DE4337797B4 - Anordnung zum Erfassen der Kraft zwischen relativ zueinander bewegten Maschinenteilen - Google Patents

Abstract

Presse zum Ancrimpen von elektrischen Anschlüssen, mit einem das Oberteil des Crimpwerkzeugs tragenden Werkzeughalter, in dem direkt im Kraftfluss ein sacklochförmiger Hohlraum ausgebildet ist, in welchem ein piezoelektrisches oder piezoresistives Wandlerelement ungekapselt und gehäuselos angeordnet ist und der Hohlraum durch einen membranförmigen Krafteinleitungskörper hermetisch verschlossen ist.

Description

• Es ist allgemein bekannt, an Maschinen wirkende Kräfte durch Kraftsensoren zu erfassen und in elektrisch auswertbare Signale zu wandeln. Speziell zur Erfassung von Kräften an den Werkzeugen von Pressen ist es üblich, so genannte Kraftmessdosen direkt oder indirekt im Kraftfluss anzuordnen.
• Aus der DE-PS 40 38 658 ist eine Vorrichtung zum Ancrimpen elektrischer Anschlüsse bekannt, bei der eine Kraftmesszelle satt anliegend in der Öffnung einer massiven Metallkonstruktion, z. B. der Aufnahmeplatte für den Amboss aufgenommen ist. Die Kraftmesszelle ist dabei vollständig von massiven, plattenförmigen Maschinenteilen umgeben, so dass sie, obwohl sie direkt unter zueinander bewegten Werkzeugteilen angeordnet ist, nur einem vorbestimmten Teil der Crimpkraft ausgesetzt ist. Die derartige Anordnung einer Kraftmesszelle erfordert einen großen Aufwand bei der Bearbeitung von eng zu tolerierenden Flächen bzw. es sind umfangreiche Justagearbeiten beim Einbau der Werkzeugteile notwendig. Außerdem kann das Erfassen nur eines Teils der Crimpkraft in bestimmten Fällen bei zu hoher Kraftuntersetzung zu Auflösungsproblemen führen, so dass oft eine direkte Krafteinleitung notwendig ist.
• In der DE-PS 41 11 404 wird eine Pressvorrichtung beschrieben, bei der in Dämpfungskissen aus Silikon eingebettete und in einem speziellen Bauteil aufgenommene Piezoelemente unterhalb einer als Amboss wirkenden massiven, gleitbeweglichen Stahlplatte angeordnet sind. Auch hier wirken sich die zusätzlich notwendigen Bauteile ungünstig aus.
• Es sind weitere Lösungen bekannt, bei denen Kraftmessdosen im Kraftfluss von Pressen angeordnet werden. So enthält die Crimpvorrichtung gemäß DE-OS 37 37 924 eine in eine Ausneh mung des den Amboss tragenden Gestells eingesetzte Kraftmessdose, welche über einen gleitbeweglich geführten Bolzen mit dem Amboss in Verbindung steht. Auch bei dieser Lösung treten die schon genannten Nachteile bezüglich der eng zu tolerierenden Flächen und des großen Montageaufwands ein. Besonders nachteilig wirkt sich bei allen bekannten Lösungen der relativ große Platzbedarf für die Aufnahme der Kraftmessdosen und für die Bauteile zur Krafteinleitung aus. Gegenstand der EP 0 459 948 A2 ist ein Kraft-Dehnungs-Körperschall-Aufnehmer unter Verwendung von piezoelektrischen oder piezoresistiven Wandlerelementen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine raumsparende und kostengünstige Anordnung zum Erfassen von Kräften mittels piezoelektrischen oder piezoresistiven Wandlerelementen zu schaffen, bei der auch eine Anordnung der Wandlerelemente direkt im Kraftfluss, d. h. die Erfassung der gesamten wirkenden Kraft möglich ist, die eine Anordnung der Wandlerelemente auf äußerst kleinem Raum ermöglicht und bei der wenig eng tolerierte Flächen zu bearbeiten und baulich anzuordnen sind.
• Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen der Erfindung gelöst.
• Die Vorteile der Erfindung bestehen besonders im äußerst geringen Platzbedarf und im geringen Aufwand zur Bearbeitung von eng tolerierten Flächen sowie im geringen Justageaufwand bei der Montage der Krafteinleitungsbauteile. Durch die erhabene Fläche an der äußeren Seite des membranförmigen Krafteinleitungskörpers ist es möglich, trotz der kompakten Ausführung der Anordnung, den Gesamtbetrag der Kraft in die Wandlerelemente einzuleiten.
• Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die zugehörige Figur zeigt die erfindungsgemäße Anordnung am Beispiel einer Presse zum Ancrimpen von elektrischen Anschlüssen.
• In dem das Oberteil des Crimpwerkzeugs 7 tragenden Werkzeughalter 2 ist direkt im Kraftfluss der sacklochförmige Hohlraum 3 angeordnet. Darin befinden sich z. B. zwei Piezoscheiben 1 mit dazwischenliegender Scheibenelektrode 6, welche mit einer Anschlussfahne zur Ableitung der erzeugten Ladung an eine Auswerteelektronik versehen ist. In Richtung der vom Pressstempel eingeleiteten Kraft 5 ist der die gehäuselosen Piezoscheiben 1 aufnehmende Hohlraum 3 durch einen membranförmigen Krafteinleitungskörper 4 hermetisch verschlossen. Insbesondere bei der Verwendung von piezoelektrischen Wandlerelementen, bei denen nur geringe Ladungsmengen zu erfassen sind, ist diese Kapselung wichtig. Der Verschluss des Hohlraumes 3 mit dem Krafteinleitungskörper 4 erfolgt vorteilhaft durch Verschweißen. Durch Überschleifen der äußeren Fläche des Krafteinleitungskörpers 4 wird die Planparallelität zur Auflagefläche für die Piezoscheiben 1 im Hohlraum 3 dauerhaft hergestellt. Eine erhabene Fläche an der Außenseite des Krafteinleitungskörpers 4 ermöglicht, trotz der kompakten und maschinenteilintegrierten Anordnung der Piezoscheiben 1, auch die Einleitung des Gesamtbetrages der in diesem Bereich wirkenden Kraft.

1

Piezoscheibe/Piezoelement

2

Werkzeugträger

3

Hohlraum

4

Krafteinleitungskörper

5

Krafteinleitung

6

Scheibenelektrode

7

Crimpwerkzeug

Claims (2)

1. Presse zum Ancrimpen von elektrischen Anschlüssen, mit einem das Oberteil des Crimpwerkzeugs tragenden Werkzeughalter, in dem direkt im Kraftfluss ein sacklochförmiger Hohlraum ausgebildet ist, in welchem ein piezoelektrisches oder piezoresistives Wandlerelement ungekapselt und gehäuselos angeordnet ist und der Hohlraum durch einen membranförmigen Krafteinleitungskörper hermetisch verschlossen ist.
2. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der membranförmige Krafteinleitungskörper an seiner Außenfläche eine erhabene Fläche aufweist.