenommen ist, ist mit einer zentralen sechseckigen Aussparung zur Aufnahme einer Schraubendreherklinge ausgebildet. Zur effektiven Kraftübertragung ist die Befestigungs­ platte 10 an dem Fußgestell 8 derart befestigt, daß zwischen der unteren Oberfläche des Rings 104 und der oberen Oberfläche 100 des Fußgestells 8 kein Abstand vorhanden ist. Das Fußgestell 8, die Be­ festigungsplatte 10 und die Basisplatte 60 schaffen somit eine die Kraftmeßzelle 96 umschließende, massive Metallkonstruktion. Die Kraftmeßzelle 96 ist mit einer abgeschirmten Ausgangsleitung 112 verbunden, die sich durch eine Nut 114 in der unteren Oberfläche 106 der Befestigungsplatte 110 hindurch erstreckt, wie dies in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist.

Der Ausgangswert der Kraftmeßzelle 96, die nur einen Teil der Crimpkraft mißt, ist proportional zu der Crimp­ kraft in ihrer auf den Anschluß T während jedes Crimp­ vorgangs ausgeübten Form, und zwar während des Endbe­ reichs des nach unten gehenden Arbeitshubs der Ramme 22 und während des Anfangsteils des Rammenrückkehrhubs. Der Ausgangswert des von der Welle 28 des Motors 26 angetriebenen Codierers 30 ist proportional zu der winkelmäßigen Position des Wellenstummels 78 um die Achse der Ausgangswelle 83 und somit proportional zu der vertikalen Position der Ramme 22 und der Stempel­ anordnung 48.

Das theoretische Diagramm der Fig. 8 zeigt die Art und Weise, in der der Inkrement-Codierer 30 mit der Kraftmeß­ zelle 96 zur Erzeugung einer Hüllkurve EA der tatsäch­ lichen Crimpkraft zusammenwirkt, und zwar durch Auftragen der durch die Stempelanordnung 48 auf einen auf der Auf­ lage 58 befindlichen Anschluß T ausgeübten tatsächlichen Crimpkraft F gegen die Winkelposition AP des Wellenstum­ mels 78. Die Hüllkurve EA, die von den Zuwachswerten IV der Kraft F abgeleitet wird, wird innerhalb eines Meß­ fensters MW über einen Bereich von ca. 45° beidseits der unteren Totpunkt-Position (180°) der Ramme 22 erzeugt, d. h. in denjenigen winkelmäßigen Positionen der Welle 78, während derer sich die Stempelanordnung 48 mit dem An­ schluß T in Berührung befindet, wobei der Spitzenwert PV der Kraft F wenigstens in der Nähe der unteren Totpunkt-Position der Ramme 22 erreicht wird. Der durch die Hüllkurve EA im Inneren derselben definierte, schraf­ fierte Raum TW ist proportional zu der von der Stempelan­ ordnung 48 ausgeführten Gesamtarbeit.

Wie in dem theoretischen Diagramm gemäß Fig. 9 gezeigt ist, sind die Ausgangsleitung 112 der Kraftmeßzelle 96 und die Ausgangsleitung 113 des Codierers 30 mit einem Abtast- und Haltekreis S + H verbunden, der Signale abtastet und hält, welche die Inkremente der Kraft F und die winkelmäßigen Positionen AP der Welle 78 dar­ stellen, so daß eine komplette Hüllkurve EA in die Schaltung S + H eingegeben wird. Die Bedienungsperson gibt eine ideale Bezugscrimpkraft-Hüllkurve EI in einen Idealhüllkurvenspeicher EIM ein, wobei man diese Hüll­ kurve EI erhält unter Verwendung einer in einem optimalen Zustand befindlichen Anbringeinrichtung 44 zusammen mit einer Stempelanordnung 48 und einer Auf­ lage 58, die sich ebenfalls in einem optimalen Zustand befinden, zum Ancrimpen von mehreren, ebenfalls in optimalem Zustand befindlichen Anschlüssen T, wobei es sich bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel um acht Anschlüsse handelt, an Drähte W mit der für die Anschlüsse korrekten Stärke, wobei die Endbereiche der Drähte in korrekter Weise abisoliert sind; dies dient zur Schaffung der jeweiligen Hüllkurven EA mit Hilfe eines Inkrement-Codierers und einer Kraftmeßzelle, wie dies vorstehend beschrieben wurde. Die Crimpver­ bindungen zwischen den Drähten und den Anschlüssen werden dann inspiziert, um sicherzustellen, daß keine der Verbindungen zwischen den Drähten und den Anschlüssen fehlerhaft ist. Wenn alle Verbindungen in Ordnung sind, wird dann das Mittel aus den acht Hüllkurven EA ge­ bildet und in den Speicher EIM als ideale Hüllkurve EI eingegeben. Die Ausgänge 115 bzw. 117 der Abtast- und Halteschaltung S + H und des Speichers EIM sind durch einen Analog-Digital-Wandler A/D mit einem dreiteiligen Komparator TPC verbunden, der einen ersten Teil IC zum Vergleichen der Inkrementwerte EV der tatsächlichen Crimpkraft F mit denen der idealen Hüll­ kurve EI, einen zweiten Teil PC zum Vergleichen des Spitzenwerts PV der tatsächlichen Crimpkraft F mit dem der idealen Hüllkurve EI und einen dritten Teil TC zum Vergleichen der Gesamtarbeit TW, nämlich der Fläche innerhalb der Hüllkurve EA, mit der der idealen Hüllkurve EI aufweist. Der in dem Komparatorteil IC ausgeführte Vergleich wird an einen Ausgang 116 desselben gelegt, der durch den Komparatorteil PC ausgeführte Vergleich wird an einen Ausgang 118 desselben gelegt, und der durch den Komparatorteil TC ausgeführte Ver­ gleich wird an einen Ausgang 120 desselben gelegt.

Wie in dem theoretischen Diagramm der Fig. 10 dargestellt ist, sind die Ausgänge bzw. Ausgangsleitungen 116, 118 und 120 des Komparators TPC mit einem Hauptmikropro­ zessor MP der Presse 2 verbunden, der Verknüpfungs- bzw. Gate-Einrichtungen G1 bis G3 aufweist, die den Komparatorteilen IC, PC bzw. TC zugeordnet sind, wobei jede dieser Gate-Einrichtungen ein Auswertungsfenster EW definiert, das obere und untere Schwellenwerte für die von den jeweiligen Komparatorteilen emittierten, digitalen Signale definiert. Wenn ein vorbestimmter Prozentteil, z. B. 5% oder 10%, der an dem Ausgang 116 des Komparatorteils IC anliegenden Signale jenseits des oberen oder des unteren Schwellenwerts der Gate- Einrichtung G1 in bezug auf einen Arbeitszyklus der Presse 2 liegt, schickt der Mikroprozessor MP ein Fehlersignal FS an eine digitale Motorantriebs­ steuerungs-Logikschaltung CDL der Presse 2 und gibt dieser Schaltung den Befehl zum Außerbetriebsetzen des Motors 26, so daß die Presse 2 nicht mehr betätigt werden kann, bis sie anschließend an eine Unter­ suchung des das Fehlersignal FS verursachenden Fehlers reaktiviert worden ist. Wenn der Prozentsatz der auf der Ausgangsleitung 116 vorhandenen Signale, die zwischen dem oberen und dem unteren Schwellenwert der Gate-Einrichtung G1 liegen und damit dessen Fenster EW passieren können, einen vorbestimmten Prozentsatz, z. B. 90% oder 95%, übersteigt, gibt der Mikroprozessor MP ein Erfolgssignal SS an ein Anzeigefeld DS auf dem Bedienungsfeld 20 der Presse 2 und gibt damit den Befehl zur Anzeige, daß der Crimpvorgang erfolgreich ausgeführt worden ist. Der Komparatorteil IC vergleicht die gesamte Form der tatsächlichen Hüllkurve EA mit der der idealen Hüllkurve EI, und zwar Punkt für Punkt, wobei die Anzahl dieser Punkte z. B. 110 Punkte be­ tragen kann.

Wenn der Spitzenwert PV der tatsächlichen Hüllkurve EA in dem durch den Komparatorteil PC aus­ geführten Vergleich mit dem Spitzenwert der idealen Hüllkurve EI entweder über dem oberen oder unter dem unteren Schwellenwert der Gate-Einrichtung G2 liegt, leitet der Mikroprozessor MP das Fehlersignal FS an die Steuerschaltung CDL. Der Mikroprozessor führt das Erfolgssignal SS dann dem Anzeigefeld DS zu, wenn der Spitzenwert innerhalb des Fensters EW der Gate-Ein­ richtung G2 liegt.

Wenn die innerhalb der tatsächlichen Hüllkurve EA definierte Fläche, d. h. die Gesamtarbeit TW, in dem durch den Komparatorteil TC ausgeführten Vergleich mit der durch die ideale Hüllkurve EI definierten Fläche TW eine Differenz von mehr als einem vorbe­ stimmten Prozentsatz ergibt, z. B. von 5% oder 10%, so daß das auf der Ausgangsleitung 120 anliegende Signal jenseits des durch das Fenster EW der Gate- Einrichtung G3 definierten, oberen oder unteren Schwellenwerts liegt, liefert der Mikroprozessor MP das Fehlersignal FS an die Steuerschaltung CDL. Wenn jedoch das auf der Ausgangsleitung 120 anliegende Signal innerhalb des Fensters EW der Gate-Einrichtung G3 liegt, führt der Mikroprozessor MP das Erfolgssignal SS dem Anzeigefeld DS zu.

Die Steuerschaltung CDL wird für den Fall, daß sie ein Fehlersignal FS in bezug auf einen von einem belie­ bigen Komparatorteil IC, PC oder TC ausgeführten Vergleich erhält, zum Deaktivieren des Pressenmotors 26 betätigt. Das Anzeigefeld bzw. der Anzeigeschirm DS wird jedoch so lange nicht zur Anzeige eines Erfolgs veranlaßt, bis er ein Erfolgssignal SS in bezug auf die von allen Komparatorteilen IC, PC, TC ausgeführten Vergleichsvorgänge empfängt.

Im nachfolgend noch ausführlicher erläuterten Fall, bei dem die Presse Bestandteil einer automatischen Leitungsherstellungsmaschine ist, bei der abisolierte Drähte W der Anbringeinrichtung 44 automatisch zuge­ führt werden, kann das Fehlersignal derart ausgelegt sein, daß es den Mikroprozessor MP veranlaßt, der Presse einen Befehl zur Veranlassung der Anbring­ einrichtung zum Auswerfen der fehlerhaften Crimpver­ bindung aus dieser gibt sowie ein Testprogramm auszu­ führen, wonach die Presse nur dann deaktiviert wird, wenn das Testprogramm weitere fehlerhafte Verbindungen aufzeigt.

Die Auswirkungen einiger bei Crimpvorgängen häufig auftretender Fehler auf die tatsächliche Hüllkurve EA werden nun unter Bezugnahme auf die graphischen Dar­ stellungen der Fig. 11 bis 15 erläutert.

Fig. 11 veranschaulicht den Fall, bei dem zwei der sieben Adern SC der Seele C des Drahts W nicht in die Drahtcrimphülse WB eines auf der Auflage 58 befind­ lichen Anschlusses T eingetreten sind, wobei diese Adern z. B. weggebrochen worden sind, als die Isolierung I von der Seele C entfernt worden ist oder aber als Resultat eines fehlerhaften Einführens der Seele C in die Drahtcrimphülse WB nach außen weggespreizt worden sind. Wie in Fig. 11 gezeigt ist, liegt der Spitzen­ wert PV der Hüllkurve EA geringfügig unter dem Spitzen­ wert der idealen Hüllkurve EI, und zwar in einem Ausmaß, das möglicherweise nicht unter dem unteren Schwellenwert der Gate-Einrichtung G2 liegt, so daß dadurch kein Fehlersignal SF erzeugt würde. Es ist jedoch zu bedenken, daß die durch die Hüllkurven EA und EI definierte Gesamtarbeit TW in jedem Fall ein Integral des Hüllkurvenumrisses ist, so daß der durch den Komparatorteil TC ausgeführte Vergleich sehr kleine Fehler aufzeigt und der Mikroprozessor MP dadurch ein Fehlersignal FS erzeugt. Das Fehlen von nur einer Ader SC in der Hülse WB führt zu keiner wesentlichen Beeinträchtigung der Integrität der Crimpverbindung und kann daher ignoriert werden.

Fig. 12 veranschaulicht den Fall, in dem drei der sieben Adern SC in der Drahtcrimphülse WB fehlten, wobei der Spitzenwert PV der tatsächlichen Hüllkurve EA im Vergleich zu dem in Fig. 11 gezeigten Fall geringfügig niedriger ist als der Spitzenwert der Hüllkurve EI. Da sowohl die Form als auch die Gesamt­ arbeit TW in bezug auf die Hüllkurven EA und EI beträchtlich differieren, würde ein Fehlersignal FS in bezug auf alle von den drei Komparatorteilen IC, PC und TC ausgeführten Vergleichsvorgänge erzeugt werden.

Wie in Fig. 13 oben gezeigt ist, ist von der Seele C des Drahts W keine Isolierung entfernt worden. Als Ergebnis hiervon steigt die Hüllkurve EA, d. h. genauer gesagt die Kraft F, am Anfang beträchtlich an, wenn der Stempel 50 an der Isolierung I angreift, wie dies in Fig. 13 im linken Bereich dargestellt ist. Der Spitzenwert PV der Hüllkurve EA ist jedoch gegenüber dem der Hüllkurve EI beträchtlich geringer, da der Stempel 50 ein Herausdrücken der relativ weichen Isolierung aus der Drahtcrimphülse WB verursacht. Obwohl der Spitzenwert PV und die Inkrementwerte IV der Hüllkurven EA und EI beträchtlich differieren, so daß Fehlersignale FS als Resultat der durch die Komparatorteile IC und PC ausgeführten Vergleichs­ vorgänge hervorgerufen würden, differiert die durch diese Hüllkurven definierte Gesamtarbeit nicht in be­ trächtlicher Weise, so daß keiner der Schwellenwerte der Gate-Einrichtung G3 überschritten würde.

Wie in Fig. 14 oben gezeigt ist, verbleibt ein Isolie­ rungsspan bzw. Isolierungsrest I′ auf der Drahtseele C und erstreckt sich über die gesamte Länge derselben, so daß das Vorhandensein dieses Spans I′ in dem Drahtcrimp­ zylinder WB zusammen mit der Seele C ein Ansteigen sowohl des Spitzenwerts PV als auch der Gesamtarbeit TW der Hüllkurve EA über den Spitzenwert PV und die Gesamtarbeit TW der Hüllkurve EI verursacht. Selbst wenn der prozen­ tuale Unterschied zwischen den Werten PV und den Werten IV der Hüllkurven EA und EI zur Auslösung von Fehlersig­ nalen FS nicht ausreichend wäre, würde der Unterschied zwischen der Gesamtarbeit TW der Hüllkurve EA und der Hüllkurve EI die Auslösung eines Fehlersignals FS verur­ sachen.

Wie in Fig. 15 oben gezeigt ist, ist eine Länge I′′ an Isolierung teilweise an der Seele C des Drahts W ver­ blieben. In diesem Fall kann die Gesamtarbeit TW bei den Hüllkurven EI und EA im wesentlichen gleich sein, und die Differenz zwischen den Spitzenwerten PV der­ selben ist sehr gering. Jedoch unterscheiden sich die Formen der Hüllkurven in sehr beträchtlicher Weise, so daß der durch den Komparatorteil IC ausgeführte Vergleich zur Auslösung eines Fehlersignals FS führt.

Es ist natürlich möglich, daß Drahtader- und Isolierungs­ fehler gleichzeitig auftreten oder daß eine oder mehrere Adern während des Crimpvorgangs abbrechen und Stempel- oder Auflagenverschleiß zur Entstehung von Veränderungen in der Crimpkraft F führt, so daß insbesondere dann, wenn mehrere Fehler gleichzeitig auftreten, nicht im voraus gesagt werden kann, wie die Hüllkurve EA beein­ trächtigt wird. Es ist daher bevorzugt, daß alle drei Vergleichsarten zum Einsatz kommen, obwohl der TW-Ver­ gleich weggelassen werden kann, wenn keine extreme Genauigkeit bei der Fehlerdetektion erforderlich ist. Aus dem vorstehenden ist jedoch klar, daß der alleinige Vergleich der Spitzenwerte unter verschiedenen Umstän­ den dazu führen kann, daß ganz beträchtliche Fehler unerkannt bleiben.

Die Pressensteuerschaltungsanordnung 122, die die vor­ stehend erläuterte Crimpverbindungs-Qualitätskontrollein­ richtung beinhaltet, wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 16 beschrieben. Die Schaltungsanordnung 122 ist in die Presse 2 integriert. Die Ausgangsleitung 112 der Kraft­ meßzelle 96 ist mit der Abtast- und Halteschaltung S + H über einen Hochimpedanz → Niederimpedanz-Ladungsver­ stärker CA und einen programmierbaren verstärkungsgesteuerten Verstärker PGA verbunden, um eine angemessene Aus­ gangssignalstärke zur gewährleisten. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, sind die Schaltung S + H, der Analog- Digital-Wandler A/D und der dreiteilige Komparator TPC in den Hauptmikroprozessor MP der Presse 2 integriert. Der Mikroprozessor MP ist mit dem Bedienungsfeld 20 und mit der digitalen Steuerlogikschaltung CDL des Motors 26 über einen Doppelport-RAM-Speicher RAM DPR verbun­ den, der die Vergleichsinformation von dem Mikro­ prozessor MP erhält. Die Schaltung CDL ist mit dem Motor 26 über einen Motorantriebsimpulsgenerator MDP verbunden, der dem Motor 26 dreiphasige Gleichstrom- Zuführimpulse zuführt und der bei Empfang eines ent­ sprechenden Befehls von der Schaltung CDL die Polarität der dem Motor 26 zugeführten Zuführimpulse umkehren und den Motor damit stoppen kann, wobei dies bei Empfang eines Fehlersignals FS erfolgt. Das Bedienungsfeld 20 ist mit dem Mikroprozessor MP durch eine Anordnung von Leitungen 150 und eine Reihe von Speichern EPROM, VRAM und RAM verbunden und mit Tastbetätigungsein­ richtungen 152 versehen, die derart betätigbar sind, daß sie den Mikroprozessor MP zum Stoppen und Starten der Presse 2 sowie zum Programmieren derselben zur Ausführung verschiedener Funktionen, wie z. B. der Ausführung einer Reihe von Betriebszyklen, mittels des Mikroprozessors MP und der Schaltung CDL, sowie zum Einstellen der Crimphöhen der Stempel 49 und 50 mittels der Scheiben 54 und 56 veranlassen, wobei letztere servobetätigt sind.

Wenn eine Mehrzahl von Pressen 2 in einer Kabelher­ stellungsmaschine integriert ist (nicht gezeigt), werden den Anbringeinrichtungen 44 der Pressen 2 automatisch abisolierte Drähte W zugeführt, und dabei werden die Mikroprozessoren MP der Pressen 2 sowie die Leitungsher­ stellungsmaschine als Ganzes durch einen Wirtsrechner bzw. Hauptrechner HC gesteuert, der mit jedem Mikro­ prozessor MP durch eine Leitung 154, einen Zweiweg­ verstärker TA und eine Schnittstellenschaltung SI verbunden ist. Der Mikroprozessor MP jeder Presse 2 führt die Ergebnisse der von jedem Komparator TPC aus­ geführten Vergleiche dem Hauptrechner HC zu, der dadurch die Qualität der Crimpverbindungen überwachen kann, die von der Anbringeinrichtung 44 jeder Presse 2 ausgeführt werden. Wenn der Hauptrechner HC ein Fehler­ signal FS von einem Mikroprozessor MP empfängt, gibt der Hauptrechner HC dem Mikroprozessor MP, von dem das Fehlersignal FS ausging, die Anweisung zum Stoppen seiner Presse 2, um dadurch die Anbringeinrichtung derselben zum Auswerfen der fehlerhaften Leitung zu veranlassen, sowie die Presse 2 dann zur Ausführung eines Testprogramms mit mehreren Arbeitszyklen, z. B. acht Zyklen, zu veranlassen, um die durch das Test­ programm erzeugten Hüllkurven EA zu mitteln und zu speichern, wonach der Presse 2 dann die Wiederaufnahme ihres Betriebs signalisiert wird, wenn der Haupt­ rechner HC zu der Feststellung gekommen ist, daß die gemittelte Hüllkurve im Vergleich mit der Hüllkurve EI zufriedenstellend ist.

In geeigneten Fällen kann der Hauptrechner HC dem betreffenden Mikroprozessor MP einen Befehl zum Ein­ stellen bzw. Verstellen der Crimphöhe der Anbring­ einrichtung der Presse geben.

Im Fall einer schwerwiegenden Abweichung zwischen der Hüllkurve EA und der entsprechenden Hüllkurve EI, die das Vorliegen eines ernsthaften Fehlers anzeigen kann, wie z. B. dem Brechen eines Crimpstempels oder der Präsentation eines Drahts W mit der falschen Stärke an der Anbringeinrichtung, kann der Hauptrechner HC ein Stoppen der gesamten Leitungsherstellungsmaschine veranlassen, bis der Fehler behoben worden ist.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Crimpen eines elektrischen Anschlusses (T) an einen Draht (W), mit einem Crimp­ stempel (48), einer Crimpauflage (58), einer Ein­ richtung zum antriebsmäßigen Bewegen des Stempels (48) durch Arbeitszyklen, deren jeder einen Arbeitshub in Richtung auf die Auflage (58) zum Crimpen eines darauf befindlichen Anschlusses (T) an einen Draht (W) sowie einen Rückkehrhub in Richtung von der Auflage (58) weg umfaßt, und mit einer unterhalb der Auflage (58) an­ geordneten Kraftmeßzelle (96) zum Messen der während eines jeden Arbeitszyklus auf den Anschluß (T) aus­ geübten Crimpkraft (F), dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßzelle (96), bei der es sich vorzugsweise um einen Piezokristall handelt, satt anliegend in einer Öffnung (98) in einer massiven Metallkonstruktion (8, 10, 60), auf der die Auflage (58) angebracht ist, aufgenommen ist und von der Metallkonstruktion (8, 10, 60) vollständig umschlossen ist, so daß die Kraftmeßzelle (96) einem vorbestimmten Bereich der Crimpkraft (F) ausgesetzt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die massive Metallkontruktion ein Anbringeinrichtungs-Fußgestell (8) einer die Antriebs­ einrichtungen (22, 26) enthaltenden Presse (2) zum Haltern einer den Crimpstempel (48) enthaltenden Anbringeinrichtung (44) für elektrische Anschlüsse, sowie außerdem eine mit ihrer unteren Oberfläche (106) in flächigem Kontakt mit der oberen Oberfläche (110) des Fußgestells (8) befindliche Befestigungs­ platte (10) für die Anbringeinrichtung (44), sowie weiterhin eine Anbringeinrichtungs-Basisplatte (60) aufweist, die sich mit ihrer unteren Oberfläche (61) in flächigem Kontakt mit der oberen Oberfläche (63) der Basisplatte (10) befindet und auf deren oberen Oberfläche (59) die Auflage (58) angebracht ist, wobei die Platten (10 und 60) und das Fußgestell (8) fest aneinander befestigt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Öffnung (98) in der Befestigungs­ platte (10) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßzelle (96) in der Öffnung (98) mittels einer Befestigungsschraube (100) befestigt ist, die einen mit der unteren Oberfläche (106) der Befestigungsplatte (10) bündigen Schrauben­ kopf (102) besitzt, wobei die Kraftmeßzelle (96) auf einem den Schraubenkopf (102) umgebenden Klemmring (104) gehaltert ist, dessen untere Oberfläche mit der unteren Oberfläche (106) der Befestigungsplatte (10) bündig ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schraubenkopf (102) kegelstumpf­ förmig ausgebildet ist und in einer durch den Klemm­ ring (104) definierten, kegelstumpfförmigen Ausnehmung (103) satt anliegend aufgenommen ist.