DE4339749A1 - Crimp sowie Crimpoberstempel zur Herstellung des Crimps und Verfahren zur Herstellung des Crimpoberstempels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Aderkrallencrimp eines aus einem Blechstanzteil geformten elektrischen Kontaktelements. Die Er­ findung betrifft ferner einen Crimpoberstempel für eine Crimp­ presse, mit dem der Crimp geformt wird, und zudem ein Verfahren zur Herstellung des Crimpoberstempels.

Ein Crimp wird durch die Verpressung der Blechkrallen eines Kontaktelements mit einem darin eingeschlossenen ein- oder mehr­ litzigen Leiterdraht erzeugt. Ist der Leiterdraht zusätzlich mit einem Isolationsmantel umgeben, so wird dieser vor dem Crimpen in dem Bereich der zuvor beschriebenen Crimpstelle, dem Ader­ crimp, entfernt. Der Leiterdraht hat nach dem Crimpen im Bereich des Adercrimp metallischen Kontakt mit dem Kontaktelement. Die Isolation selbst kann von dem Kontaktelement mit einer zusätzli­ chen gecrimpten Blechkralle, dem Isolationscrimp, gehalten sein. Die Verpressung des Crimp wird durch den vertikalen Hub einer Presse erzeugt, in welche für Adercrimp und Isolationscrimp je­ weils ein austauschbarer Crimpoberstempel eingebaut ist, der mit einem Crimpunterstempel als festes Widerlager zusammenwirkt.

Auf dem Unterstempel wird der zu crimpende Krallenbereich des elektrischen Kontaktelements mit geöffneten Krallenarmen posi­ tioniert und ein abisolierter Leiterdraht dem Krallenbereich zugeführt. Daraufhin fährt der Pressenkopf nach unten und be­ wirkt den Crimp.

Die Erfindung befaßt sich nicht mit dem Isolationskrallencrimp, weshalb sich eine weitergehende Beschreibung dieses Crimps sowie dessen Herstellung erübrigt.

In den Crimpoberstempel ist eine an seiner Unterkante beginnende Formgebungsausnehmung eingebracht, in die während des Crimphubs der Unterstempel eintauchen kann. Diese Ausnehmung dient als Arbeitsfläche für den Crimpvorgang und ist zu einer vertikalen in Hubrichtung ausgerichteten Mittellinie, die, wenn der Crimp­ oberstempel in den Pressenkopf eingespannt ist, mit der vertika­ len Hubachse des Pressenkopfs zusammenfällt, symmetrisch ausge­ bildet. Die Arbeitsflächen beginnen an der Öffnung der Ausneh­ mung und verlaufen als Entformungsbereich - eine Art Einführ­ trichter bildend - zunächst zur Mittellinie relativ stark kon­ vergierend, gehen nach etwa einem Drittel ihrer Gesamtlänge mit einer Abwinklung oder bogenförmig in einen Vorformungsbereich mit geringerer Konvergenz über und laufen - einen Einrollbereich für den Crimpvorgang bildend - mit einem Halbkreisbogen in der Mittellinie aus, so daß der Boden der Ausnehmung - von der Flachseite der Metallplatte betrachtet - herzbogenförmig ausge­ bildet ist und in der Mittellinie eine nach unten vorspringende Scheitelkante bildet.

Die Ausnehmung im Crimpoberstempel ist in Kombination mit dem Unterstempel so bemessen, daß beim Crimpen durch Quetschen so­ wohl Blechmaterial des Adercrimpkrallenbereichs des elektrischen Kontaktelements als auch Litzenmaterial fließverformt wird, so daß eine innige und feste sowie großflächige Kontaktierung zwi­ schen den Crimpkrallen und der Ader des Leiterdrahts gewährlei­ stet werden kann. Damit beim Quetschen die Eckkanten zwischen den Arbeitsflächen und den Flachseiten des Crimpoberstempels das Aderkrallenblech nicht zu weitgehend einschneiden bzw. zer­ schneiden, wodurch Litzen abgetrennt werden können, sind die Eckkanten im Vorformungs- und Einrollbereich der Arbeitsflächen mit einem geringfügigen sogenannten Kantenbruch versehen (siehe US-PS 3 221 294, Fig. 2).

Die Herstellung dieses Kantenbruchs erfolgt üblicherweise mit einem Kegelspitzfräser, dessen Spitze beim Fräsen jeweils zum Mittelpunkt des Kreisbogens des Einrollbereichs etwas nach seit­ lich außen und oben versetzt, sowie ein Stück in den Innenraum der Ausnehmung ragend, horizontal und senkrecht zur Flachseiten­ ebene ausgerichtet, angesetzt wird. Der Fräser wird von dort aus senkrecht nach unten parallel zur Mittellinie, etwas seitlich nach außen zur Vertikalen, in der der Mittelpunkt des Kreisbo­ gens liegt, versetzt geführt, wodurch der geringfügige Kanten­ bruch gefräst wird, der wegen der stärkeren Divergenz der Eck­ kanten im Einführtrichterbereich im Übergangsbereich zwischen dem Vorformungsbereich und dem Einführtrichterbereich ausläuft. Der Fräser kann aber auch gegensinnig im Übergangsbereich ange­ setzt und nach oben geführt werden, wobei seine Bewegung ent­ sprechend neben dem Mittelpunkt endet.

Ein mit dem oben beschriebenen, bekannten Crimpoberstempel er­ zeugter Aderkrallencrimp hat eine Bodenwandung, zwei sich an­ schließende Seitenwandungen und an die Seitenwandungen angebun­ dene eingerollte Krallenarme, wobei im Innenraum des Crimps die Litzen der Ader des Leiterdrahts verquetscht umklammert sind. Außenseitig weisen die Seitenwandungen einen eingeprägten Außen­ flächenbereich auf, der - der Hubrichtung des Pressenkopfs ent­ sprechend - seitlich von zwei vertikalen eingedrückten Ecken begrenzt ist. Diese Ecken werden durch die Kantenbruchkanten des Crimpoberstempels beim Crimpen erzeugt und verursachen beim Rückwärtshub des Crimpoberstempels nach dem Crimpvorgang durch Reibung oder Verhakung häufig eine Mitnahme des gecrimpten Kon­ taktelements nach oben. Dieser ungewollte Störfall kann zu er­ heblichen Betriebsausfällen und sogar zur Zerstörung der Crimp­ werkzeuge führen, indem das gecrimpte Kontaktelement vor dem nächsten Crimphub nicht rechtzeitig und vollständig aus dem Arbeitsbereich der Crimpstempel entfernt werden kann. Zur Ver­ meidung dieses Störfalles können aufwendige Störfallerkennungs­ elemente vorgesehen werden, die die Crimppresse stillsetzen; damit kann zwar eine Zerstörung der Werkzeuge vermieden werden, der daraus resultierende Zeitverlust kann aber nicht verhindert werden.

Aufgabe der Erfindung ist, einen Aderkrallencrimp und einen Crimpoberstempel dafür zu schaffen, mit denen beim Öffnen der Crimppressenwerkzeuge keine Mitnahme des Kontaktelements vom Crimpoberstempel erfolgt. Aufgabe der Erfindung ist ferner, ein einfaches Verfahren zur Herstellung der Arbeitsfläche des erfin­ dungsgemäßen Crimpoberstempels zu entwickeln.

Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Ansprüche 1, 2 und 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den von diesen Ansprüchen abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden beispiel­ haft näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Crimps;

Fig. 2 eine Flachseitenansicht auf lediglich den Formgebungs­ ausnehmungsbereich des Crimpoberstempels;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des Formgebungsaus­ nehmungsbereichs;

Fig. 4 eine Unteransicht des Formgebungsausnehmungsbereichs;

Fig. 5 einen vertikalen Querschnitt durch den Formgebungungs­ ausnehmungsbereich.

Der in Fig. 1 gezeigte Aderkrallencrimp 1 stellt den Teil eines aus einem Blechstanzteil geformten elektrischen Kontaktelements dar, das außerdem einen sich an den Aderkrallencrimp 1 anschlie­ ßenden Isolationskrallencrimp 2 und einen sich anderendig an den Aderkrallencrimp 1 anschließenden Steckkontaktbereich 3 auf­ weist. Der Isolationskrallencrimp 2 umklammert den Isolations­ mantel 4 eines Leiterdrahts 5, der im Bereich des Aderkrallen­ crimps 1 anschließend an den Isolationskrallencrimp abisoliert ist, so daß die Litzen der Leiterdraht-Ader 6 im Bereich des Aderkrallencrimp 1 freiliegen und von diesem verquetscht umklam­ mert sind.

Der Aderkrallencrimp 1 hat eine Bodenwandung 7, die an ihren axialen Enden in die Bodenwandung des Isolationscrimps 2 und des Steckkontaktbereichs 3 übergeht. An die Bodenwandung 7 schließen sich beidseitig Seitenwandungen 8 an, an die eingerollte Kral­ lenarme 9 angebunden sind. In Fig. 1 ist jeweils nur eine Sei­ tenwandung 8 und ein eingerollter Krallenarm 9 dargestellt. Die Seitenwandungen 8 weisen außenseitig einen eingeprägten Außen­ flächenbereich 10 auf, der sich von der Bodenwandung 7 bis zu den Krallenarmen 9 erstreckt. Die eingeprägten Außenflächenbe­ reiche 10 sind seitlich von zwei eingedrückten Eckenbereichen 11 und 12 begrenzt, die schräg zur Vertikalen verlaufend, ausgehend von den eingerollten Krallenarmen 9 zur Bodenwandung 7 hin kon­ vergieren, so daß der eingeprägte Außenflächenbereich 10 eine trapezförmige Außenkontur hat.

Die Eckenbereiche 11 und 12 der trapezförmigen eingeprägten Außenflächenbereiche 10 verlaufen im Gegensatz zum Stand der Technik, der vertikale eingedrückte Ecken beidseits des eingeprägten Außenflächenbereichs vorsieht, in Gestalt von schmalen, rinnenförmigen Übergangsflächen, welche die eingeprägten Außenflächenbereiche 10 mit den nicht geprägten Bereichen der Seitenwandungen verbinden. Die trapezförmigen Außenflächenbereiche sowie gegebenenfalls auch der flächige Verlauf der Eckenbereiche 11 und 12 wird durch den nachstehend näher beschriebenen speziellen Verlauf der Kantenbruchkanten bzw. die Form der Arbeitsfläche des Crimpoberstempels beim Crim­ pen erzeugt und gewährleistet, daß der Aderkrallencrimp beim Rückwärtshub des Crimpoberstempels reibungs- und verhakungsfrei aus diesem entformt werden kann, so daß das gecrimpte Kontakt­ element vor dem nächsten Crimphub rechtzeitig und vollständig aus dem Bereich des Crimpstempels entfernt werden kann.

Der erfindungsgemäße, vertikal in eine Crimppresse einzuspannen­ de Oberstempel 20 arbeitet mit einem nicht dargestellten her­ kömmlichen Unterstempel zusammen. Der Oberstempel 20 besteht aus einem Stahlkörper und weist zueinander parallel verlaufende Breitseitenflächen 21 und 22, Schmalseitenflächen 23 und 24 und zwei Stirnflächen 25 und 26 auf. Zwischen den Stirnflächen 25 und 26 befindet sich eine Formgebungsausnehmung 27. Die Formge­ bungsausnehmung 27 ist zu ihrer vertikalen Mittellinie 28 sym­ metrisch ausgebildet und hat jeweils neben der Linie 28 eine Arbeitsfläche 29. Die Flächen 29 beginnen jeweils an den Stirn­ seitenflächen 25, 26 und laufen im ersten Drittel der Formge­ bungsausnehmung 27 als Einführflächen 30 schräg zur Mittellinie 28, so daß eine Art Einführtrichter gebildet wird. An die Ein­ führflächen 30 schließen sich entweder über eine Knickkante oder bogenförmig leicht zueinander konvergierende Vorformungsflächen 31 an, die einen Einrollbereich bildend mit einem Halbkreisbogen 32 in der Mittellinie 28 enden, so daß der Boden der Ausnehmung 27, von den Stirnseitenflächen 25, 26 betrachtet, herzbogenför­ mig ausgebildet und in der Mittellinie 28 durch eine nach unten vorspringende Scheitelkante 33 gebildet ist. Insoweit entspricht der Oberstempel 20 herkömmlichen Oberstempeln.

Die Eckenkanten der Formgebungsausnehmung 27 sind im Bereich der Vorformungsflächen 31 und im Einrollbereich 32 der Arbeitsflä­ chen 29 mit einem Kantenbruch versehen. Die Herstellung des Kantenbruchs erfolgt mit einem Kegelspitzfräser 35. Durch den Kantenbruch werden Übergangsflächenbereiche 34 zwischen den Breitseitenflächen 21, 22 und den Arbeitsflächen 29 der Formge­ bungsausnehmung 27 im Vorformungs- und Einrollbereich 31 und 32 gebildet, die unter einem vorgegebenen Winkel zu den Breitsei­ ten- und Arbeitsflächen verlaufen.

Die Herstellung des Kantenbruchs erfolgt mittels eines Kegel­ spitzfräsers 35, dessen Spitze 36 beim Fräsen jeweils zum Mit­ telpunkt M des Kreisbogens des Einrollbereichs 32 etwas nach seitlich außen und oben zu einem Startpunkt M′ versetzt, sowie ein Stück in die Tiefe des Innenraumes der Ausnehmung 27 ragend (Strecke L in Fig. 5), horizontal und senkrecht zu den Breit­ seitenflächen 21, 22 ausgerichtet, angesetzt wird. Die Spitze 36 des Fräsers 35 wird dann entlang einem Fräserweg 37 unter Frä­ sung des Kantenbruchs in Richtung auf die Stirnflächen 25, 26 des Oberstempels 20 geführt. Erfindungsgemäß ist der Fräserweg 37 eine Gerade, die durch den Punkt M′ verläuft mit einem Winkel α zu der Geraden 38, die parallel zur Mittellinie 28 verläuft. Der Winkel α beträgt bevorzugt 12° und öffnet sich ausgehend von der Geraden 38 in Richtung auf die nächstliegende Arbeitsfläche 29. Der Kegelwinkel 2β des Fräsers 35 beträgt bevorzugt 60°.

Durch den derart oder alternativ in entgegengesetzter Richtung auf dem Fräserweg 37 beim Fräsen geführten Kegelspitzfräser 35 wird ein wesentlich stärkerer Kantenbruch als bei der herkömm­ lichen Kantenfräsung erzeugt, bei der der Kegelspitzfräser 35 entlang der zur Mittellinie 28 parallelen Geraden 38 geführt wird. Durch den erfindungsgemäßen Fräserweg 37 werden im Vorfor­ mungsbereich 31 die Übergangsflächen 34, ausgehend vom Einroll­ bereich 32 zum Innern der Formgebungsausnehmung 27 hin bis etwa auf die halbe Erstreckungslänge des jeweiligen Formgebungsbe­ reichs 31 als ansteigende Rampe 40 und von dort aus als in Rich­ tung auf den Einführtrichterbereich nach außen abfallende Rampe 41, ausgebildet. Infolge dieser Gestalt der Übergangsflächen 34 verjüngt sich die Flächenabmessung des Vorformungsbereichs 31 ausgehend vom Einrollbereich 32 bis etwa auf die halbe Erstreckungs­ länge des Bereichs 31, und ausgehend vom engsten Bereich (Einschnürungsbereich) verbreitert sich die Fläche der Vorfor­ mungsbereiche in Richtung auf den Einführtrichterbereich der Formgebungsausnehmung 27. Damit verlaufen die Seitenkanten 40a der Vorformungsflächen 31 ausgehend von der engsten Stelle der Formgebungsausnehmung 27 zum Entformungsbereich hin divergie­ rend, mit dem der Vorformungsbereich in den Einrollbereich über­ geht. Dadurch wird erreicht, daß die Breite der Vorformungsflä­ che 31 einen engsten Bereich in der Formgebungsausnehmung 27 aufweist, wodurch der ausgeformte Aderkrallencrimp diese Eng­ stelle der Formgebungsausnehmung 27 beim Entformen leicht ver­ lassen kann. Der hauptsächliche Vorteil des erfindungsgemäßen Kantenbruchs besteht jedoch darin, daß im Gegensatz zum Stand der Technik aufgrund der relativ großflächigen Kantenbruchüber­ gangsflächen 34 keine eingedrückten Ecken, sondern flächige Eckenbereiche 11, 12 im Crimp 1 erzeugt werden, die keinen Anlaß zum Verhaken des Crimps beim Entformen geben.

Vorzugsweise sind die Kanten 42, über die die Übergangsflächen 34 in die Arbeitsflächen 29 übergehen, verrundet. Diese verrun­ dete Ausbildung der Kanten 42 trägt dazu bei, daß ein ausgeform­ ter Aderkrallencrimp verhakungsfrei aus der Formgebungsfläche 27 entformt werden kann.

Claims (8)

1. Aderkrallencrimp eines aus einem Blechstanzteil geformten elektrischen Kontaktelements, der die Ader eines Leiter­ drahts verquetscht umklammert, mit einer Bodenwandung, an die sich beidseitig Seitenwandungen anschließen, an die eingerollte Krallenarme angebunden sind und mit außenseitig in die Seitenwandung eingeprägten, sich zwischen der Bodenwandung und den Krallenarmen erstreckenden Außen­ flächenbereichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächenbereiche (10) eine trapezförmige Außenkontur mit zur Bodenwandung (7) hin konvergierenden z. B. flächigen bzw. rinnenförmigen Eckenbereichen (11, 12) aufweisen.

2. Crimpoberstempel zum Herstellen des Aderkrallencrimps nach Anspruch 1, mit zueinander parallel verlaufenden Breit­ seitenflächen, Schmalseitenflächen und zwei Stirnflächen, zwischen denen eine Formgebungsausnehmung ausgebildet ist, die zu ihrer vertikalen Mittellinie symmetrisch ausgebildet ist und jeweils neben dieser Linie eine Arbeitsfläche aufweist, wobei die Arbeitsflächen jeweils an den Stirn­ flächen beginnen und, einen Einführtrichter bildend, im ersten Drittel der Formgebungsausnehmung als Einführflächen schräg zur Mittellinie verlaufen, an die sich, einen Vorformungsbereich bildend, Vorformungsflächen anschließen, die über eine Knickkante oder bogenförmig und leicht auf einanderzu konvergierend verlaufen sowie als Endformungs­ bereich mit einem Halbkreisbogen in einen Einrollbereich übergehen und in der Mittellinie enden, so daß der Boden der Formgebungsausnehmung von deren Breitseitenflächen betrachtet herzbogenförmig ausgebildet ist, wobei die Kanten zwischen den Arbeitsflächen und den Breitseiten­ flächen im Vorformungs- und Einrollbereich mit einem Kantenbruch versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenkanten (40a) der Vorformungsflächen (31) im Vorformungsbereich ausgehend von der Knickkante bzw. dem Übergangsbogenbereich zum Endformungsbereich divergierend verlaufen.

3. Crimpoberstempel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der divergierende Verlauf der Kanten (40) am Beginn des Einrollbereichs (32) endet.

4. Crimpoberstempel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kantenbruch im Bereich der Knickkante bzw. im Übergangsbogenbereich verbreitert ist und in Richtung auf die Einführflächen (30) ausläuft.

5. Crimpoberstempel nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenkanten (40a) der Vorformungsflächen (31) verrundet ausgebildet sind.

6. Crimpoberstempel nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten (40a) in der Draufsicht auf die Arbeits­ fläche (29) betrachtet bogenförmig verlaufen.

7. Verfahren zur Herstellung des Crimpoberstempels nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 7 mittels eines Kegel­ spitzfräsers, bei dem die Spitze des Kegelfräsers beim Fräsen jeweils zum Mittelpunkt des Kreisbogens des Einroll­ bereichs etwas nach seitlich außen und oben auf den Formge­ bungsausnehmungsboden zu einem Startpunkt versetzt sowie ein Stück in die Tiefe des Innenraumes der Formgebungs­ ausnehmung rangend horizontal und senkrecht zu den Breit­ seitenflächen ausgerichtet angesetzt und unter Fräsung des Kantenbruchs entlang eines geraden Fräserwegs geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräserspitze (36) entlang einem Fräserweg (37) geführt wird, der einen Winkel α mit einer Geraden (38) einschließt, die durch den Startpunkt (M′) sowie parallel zur vertikalen Mittellinie (28) der Formgebungsausnehmung (27) verläuft.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel α zwischen 1 bis 45°, vorzugsweise 5 bis 20°, bevorzugt 12° beträgt.