DE69018351T2 - Kontrollsystem der Crimpenhöhe. - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Sicherstellung einer hochqualitativen Crimpverbindung eines elektrisch leitenden Anschlusses mit einem Leiterdraht. Elektrische Anschlüsse weisen ein Leiterdrahtbefestigungsende auf, das in eine elektrische und mechanische Crimpverbindung mit einem Leiterdraht gebracht werden kann. Das Ende des Leiterdrahtes kann abisoliert sein, um den darin befindlichen Leiter freizulegen. Zumindest wird ein erster Bereich des Befestigungsendes des Anschlusses in einen elektrischen Crimpverbindungskontakt mit dem Leiter des Leiterdrahtes gebracht. Ein zweiter Bereich des Befestigungsendes des Anschlusses kann seinerseits in einen Crimpeingriff mit dem isolierten Bereich des Leiterdrahtes gebracht werden, um zur Zugentlastung der elektrischen Verbindung beizutragen und die Kraft zu erhöhen, die erforderlich ist, um einen Ausreißdefekt im Anschluß zu erreichen.
• Die Crimpverbindung des Anschlusses mit dem Leiterdraht wird in einer Crimppresse durchgeführt. Die vorbekannten Crimppressen weisen zahlreiche Formen auf, umfassen jedoch meistens zumindest eine stationäre Werkzeugkomponente bzw. einen Amboß und zumindest eine bewegliche Werkzeugkomponente bzw. einen Stempel. Die stationäre und die bewegliche Komponente sind für ein Zusammenwirken miteinander gestaltet, um eine sichere Crimpverbindung des Anschlusses mit dem Leiterdraht zu erzeugen. Die bewegliche Komponente kann hydraulisch oder pneumatisch angetrieben sein oder einen elektromechanischen Motor umfassen, der eine drehbare Nockeneinrichtung zum wiederholten Antreiben der beweglichen Werkzeugkomponente aufweist.
• Die vorbekannten Crimppressen können ferner eine Einrichtung zum Zuführen der Anschlüsse und/oder Leiterdrähte in die entsprechenden Positionen in bezug auf das Werkzeug der Crimppresse aufweisen. Im einzelnen können mehrere Anschlüsse an einem Trägerstreifen angebracht sein, was das aufeinanderfolgende Zuführen von Anschlüssen in und durch die vorbekannte Crimppresse erleichtert. Die Leiterdrähte werden ferner in den Nahbereich des Werkzeugs gedrückt. Wenn der Anschluß und der Leiterdraht ordnungsgemäß relativ zueinander positioniert sind, beginnt ein Crimpvorgang, um die entsprechenden Bereiche des Anschlusses um die spezifizierten Bereiche des Leiterdrahtes herumzucrimpen.
• Der Grad der Automatisierung variiert erheblich von einer vorbekannten Crimppresse zur nächsten. Viele vorbekannte Crimppressen erfordern die manuelle Zuführung der Leiterdrähte in eine spezifizierte Position in bezug auf einen Anschluß. Sobald der Leiterdraht und der Anschluß ordnungsgemäß zueinander und in bezug auf den Amboß positioniert sind, betätigt die Bedienungsperson ein Fußpedal, welches den Stempel der Crimppresse veranlaßt, ein Arbeitsspiel auszuführen. Andere vorbekannte Crimppressen weisen Sensoreinrichtungen auf, die den Stempel der Crimppresse als Reaktion auf eine erkannte ordnungsgemäße Positionierung des Endes des Leiterdrahtes in bezug auf diesen betätigen. Noch andere vorbekannte Crimppressen umfassen geeignete Einrichtungen zum Zuführen, Passendschneiden, Abisolieren und Positionieren der Leiterdrähte für ein automatisches Anschließen an crimpfähige Anschlüsse.
• Die Qualität der Crimpverbindung beeinflußt sowohl die Haltbarkeit als auch die Qualität der elektrischen Verbindung. Insbesondere trägt, wie oben bemerkt, eine ordnungsgemäße Crimpverbindung zur Zugentlastung bei und gewährleistet, daß die normalen Kopplungs- oder Entkopplungskräfte, die auf den angeschlossenen Leiterdraht ausgeübt werden, die elekrische Verbindung nicht beschädigen. Zusätzlich beeinflußt die Anschlußverbindung die Fähigkeit des Leiterdrahtes und des Anschlusses, ihre elektrische Funktion auszuführen. Vorzugsweise muß die Anschlußverbindung frei von Poren sein, um eine ordnungsgemäße elektrische Funktion sicherzustellen. Jedoch könnte die Ausübung einer zu großen Crimpkraft die Querschnittsfläche des Leiterdrahtes im Nahbereich der Crimpverbindung erheblich reduzieren und dadurch die Festigkeit und das Stromführungsverhalten des Leiterdrahtes beeinträchtigen.
• Die Qualität eines Crimpanschlusses kann durch viele Faktoren beeinträchtigt werden. Zum Beispiel verschleißt das Crimppressenwerkzeug infolge der erheblichen Crimpkräfte, die beim Anschließen ausgeübt werden. Der Verschleiß des Crimppressenwerkzeugs führt im Endeffekt dazu, daß die gegenüberliegenden Pressenteile am Ende der aufeinander zu gerichteten Bewegung der Pressenteile weiter voneinander entfernt sind. Somit ruft der Werkzeugverschleiß eine allmähliche Erhöhung der Crimphöhe hervor. Die erhöhte Crimphöhe verringert die Ausreißkraft, die für einen Defekt des Anschlusses erforderlich ist und verringert die Qualität der Crimpverbindung dadurch, daß schließlich Poren in der Anschlußverbindung erzeugt werden. In bestimmten Situationen kann die Crimphöhe für den bestimmten Leiterdraht und Anschluß zu niedrig sein. Dieses kann eintreten, wenn das Crimpwerkzeug gewechselt wird oder wenn die Crimppresse auf irgendeine Weise justiert wird. Eine Crimphöhe, die zu niedrig ist, kann die oben beschriebenen Einschränkungen in der Stromführungsfähigkeit erzeugen und zum Bruch von Einzelleitern des Leiters führen.
• Anschlußverbindungen von unakzeptabler Qualität können auch in höher automatisierten vorbekannten Crimppressen auftreten. Zum Beispiel kann eine ungenaue Zuführung der Anschlüsse oder Leiterdrähte zu mehrf ahren Anschlußverbindungen an einem einzelnen Leiterdraht führen. Hierdurch kann das teure Werkzeug ernsthaft beschädigt werden, mit der Folge einer beträchtlichen Ausfallzeit für die Crimppresse. In anderen Situationen kann ein Crimpvorgang vollständig durchgeführt werden, selbst wenn ein Anschluß nicht ordnungsgemäß in die Crimppresse eingeführt worden ist. Einige Crimpverbindungsvorgänge verlangen, daß ein Anschluß mit zwei Leiterdrähten oder einer Kombination von zumindest einem Leiterdraht und einem Erdungsclip crimpverbunden wird. Eine unvorschriftsmäßige Zuführung eines der Leiterdrähte oder eines Erdungsclips kann zu einem unakzeptablen Produkt führen, das erst in einem viel späteren Stadium in einem Hertellungs- oder Montageprozeß erkannt wird.
• Die Möglichkeit unakzeptabler Anschlußverbindungen verlangt die Verwendung einer gewissen Art von Qualitätsgewährleistung. Bei weniger automatisierten Crimpvorgängen wird die Qualitätsgewährleistung durch einen Techniker bewerkstelligt, der jede Anschlußverbindung visuell inspiziert. Die visuelle Inspektion kann durch Ausreißversuche an allen oder einer statisch signifikanten Probemenge der Anschlußverbindungen ergänzt werden. Eine visuelle Inspektion wird bei höher automatisierten Crimpvorgängen weniger praktisch. In diesen Situationen kann ein größeres Gewicht auf die zeitaufwendigen und destruktiven Zugversuche gelegt werden. Der Stand der Technik umfaßt ferner sehr komplexe und teure optische Abtasteinrichtungen zur Erkennung der Qualität eines Crimpanschlusses. Ein optisches Abtasten ist in US-A- 4 555 799 gezeigt, ausgegeben an Kodama u.a. am 26. November 1985. Die Vorrichtung nach US-A-4 555 799 arbeitet in der Weise, daß das Profil des Crimpanschlusses erfaßt und dieses Profil mit einer akzeptablen weihe optischer Profile für den bestimmten Crimpanschluß optisch verglichen wird. Im Spezialfall kann eine Crimpanschlußverbindung das spezifizierte Profil aufweisen, selbst wenn ein Bereich des Leiterdrahtes aus mehreren Einzelleitern nicht in die Crimpverbindung einbezogen worden ist oder wenn mehr oder weniger als die spezifizierte Anzahl von Leiterdrähten crimpverbunden worden ist.
• Der Stempel und der Amboß der Crimppresse verlangen eine periodische Auswechselung angesichts des unvermeidbaren Verschleißes an diesen Teilen. Im allgemeinen wechselt der Besitzer/Maschinenführer einer Crimppresse das Werkzeug nach einer spezifizierten Zahl von Crimpvorgängen. Diese Lösung basiert auf Schätzungen der Crimpwerkzeuglebensdauer, wie sie durch Erfahrungen in der Vergangenheit mit ähnlichen Werkzeugen gemacht wurden. In vielen Fällen führt diese Lösung zu einem Wechsel des Crimpwerkzeugs, bevor es nötig ist, oder zum Gebrauch des Crimpwerkzeugs, nachdem ein Wechsel schon hätte durchgeführt werden müssen.
• Es ist bekannt, Dehnungsmesser bei Metallprägeeinrichtungen zu verwenden. Dehnungsmesser arbeiten nach dem Prinzip, daß jedes Arbeitsspiel der Prägevorrichtung kleinste Verformungen verschiedener Bauteile in der Vorrichtung hervorrufen. Der typische Dehnungsmesser verwendet einen Wandler, der an einer ausgewählten beabstandeten Stelle an der Prägevorrichtung angebracht oder in diese eingebaut ist. Der Wandler ist mit einer Einrichtung zur Spannungsmessung am Wandler verbunden. Die Spannung ändert sich proportional als Reaktion auf die Maßänderungen, die beim Arbeitsvorgang der Prägevorrichtung auftreten. Zum Beispiel verwenden viele Dehnungsmesser piezoelektrische Kristalle, die mit dem Wandler des Dehnungsmessers in Wirkverbindung stehen. Die Spannung an den piezoelektrischen Kristallen ändert sich im Verhältnis zu den Maßänderungen in diesen. Dehnungsmesser für diese Zwecke sind durch die International Measurement and Control Company (IMCO) aus Frankfort, Illinois, erhältlich.
• Die oben beschriebenen Dehnungsmesser werden bei Prägevorgängen benutzt, um eine unregelmäßige Arbeitsweise der Prägevorrichtung zu erkennen und um zu bestimmen, ob die Härte des der Prägevorrichtung dargebotenen Ausgangsmaterials von den spezifizierten Härtewerten abweicht. Beispiele von vorbekannten Dehnungsmessern für diese Zwecke sind im Reissue-Patent Nr. Re. 30 298, wieder ausgegeben an Keller am 3. Juni 1980, und im US-A-3 257 652, ausgegeben an Foster am 21. Juni 1966, gezeigt. Allgemeine Erörterungen von Dehnungsmessern und deren Konstruktion sind in US-A- 2 654 060, ausgegeen an Stovall Jr. u.a. am 29. September 19953, und in US-A-3 853 000, ausgegeben an Barnett u.a. am 10. Dezember 1974, enthalten.
• EP-A- 0 291 329 beschreibt eine weitere vorbekannte Vorrichtung.
• EP-A- 0 184 204 beschreibt eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die vorliegende Erfindung ist durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
• Mit Blick auf die obigen Ausführungen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Beurteilung der Qualität von Crimpverbindungsanschlüssen zu schaffen.
• Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herbeiführung von Crimpverbindungsanschlüssen höherer Qualität über eine längere Lebensdauer des Crimpwerkzeuges zu schaffen.
Zusammenfassung der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beurteilung des elektrischen Betriebsverhaltens von Crimpverbindungsanschlüssen eines elektrisch leitenden Anschlusses mit einem Leiterdraht und zur Beurteilung der Arbeitsweise und des Verschleißes eines Crimpwerkzeugs gerichtet, das derartige elektrische Anschließvorgänge ausführt. Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist eine Einrichtung zum Messen der Kräfte auf, die dem Stempel einer Crimppresse während eines Crimpvorgangs vermittelt werden und/oder von diesem ausgeübt werden. Diese Kräfte können von einem Dehnungsmesser gemessen werden, der an der Crimppresse angebracht oder in diese eingebaut ist. Der Dehnungsmesser kann einen Wandler umfassen, der an der Crimppresse durch mehrere Befestigungsmittel angebracht sein kann, die in einem Abstandsverhältnis zueinander angeordnet sind. Der Dehnungsmesser kann in der Weise arbeiten, daß Maßänderungen im Wandler in elektrische Signale umgewandelt werden. Speziell kann der Dehnungsmesser eine piezoelektrische Einrichtung umfassen, die in den Wandler des Dehnungsmessers einbezogen ist. Die Spannung an der piezoelektrischen Einrichtung ändert sich im Verhältnis zu den Maßänderungen.
• Der Dehnungsmesser oder ein anderes derartiges Kraftmeßgerät arbeitet vorzugsweise in der Weise, daß Maßänderungen in der Crimppresse in der Größenordnung von 2 x 10&supmin;&sup6; cm (Millionstel eines Zolls) erkannt werden. Zum Beispiel können Pressen, die Drücken in der Größenordnung von 6,9 x 10&sup7;Pa (10.000 pound-force per square inch) ausgesetzt sind, Maßänderungen von etwa 2,5 x 10&supmin;&sup4; cm (400 Mikrozoll) erzeugen, die von der Kraftmeßeinrichtung nach der vorliegenden Erfindung festgestellt werden.
• Der Dehnungsmesser oder eine andere derartige Kraftmeßeinrichtung kann mit einer Interface-Schaltung in Wirkverbindung stehen, die ihrerseits mit einer Steuereinrichtung, wie einem Mikroprozessor und einer geeigneten Anzeigeeinrichtung, verbunden sein kann. Die Anzeigeeinrichtung kann eine visuelle Anzeige der Maximalmessung durch die bei jedem Crimpvorgang erzeugte Dehnung geben.
• Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann ferner eine Crimphöhen-Einstelleinrichtung umfassen. In dieser Hinsicht definiert die Crimphöhe die Anschlußhöhe bei der Beendigung des Crimparbeitsspiels. Die Crimphöhen-Einstelleinrichtung kann eine Einrichtung zum Einstellen der Länge des Crimphubes oder eine Nockeneinrichtung zum Einstellen der Position des Crimpstempels und des Amboßwerkzeugs relativ zueinander umfassen. Der Nocken kann zumindest einen Keilnocken bilden, der in bezug auf den Kolben oder dergleichen Antriebseinrichtung für die Crimppresse gleitbeweglich ist.
• Die Vorrichtung und das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung umfassen ferner und verwenden eine Steuereinrichtung zum Vergleichen der gemessenen Crimpkräfte mit einem Bereich akzeptabler Crimpkräfte für die spezielle Crimphöhe. Die Steuereinrichtung kann einen Mikroprozessor bzw. Computer umfassen, der mit dem Dehnungsmesser oder dergleichen Kraftmeßgerät durch eine zweckmäßige Interface- Schaltung verbunden ist. Die Steuereinrichtung kann ferner eine Anzeigeeinrichtung zur Darbietung der Meßdaten in lesbarer Form umfassen. Die Steuereinrichtung kann ebenfalls mit der Crimphöhen-Einstelleinrichtung in Wirkverbindung stehen. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung der vorliegenden Vorrichtung Daten sowohl hinsichtlich der durch einen Dehnungsmesser gemessenen Dehnung als auch der Crimphöhe, wie sie durch die Crimphöhen-Einstelleinrichtung eingestellt ist, empfangen und vergleichen.
• Die Crimpkraftdaten und die Crimphöhendaten werden bei der Vorrichtung und dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung verwendet, um die Qualität und das erwartete elektrische Betriebsverhalten des Crimpverbindungsanschlusses zu beurteilen. Im einzelnen wurde gefunden, daß das Betriebsverhalten des Crimpverbindungsanschlusses genau als eine Funktion der Crimpkraft bei irgendeiner bestimmten Crimphöhe ermittelt werden kann. Zum Beispiel könnte ein Crimpverbindungsanschluß eine spezifizierte Höhe erreichen, selbst wenn ein erheblicher Teil der Einzelleiter eines Leiters außerhalb der Crimpverbindung liegt. Dieser Defekt könnte jedoch durch eine Crimpkraft für die spezifizierte Höhe, die niedriger ist als die spezifizierte, erkannt werden. Umgekehrt können zwei Leiterdrähte irrtümlich in einen einzigen Anschluß eingeführt und auf eine spezifizierte Höhe crimpverbunden werden. In diesem Fall wäre jedoch die Crimpkraft wesentlich größer als die spezlfizierte Crimpkraft. In beiden diesen Fällen würde eine Crimpkraft, die kleiner oder größer ist als eine spezifizierte Crimpkraft, ohne weiteres von dem vorliegenden Dehnungsmesser oder dgl. Kraftmeßgerät festgestellt und könnte durch die Steuereinrichtung erkannt werden, um die fehlende Annehmbarkeit des Crimpverbindungsanschlusses anzuzeigen. Als Reaktion des gemessenen Zustandes kann die Steuereinrichtung ein Zurückweisungssignal erzeugen, um einen fehlerhaften Anschluß anzuzeigen.
• Schwankungen der Crimpkraft und/oder der Crimphöhe zeigen nicht notwendigerweise einen deutlichen Defekt im Anschließvorgang an, wie etwa das Unterbleiben der Zuführung eines Leiterdrahtes oder eines Anschlusses oder von diesen eine Mehrfachzuführung. Vielmehr ist es wahrscheinlicher, daß unakzeptable Anschlußverbindungen aufgrund des allmählichen Verschleißes des Crimpwerkzeugs auftreten. Dieser Verschleiß des Crimpwerkzeugs führt allmählich zu größeren Crimphöhen und niedrigeren Crimpkräften. Der Verschleiß des Crimpwerkzeugs kann kontinuierlich durch die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung überwacht werden. Im einzelnen kann die vorliegende Vorrichtung das allmähliche Abwandern des Crimpverbindungsanschlusses aus einem spezifizierten Bereich akzeptabler Crimpkräfte und Crimphöhen heraus überwachen. Die Vorrichtung kann eine Einrichtung zum Erzeugen eines Einstellsignals aufweisen, wenn die Crimpverbindungsanschlüsse allmählich zu unakzeptablen Crimpkräften und Crimphöhen hin abtreiben und diese erreichen. Statt dessen können die Teile der Vorrichtung zum Messen der Crimpkräf te mit der Crimpeinstelleinrichtung in Wirkverbindung stehen, derart, daß die Positionen des Stempels und des Ambosses des Crimpwerkzeugs oder die Länge des Crimphubes eingestellt werden können, um die Crimpverbindungsanschlüsse in eine zentrale Position innerhalb der spezifizierten Bereiche der Meßdaten zurückzubringen. Die Steuereinrichtung der vorliegenden Vorrichtung kann ferner die Anzahl von Einstellungen und/oder die Größe der Crimpwerkzeugeinstellungen speichern, um ein Werkzeugwechselsignal zu erzeugen, wenn zusätzliche Einstellungen nicht akzeptabel sind und wenn eine Reparatur und /oder ein Auswechseln des Werkzeugs erforderlich ist.
• Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann ferner in der Weise arbeiten, daß geeignete Protokolle zum Anzeigen der Qualität der Crimpverbindungsanschlüsse und/oder der Trends bei den Crimpwerkzeugeinstellungen und der Crimpwerkzeuglebensdauer erstellt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Fig. 1 ist eine Vorderansicht einer Crimppresse nach dem Stand der Technik.
• Fig. 2 ist eine Seitenansicht einer Crimppresse nach dem Stand der Technik unter Veranschaulichung von Veränderungen in den inneren Kräften an verschiedenen Stellen der Crimppresse.
• Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer Crimppresse mit Kraftsensoren gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 4 ist eine Vorderansicht einer Crimpwerkzeug-Einstellvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 5 ist eine Draufsicht auf die in Fig. 4 gezeigte Crimpwerkzeug-Einstellvorrichtung.
• Fig. 6 ist eine Vorderansicht eines an einer Crimppresse angebrachten Dehnungsmessers.
• Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht nach der Linie 7-7 der Fig. 6.
• Fig. 8 ist ein Graph, der einen Vergleich von Dehnung gegen Crimphöhe zeigt.
• Fig. 9 ist ein Graph, der einen Vergleich von Poren in einem Crimpanschluß gegen Dehnung zeigt.
• Fig. 10 ist ein Graph, der die Ausreißkraft gegen Dehnung vergleicht.
• Fig. 11 ist ein Graph ähnlich Fig. 8, zeigt jedoch andere Daten.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
• Eine typische vorbekannte Crimppresse ist allgemein durch die Bezugszahl 10 in Fig. 1 bezeichnet. Die Crimppresse 10 wird in Verbindung mit einer Rolle 12 zum Zuführen eines Streifens 14 elektrisch leitender Anschlüsse verwendet. Die Anschlüsse des Streifens 14 werden aufeinanderfolgend auf einen Amboß 16 der Crimppresse 12 mit einem daran angebrachten geeigneten Werkzeug gefördert. Die Crimppresse 10 weist ferner einen Stempel 18 mit ebenfalls daran angebrachtem Stanzwerkzeug 20 auf. Der Stempel 18 wird zum Amboß 16 hin unter der Wirkung eines elektromechanischen Motors 21 oder einer geeigneten hydraulischen oder pneumatischen Einrichtung nach unten getrieben, um Crimpkräfte in bezug auf das am Amboß 16 angebrachte Werkzeug auszuüben. Die Crimpprese 10 wird durch aufeinanderfolgendes Vorschieben von Leiterdrähten (nicht gezeigt) in eine Ausrichtung mit den Anschlüssen des Streifens 14 verwendet. Wenn der Leiterdraht und der Anschluß ordnungsgemäß zueinander und in bezug auf den Amboß positioniert sind, wird der Stempel 18 betätigt, um das Stanzwerkzeug 20 nach unten zum Amboß 16 hin zu drücken.
• Die Crimppresse 10 kann Drücke von etwa 6,9 x 10&sup7; Pa (10.000 pounds-force per square inch) bei jedem Crimpvorgang erzeugen. Die durch die schnelle Bewegung des Stempels 18 erzeugten Kräfte erzeugen Reaktionskräfte im Rahmen der Crimppresse. Im einzelnen umfaßt, wie in Fig. 2 gezeigt, eine Crimppresse 22 nach dem Stand der Technik einen ersten Bereich 24, der einem Druck als Ergebnis jedes Crimpvorgangs ausgesetzt ist, und einen zweiten Bereich 26, der einem Zug ausgesetzt ist. Die Linie 28 bezeichnet Bereiche am Rahmen der Crimppresse 22, die weder auf Zug noch auf Druck beansprucht sind. Wie schematisch in Fig. 2 veranschaulicht, ändert sich die Größe des Druckes bzw. Zuges im Verhältnis zum Abstand von der Linie 28. Somit ist die größte Druckbeanspruchung am äußersten hinteren Bereich des Rahmens der Crimppresse 22 vorhanden.
• Eine Crimppresse gemäß der vorliegenden Erfindung ist allgemein durch die Bezugsszahl 30 in Fig. 3 angegeben. Die Crimppresse 30 ist als im wesentlichen gleich mit der Crimppresse 10 dargestellt, die in Fig. 1 gezeigt ist. Jedoch ist die Crimppresse 30 mit einer einstellbaren Werkzeugeinheit versehen, die allgemein mit der Bezugszahl 32 in Fig. 3 bezeichnet ist und die mit weiteren Einzelheiten in den Fig. 4 und 5 veranschaulicht ist. Im einzelnen umfaßt die Crimppresse 30 einen ersten und einen zweiten Formstößel 34 bzw. 36, die unabhängig einstellbar sind. Der Stößel 34 arbeitet so, daß ein vorauslaufender Bereich eines Anschlusses auf einen Bereich eines Leiterdrahtes mit von diesem abgestreifter Isolierung aufgedrückt wird. Das durch den Stößel 34 bewerkstelligte Crimpen führt zu einer elektrischen Verbindung des Anschlusses mit dem Leiter im Leiterdraht. Der Stößel 36 bildet im allgemeinen eine größere Crimphöhe und arbeitet so, daß ein nach hinten angeordneter Bereich des Anschlusses an einen isolierten Bereich des Leiterdrahtes angequetscht wird. Die durch den Stößel 36 bewerkstelligte Crimpverbindung führt zu einer Zugentlastung und einer höheren Ausreißkraft für den Anschluß.
• Die Formstößel 34 und 36 sind unabhängig einstellbar, um ihre jeweiligen Bereiche der Crimphöhe zu verändern. Im einzelnen umfaßt die Werkzeugeinheit 32 einen ersten und einen zweiten Einstellnocken 38 bzw. 40 zum Einstellen der Höhe des Werkzeugs 34, 36 in bezug auf den stationären Amboß, der in Fig. 3 schematisch dargestellt und allgemein mit der Bezugszahl 42 bezeichnet ist. Die Einstellnocken 38 und 40 sind an einer Stellstange 44 bzw. 46 angebracht, die ihrerseits an einem Schrittmotor 48 bzw. 50 angebracht sind. Die Motoren 48 und 50 stehen in Wirkverbindung mit einer Steuereinrichtung 52, die in den Figuren 4 und 5 nicht veranschaulicht, jedoch schematisch in Fig. 3 gezeigt ist. Wie weiter unten ausgeführt wird, arbeitet die Steuereinrichtung 52 in der Weise, daß elektrische Signale erzeugt werden, die den Motor 48 oder 50 veranlassen, die Stangen 44 bzw. 46 und damit den Nockenkeil 38 bzw. 40 zu bewegen. Durch die Relativstellung der schrägen Nockenkeile 38 und 40 wird die Höhenstellung der Formstößel 34 und 36 in bezug auf den Amboß 42 und dadurch auch die Crimphöhe geändert. Die Steueinrichtung 52 empfängt ferner Signale von einer beliebigen Stelle der Crimppresse 30, wie hier ausgeführt wird, die die Signale zum Steuern der Crimpeinstellmotore 48 und 50 erzeugen.
• Gemäß Fig. 3 weist die Crimppresse 30 ferner einen Dehnungsmesser 54 auf, der an der hinteren Fläche 56 der Crimppresse 30 angebracht ist. Der Dehnungsmesser 54, der insbesondere in den Figuren 6 und 7 veranschaulicht ist, umfaßt einen oberen und einen unteren Montagebügel 58, 60 und einen zwischen diesen angebrachten Meßwandler 62. Kabelzuleitungen 44 und 66 sind an beabstandeten Anschlüssen 68 und 70 des Meßwandlers 62 angebracht. Die Kabel 64 und 66 laufen zur Steuereinrichtung 52, die in der Weise arbeitet, daß ein Strom durch die Kabel 64 und 66 und durch den Meßwandler 62 erzeugt wird. Der Meßwandler 62 umfaßt eine piezoelektrische Einrichtung, die auf kleinste Maßänderungen zwischen den Montagebügeln 58 und 60 reagiert, um proportional die Spannung an den Anschlüssen 68 und 70 zu ändern. Ein bevorzugter Dehnungsmesser für diesen Zweck wird von der International Measurement and Control Company (IMCO) vertrieben und wird im Handel als Ton-Limit- Detector bezeichnet. Die Steuereinrichtung 52 arbeitet so, daß der Wert der maximalen vom Dehnungsmesser 54 gemessenen Dehnung gespeichert wird.
• Die Verwendung des Dehnungsmessers 54 und der einstellbaren Crimphöhenwerkzeugeinheit 32 in der Crimppresse 30 kann graphisch mit Bezug auf die Figuren 8 bis 11 veranschaulicht werden. Im einzelnen zeigt Fig. 8 die Ergebnisse von Versuchen, bei denen die Dehnung bei drei verschiedenen Crimphöheneinstellungen an einer Crimppresse gemessen wurde. Die tatsächliche Crimphöhe wurde dann mit einem Mikrometer nach jedem Crimpvorgang gemessen. Die in Fig. 8 dargestellte Linie 72 stellt die gemessene Dehnung gegen die Crimphöhenverteilung dar. Innerhalb jeder Gruppe wurde gefunden, daß die Verteilung um den Mittelwert sehr gut voraussagbar war, was dadurch anzeigt, daß die während eines Crimpvorgangs gemessene Dehnung eine gute Anzeige für die tatsächliche Crimphöhe bildet. Andere ähnliche Versuche wurden für Crimpanschlüsse durchgeführt, bei denen die spezielle Crimphöhe zwischen 0,203 und 0,213 cm (0,080 Zoll und 0,084 Zoll) liegen sollte. Für diese jeweiligen Crimphöhenbereiche wurde festgestellt, daß die piezoelektrische Ausgangsgröße in Volt zwischen 4,2 und 4,4 liegen würde. Die Figuren 9 und 10 zeigen Versuche, bei denen die piezoelektrische Ausgangsgröße in Volt mit den vorbekannten Standardmessungen der Crimpqualität verglichen wurde. Im einzelnen vergleicht Fig. 9 die piezoelektrische Ausgangsgröße in Volt mit einer Messung des relativen Fehlens von Poren. Die vertikalen Linien in Fig. 9 kennzeichnen den kleinsten und größten Bereich der piezoelektrischen Ausgangsgröße, die Crimpvorgängen in dem spezifizierten Bereich entsprechen. Die Crimphöhe der Presse wurde zur Erzielung niedrigerer Dehnungswerte verändert. Die bei diesen Werten produzierten Crimpverbindungen wurden dann analysiert, um das relative Fehlen von Poren zu bestimmen. Die piezoelektrischen Ausgangswerte unter den dem akzeptablen Crimphöhenbereich entsprechenden Werten zeigten ein verringertes Fehlen von Poren bzw. eine vermehrte Anwesenheit von Poren, was eine schlechtere elektrische Leistung für den Anschluß anzeigt. Die Fig. 10 vergleicht die piezoelektrische Ausgangsgröße mit der Ausreißkraft. Im einzelnen lag die Ausreißkraft für Versuche, die eine piezoelektrische Ausgangsgröße innerhalb des spezifizierten Bereichens erbrachten, sämtlich über 110 Pfund, was die minimale Standard-Ausreißkraft für Anschlüsse dieser Art ist.
• Die Fig. 11 ist ähnlich Fig. 8, zeigt jedoch eine dichtere Verteilung von Daten um den Mittelwert. Diese Figur ist vorgesehen, um eine Methode der Verwendung der hier beschriebenen Verhältnisse bei der beschriebenen und mit Bezug auf die Figuren 3 bis 7 veranschaulichten Vorrichtung 30 zu veranschaulichen. Im einzelnen zeigt die Anordnung von Daten, die allgemein durch die Bezugszahl 80 in Fig. 11 bezeichnet ist, die Verteilung von Dehnung und Crimphöhe, die für eine ein neues Werkzeug verwendende Crimppresse vorhanden sein kann. Wenn das Werkzeug zu verschleißen beginnt, erhöht sich die Crimphöhe, und die von dem Dehnungsmesser 54 gemessene mittlere Dehnung verlagert sich allmählich zu unteren Werten, was ein Verschleiß des Werkzeugs anzeigt. Wenn der Dehnungsmesser 54 Daten an die Steuereinrichtung 52 sendet, die anzeigen, daß die mittlere Dehnung auf einen kleinsten zulässigen Mittelwert abgefallen ist, wie durch die Stelle 82 in Fig. 11 angezeigt, wird ein geeignetes Signal von der Steuereinrichtung 52 erzeugt, um die Notwendigkeit zur Einstellung oder Erneuerung des Werkzeugs anzuzeigen. Das von der in Fig. 3 gezeigten Steuereinrichtung 52 erzeugte Signal kann den Crimphöhenschrittmotor 48 und/oder 50 betätigen, um das Werkzeug 34 und 36 einzustellen. Im einzelnen veranlaßt der Motor 48 und/oder 50 die Stange 44 und/oder 46 zu einer linearen Vorbewegung und dadurch Neupositionierung des jeweiligen Nockenkeils 38 und/oder 40. Hierdurch werden die Stößel 34 und 36 effektiv auf niedrigere jeweilige Positionen in bezug auf den in Fig. 3 veranschaulichten Amboß 42 eingestellt. Die Einstellung führt dazu, daß die mittlere Dehnung allmählich auf die in Fig. 11 dargestellte Stelle 80 zurückkehrt, die der spezifizierten minimalen Crimphöhe entspricht, die ohne unnötige Einschränkung des Stromflusses durch den Anschluß akzeptiert werden kann. Die in Fig. 3 veranschaulichte Steuereinrichtung 52 arbeitet so, daß eine spezifizierte Anzahl solcher Einstellungen ohne eingehende Prüfung durch das Bedienungspersonal möglich ist. Nachdem die maximale Anzahl von Einstellungen erreicht worden ist, erzeugt jedoch jede weitere Verschiebung der mittleren Dehnung nach unten auf das kleinste akzeptable Mittel 82 ein Werkzeugwechselsignal, das eine Überprüfung und/oder Erneuerung des Werkzeugs erfordert.
• Die Fig. 11 zeigt ferner die größte akzeptable Dehnung und die kleinste akzeptable Dehnung. Dehnungsmeßwerte jenseits dieser Grenzen werden zurückgewiesen, ungeachtet der weitergehenden Auswertung der mittleren Dehnung. Zum Beispiel kann eine Dehnung, die den in Fig. 11 angegebenen spezifizierten maximalen Grenzwert 84 übersteigt, indikativ sein für eine Blockierung oder ein gebrochenes Werkzeug in der in Fig. 3 gezeigten Crimppresse 30. Dieses erzeugt unmittelbar ein Zurückweisungssignal, das entweder einen bestimmten Anschluß zur Zurückweisung identifiziert und/oder den Betrieb der Presse 30 beendet. In gleicher Weise zeigt ein Wert unterhalb des spezifizierten minimalen Dehnungswertes 86 an, daß eine Crimpverbindung entweder nicht sämtliche Einzelleiter des Leiters in einem Leiterdraht erfaßt hat oder daß entweder ein Leiterdraht oder ein Anschluß nicht ordnungsgemäß zugeführt wurde. Wie oben bemerkt, erzeugt dieses ein unmittelbares Zurückweisungssignal, um anzuzeigen, daß der bestimmte abgeschlossene Leiterdraht unterhalb der spezifizierten Kleinstdehnung zurückgewiesen werden muß, und um möglicherweise die Notwendigkeit einer Überprüfung der Crimppresse anzuzeigen.
• Zusammenfassend ist eine Crimppresse für elektrische Crimpanschlüsse mit einem in diese einbezogenen Dehnungsmesser geschaffen worden. Der Dehnungsmesser steht in Wirkverbindung mit einer Steuereinrichtung, die die Dehnung für jeden Crimpvorgang identifiziert und die mittlere Dehnung für eine ausgewählte Anzahl aufeinanderfolgender Crimpvorgänge berechnet. Ein Dehnungsergebnis entweder über oder unter einem spezifizierten Bereich ruft die Erzeugung eines Signals zur Zurückweisung des speziellen Anschlusses hervor. Die Steuereinrichtung kann ferner ein Signal erzeugen, um eine Überprüfung entweder des zurückgewiesenen Teils oder des Crimppressenwerkzeugs zu verlangen. Wenn das Werkzeug allmählich verschleißt, verschiebt sich der Mittelwert zu einem zulässigen kleinsten Mittelwert hin. Wenn der zulässige kleinste Mittelwert erreicht ist, wird ein Signal erzeugt, das die Notwendigkeit der Einstellung des Werkzeugs anzeigt. Die Crimppresse kann ferner eine in diese eingebaute Werkzeugeinstelleinrichtung aufweisen. Die Werkzeugeinstelleinrichtung kann mit der Steuereinrichtung in Wirkverbindung stehen, derart, daß Einstellungen der Crimphöhe automatisch durchgeführt werden, wenn sich die mittlere Dehnung einem zulässigen kleinsten Mittelwert nähert. Die Steuereinrichtung kann in der Weise arbeiten, daß ein geeignetes Signal erzeugt wird, nachdem eine gewählte Anzahl von Crimpeinstellungen oder nachdem einer gewählten Distanz entsprechende Einstellungen durchgeführt worden sind. Obgleich die Erfindung mit Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden ist, versteht sich, daß verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist. Insbesondere können andere Kraftmeßeinrichtungen als piezoelektrische Dehnungsmes ser zum Messen der bei einem Crimpvorgang auftretenden Kraft verwendet werden. Außerdem können die Crimppressen und die Einstellungen der Crimphöhen andere Formen als die speziell hier dargestellten aufweisen.

Claims (12)

1. Crimppresse (30) zum Crimpverbinden eines elektrisch leitenden Anschlusses mit einem Leiterdraht, wobei die Presse versehen ist mit einem Rahmen, einem Amboß (42), der am Rahmen angebracht ist und eine Einrichtung zum Aufnehmen zumindest eines solchen Anschlusses und zumindest eines solchen Leiterdrahts aufweist, einem Stempel (32), der relativ zum Rahmen und zum Amboß zur Crimpverpressung ausgewählter Bereiche des Anschlusses in Eingriff mit dem Leiterdraht bewegbar ist,

einer Kraftmeßeinrichtung (58,60,62), die an der Crimppresse (30) zum Messen der maximalen Kraft, die in der Crimppresse (30) bei jedem Arbeitsspiel des Stempels (32) erzeugt wird, angebracht ist, und einer Steuereinrichtung (52), die mit der Kraftmeßeinrichtung in Wirkverbindung steht zum Vergleichen der gemessenen Kraft mit einem akzeptablen Bereich von Kräften und zum Erzeugen eines Signals infolge von Kräften außerhalb des akzeptablen Bereichs, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (52) ferner eine Mittelwertbildeeinrichtung zum Berechnen der maximalen Durchschnittskraft über eine gewählte Anzahl von Crimparbeitsspielen aufweist und daß die Steuereinrichtung ferner in der Weise arbeitet, daß die maximale Durchschnittskraft mit einer kleinstakzeptablen maximalen Durchschnittskraft verglichen wird und ein Signal als Reaktion auf eine gemessene maximale Durchschnittskraft erzeugt wird, die kleiner ist als die kleinstakzeptable maximale Durchschnittskraft.

2. Crimppresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßeinrichtung (50,60,62) am Rahmen der Crimppresse (30) angebracht ist.

3. Crimppresse (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßeinrichtung einen Dehnungsmesser (54) umfaßt.

4. Crimppresse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnungsmesser (54) eine piezoelektrische Einrichtung zum Umwandeln von Maßänderungen in der Crimppresse (30) in elektrische Signale umfaßt.

5. Crimppresse (30) nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine Crimphöhen-Einstelleinrichtung (38,40,44,46,48,50) zum Einstellen der Anschließhöhe, wobei die Einstelleinrichtung mit der Steuereinrichtung (52) in Wirkverbindung steht und die Steuereinrichtung (52) ferner in der Weise arbeitet, daß ein Signal zur Veranlassung von Einstellungen in der Einstelleinrichtung erzeugt wird.

6. Crimppresse (30) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (38,40,44,46,48,50) eine Motoreinheit (48,50) zum Durchführen der Einstellung umfaßt und die Motoreinheit (48,50) mit der Steuereinrichtung in Wirkverbindung steht.

7.Crimppresse (30) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung des weiteren eine Einrichtung zum Einstellen der Position des Stempels relativ zum Amboß umfaßt.

8. Crimppresse (30) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Isolierungsstößel (36) zum Crimpverbinden eines ersten Bereichs des Anschlusses mit einer Isolierung des Leiterdrahts und einen Leiterstößel (34) zum Crimpverbinden eines zweiten Bereichs des Anschlusses mit einem Leiter im Leiterdraht, wobei die Crimphöhen-Einstelleinrichtung in der Weise arbeitet, daß die Position des Isolierungsstößels (36) und des Leiterstößels (34) infolge von Signalen von der Steuereinrichtung (52) unabhängig eingestellt wird.

9. Crimppresse (30) nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine Einrichtung für eine sichtbare Anzeige, die mit der Steuereinrichtung (52) zum Erzeugen einer sichtbaren Anzeige von durch die Kraftmeßeinrichtung (58,60,62) gemessenen Kräften in Wirkverbindung steht.

10. Verfahren zum Messen der Qualität einer Crimpverbindung eines elektrisch leitenden Anschlusses mit einem Leiterdraht, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt, dar zumindest ein Anschluß einer Crimppresse (30) dargeboten, ein Leiterdraht im Nahbereich mit dem Anschluß dargeboten und die Crimppresse (30) zum Crimpverpressen gewählter Bereiche des Anschlusses in Eingriff mit dem Leiterdraht betätigt wird, und das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß die von der Crimppresse (30) bei jedem einer gewählten Mehrzahl aufeinanderfolgender Arbeitsvorgänge der Crimppresse (30) erzeugte maximale Kraft gemessen wird,

der Wert der gemessenen Kraft für jeden der gewählten Mehrzahl aufeinanderfolgender Arbeitsvorgänge der Crimppresse (30) gespeichert wird,

die in der gewählten Mehrzahl gemessenen maximalen Kräfte zur Bestimmung einer gemessenen maximalen Durchschnittskraft gemittelt werden,

der Mittelwert mit einem akzeptablen Bereich von Mittelwerten verglichen wird und ein Einstellsignal als Reaktion auf eine gemessene maximale Durchschnittscrimpkraft, die außerhalb des akzeptablen Bereichs maximaler Durchschnittscrimpkräfte liegt, erzeugt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, ferner gekennzeichnet durch den Schritt des automatischen Einstellens der Bewegung eines Stempels (32) der Crimppresse (30) als Reaktion auf eine gemessene Durchschnittskraft außerhalb des akzeptablen Bereichs von Durchschnittswerten.

12. Verfahren nach Anspruch 11, ferner mit dem Schritt, daß die Anzahl von der Bewegung des Stempels (32) automatisch vermittelten Einstellungen gezählt und ein Werkzeugwechselsignal erzeugt wird, nachdem eine gewählte Anzahl von Einstellungen erfolgt ist.