DE69700589T2

DE69700589T2 - Tragbares werkzeug zum crimpen von kontaktstiften an elektrischen leitern

Info

Publication number: DE69700589T2
Application number: DE69700589T
Authority: DE
Inventors: Thierry Couquillou; Claude Martin
Original assignee: EURITECH SARL
Current assignee: EURITECH SARL
Priority date: 1996-01-10
Filing date: 1997-01-10
Publication date: 2000-05-04
Anticipated expiration: 2017-01-11
Also published as: CA2241805A1; EP0873582A1; ATE185456T1; WO1997025757A1; EP0873582B1; DE69700589D1; FR2743449A1; FR2743449B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein tragbares Werkzeug zur Quetschverbindung von Anschlußstiften oder Anschlußelementen an elektrischen Drahtleitungen mit einer integrierten Einrichtung zur Qualitätskontrolle der Quetschverbindung.
In bestimmten Bereichen, in denen eine sehr große Anzahl von elektrischen oder elektronischen Ausrüstungsteilen vorhanden ist, wie beispielsweise im Bereich der Luft- und Raumfahrt, muß eine Vielzahl von elektrischen Verbindungen hergestellt werden, von denen jede zwei komplementäre Verbindungselemente benötigt, so daß die Anzahl der Verbindungsstifte, die mittels Quetschverbindung an den elektrischen Leitungen befestigt werden müssen, äußerst hoch sein kann (bei einem Helikopter kann sie beispielsweise weit über 10000 liegen). Andererseits sind die Durchmesser der Leitungen ihrer Funktion entsprechend ausgelegt, so daß eine große Vielfalt von Anschlußstiften verwendet werden muß, die den zahlreichen verschiedenen Durchmessern der Drähte oder Kabel entsprechen.
Bei den vorgenannten Anwendungsmöglichkeiten erfolgt die Quetschverbindung der männlichen oder weiblichen Anschlußstifte oder Anschlußelemente auf den vorher abisolierten Enden der Drähte oder Elektrokabel im allgemeinen mittels verschiedener manuell betätigter Zangen, die den jeweiligen Merkmalen (Durchmesser, Länge, Eindruckstellen der Quetsch verbindung, usw.) dieser Stifte entsprechen und mit manuellen Einstellmitteln versehen sind, mit denen sich die axiale Positionierung der Stifte und die Tiefe des Eindrucks einstellen lassen.
Es läßt sich denken, daß die Verwendung der verschiedenen manuell betätigten Zangen und die Notwendigkeit, manuelle Einstellungen an diesen Zangen vornehmen zu müssen, Fehlerquellen bilden kann, deren Folgen äußerst schwerwiegend sein können (vor allem bei Anwendungen in der Raumfahrt, Luftfahrt und im militärischen Bereich), und daß die Ergebnisse der mittels dieser Zangen ausgeführten Quetschverbindungen nur schwer zu kontrollieren sind. Tatsächlich kann eine Zugprüfung zur Zerstörung der Verbindung von Draht und Stift führen, während die Kontrolle der Zange keine Gewähr dafür bietet, daß während der Einstellungen kein auf menschliches Versagen zurückzuführender Fehler aufgetreten ist.
Außerdem ist offensichtlich, daß die Quetschverbindungsvorgänge, die mittels verschiedener manuell einstellbarer Zangen durchgeführt werden, die sorgfältig angeordnet und in Abhängigkeit von der durchzuführenden Verbindung ausgewählt werden müssen, zahlreiche ausführende Personen und eine beträchtliche Arbeitsdauer erfordern.
Um diesen Nachteilen abzuhelfen, wurde eine Verbindungsvorrichtung (EP-A-0.415.831) zur Quetschverbindung von Anschlußelementen an Drahtleitungen vorgeschlagen, umfassend:
- ein feststehendes Stößelhalteorgan mit mehreren Stößelsätzen, die radial zur Drahtleitung verschiebbar sind, um die der für die Quetschverbindung bestimmte Stift angeordnet ist;
- ein erstes Teil, das auf dem Stößelhalteorgan montiert ist und radial verschiebbare Druckeinrichtungen umfaßt, wobei das erste Teil zum Stößelhalteorgan mittels erster Betätigungsmittel winklig verschiebbar ist, so daß die Druckein richtungen zum gewählten Stößelsatz zugeführt werden können; und
- ein zweites Teil, das auf dem ersten Teil montiert und mit Mitteln zum Verschieben der Druckeinrichtungen versehen ist, die dem auf die Stößel auszuübenden Kraftaufwand zur Herstellung der Quetschverbindung entsprechen, wobei das zweite Teil zum ersten Teil und zum Stößelhalteorgan über zweite Betätigungsmittel winklig verschoben werden kann, damit die Mittel zum Verschieben auf die Druckeinrichtungen wirken, die ihrerseits auf die Stößel wirken und die Quetschverbindung des Stifts auf der Drahtleitung herstellen.
Andererseits ist im vorgenannten Dokument vorgesehen, einen dem Kraftaufwand für die Quetschverbindung entsprechenden Meßwertgeber mit dem zweiten beweglichen Teil zu verbinden, wobei dieser Meßwertgeber mit den zweiten Betätigungsmitteln so verbunden ist, daß der Quetschverbindungsvorgang unterbrochen wird, wenn der von den Stößeln ausgeübte Kraftaufwand erreicht ist, wobei eine elektrische Verbindung diesen Meßwertgeber mit einer programmierbaren Steuereinheit verbindet.
Diese Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, komplex und teuer zu sein. Tatsächlich umfaßt das Kopfende zum Herstellen der Quetschverbindung zwei bewegliche Teile und benötigt zur Funktionsausübung vier Antriebssysteme. Es handelt sich dabei also um eine schwerfällige Vorrichtung, die nur stationär und nicht tragbar eingesetzt werden kann.
Andererseits ist der Meßwertgeber zur Aufnahme des Kraftaufwands beabstandet zu den Achsen angeordnet, an denen die Quetschverbindungskräfte auftreten, so daß der gemessene Kraftwert nicht der realen, zur Herstellung der Quetschverbindung aufgewendeten Kraft entspricht, und die Kontrollergebnisse der Quetschverbindung verfälscht sein können.
Die im Dokument EP-A-0.415.831 beschriebene Quetschverbindungsvorrichtung umfaßt ein System zur Zentrierung der Stifte vor dem Quetschvorgang. Dieses Zentriersystem wird aus zahlreichen Organen gebildet, von denen bestimmte beweglich sind und von denen eines von einem eigenen Antrieb betätigt wird, so daß dieses System die Komplexität und Schwerfälligkeit des Quetschverbindungssystems zusätzlich erhöht.
Andererseits ist die im vorgenannten Dokument beschriebene Quetschverbindungsvorrichtung mit einer Einrichtung zur Positionierung der Stifte ausgestattet, die ebenfalls relativ komplex und sperrig ist.
Ziel der Erfindung ist vor allem, den vorgenannten Nachteilen der manuellen Werkzeuge und der Vorrichtungen zur automatischen Herstellung einer Quetschverbindung der Art abzuhelfen, die im Dokument EP-A-0.415.831 beschrieben ist.
Nach einer ersten charakteristischen Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Zange bzw. das tragbare Werkzeug zur Quetschverbindung vor allem:
- eine drehbar montierte Stößelhaltetrommel, wobei die Trommel einen axialen Durchlaß umfaßt und mit radial zwischen zwei Endpositionen verschiebbaren Stößeln versehen ist, wobei die Trommel vorzugsweise mit mindestens zwei Stößelsätzen versehen ist, die sich durch die Form ihres Quetschverbindungsendes unterscheiden;
- eine feststehende Kurvenscheibe, die um die Trommel montiert ist und gegen deren Wirkfläche sich die äußeren Enden der Stößel stützen, wobei die Wirkfläche so ausgebildet ist, daß sie entweder die Positionierung der Gesamtheit der Stößel in Ruhestellung oder die selektive Verschiebung der Stößel eines einzelnen Stößelsatzes in Richtung auf die Achse des axialen Durchlasses der Trommel ermöglicht;
- eine Motoreinrichtung, die den Drehantrieb der Trommel ermöglicht.
Ein erster Vorteil der erfindungsgemäßen Quetschverbindungszange liegt in der Tatsache, daß der Betätigungsmechanismus der Quetschverbindungsstößel, wie er vorher beschrieben wurde, eine einfache Bauweise besitzt, da er nur ein bewegliches Teil und infolgedessen auch nur einen Motor zum Antrieb dieses Teils umfaßt. Wenn man ferner bedenkt, daß die Quetschverbindungsvorrichtungen des weiteren ein System zur Längspositionierung der Stifte aufweisen, das seine eigene Antriebseinrichtung besitzt, umfaßt die erfindungsgemäße Quetschverbindungszange nur zwei Motoren, so daß sie, abgesehen von einer im Vergleich zu ihrem möglichen Arbeitseinsatz bemerkenswerten Einfachheit, relativ leicht ist, wodurch sie zu einem tragbaren Werkzeug wird, bei dem die Nachteile einer stationär auszuführenden Arbeit entfallen.
Gemäß einer weiteren charakteristischen Ausgestaltung der Erfindung ist der Wirkabschnitt der feststehenden Kurvenscheibe so ausgebildet, daß ein Feststellen der Stößel des gewählten Stößelsatzes in einer Vorzentrierungsposition ermöglicht wird, die zwischen der Ruhestellung und der Quetschverbindungsposition liegt.
Dank dieser Ausgestaltung umfaßt das Werkzeug keinen besonderen Mechanismus zur axialen Vorzentrierung der Stifte, was im Vergleich zu der im Dokument EP-A-0.415.831 beschriebenen Vorrichtung zu einer Gewichts- und Raumbedarfsreduzierung des Werkzeugs beiträgt.
Gemäß einer weiteren charakteristischen Ausgestaltung der Erfindung sind die Kraft-Meßwertgeber, die beispielsweise aus Lastmeßelementen gebildet werden, in der feststehenden Kurvenscheibe gelagert, welche die Stößelhaltetrommel umgibt, wobei die Kraft-Meßwertgeber auf den Radialverschiebungsachsen der Stößel positioniert sind.
Der Vorteil, der sich aus dieser räumlichen Anordnung der Meßwertgeber ergibt, besteht darin, daß die Quetschverbindungskräfte in nächster Nähe der Stößel in den Achsen gemessen werden können, wo diese Kräfte ausgeübt werden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Tatsache, daß diese Meßwertgeber in einem feststehenden Abschnitt des Quetschverbindungswerkzeugs gelagert sind, so daß sie mittels eines relativ zum Kopfende der Quetschverbindung feststehenden Kabels an das Kontroll- und Steuersystem angeschlossen werden können.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht die automatische Einstellung der Quetschverbindungsparameter, das heißt die Auswahl der entsprechenden Stößel, Vorzentrierung der Stößel, Längspositionierung der Stifte, Eindrucktiefe.
Diese Parameter werden in einer Datenbank eines Kontroll- und Steuersystems bzw. einer programmierbaren Steuereinheit erfaßt; sie werden vom Bediener entweder über eine Bildschirmtastatur oder über ein Strichcode-Lesesystem ausgewählt, das an das Kontroll- und Steuersystem angeschlossen ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht des weiteren die Kontrolle der Eindringkraft der Stößel in die Stifte, und zwar in Abhängigkeit von der Position der Stößel.
Eine Position/Kraft-Kurve kann mit einer Referenzkurve verglichen werden, die in der Datenbank des Kontroll- und Steuersystems gespeichert ist.
Wenn sich die erhaltene Kurve von der Referenzkurve zu sehr unterscheidet, wird die Quetschverbindung als fehlerhaft eingestuft. Der Bediener kann in diesem Fall über den Bildschirm oder durch ein akustisches Signal benachrichtigt werden, oder dadurch, daß der Stift im Quetschverbindungswerkzeug festgehalten wird.
Es läßt sich denken, daß dieser Kontrollmöglichkeit eine große Bedeutung im Luft- und Raumfahrt und im militärischen Bereich zukommt.
Erfindungsgemäß werden die vorher beschriebenen unterschiedlichen Funktionen mittels eines relativ leichten (ca. 1,5 kg) tragbaren Werkzeugs mit geringem Raumbedarf ausgeführt.
Die vorgenannten und weitere Merkmale, Ziele und Vorteile gehen noch besser aus der folgenden Beschreibung und den Figuren im Anhang hervor, wobei:
Fig. 1 eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen Quetschverbindungswerkzeugs ist, dessen Kopf in der Vorderseite des Gehäuses gezeigt wird.
Fig. 2 eine Seitenansicht des Werkzeugs im Axialschnitt ist.
Fig. 3 eine vergrößerte Vorderansicht des Quetschverbindungskopfs dieses Werkzeugs ist.
Fig. 4 eine vergrößerte Detaildarstellung und Vorderansicht ist, die das besondere Profil der Antriebs-Kurvenscheibe der Stößel darstellt.
Fig. 5a ein vergrößerter Axialschnitt des Quetschverbindungskopfs ist.
Fig. 5b eine Explosionsdarstellung von Fig. 5a ist.
Fig. 6 eine Explosionsdarstellung des Längsschnitts durch das Längspositionierungssystem der Stifte ist.
Fig. 7 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie 7-7 in Fig. 5b ist.
Fig. 8 eine Vorderansicht des Quetschverbindungskopfs des Werkzeugs ist, der in Vorzentrierungsposition dargestellt ist.
Fig. 9 eine zu Fig. 8 analoge Ansicht ist und den Quetschverbindungskopf beim Herstellen einer Quetschverbindung zwischen einem Stift und einer Leitung darstellt.
Auf diese Figuren wird Bezug genommen, um ein interessantes, jedoch nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Quetschverbindungswerkzeugs zu beschreiben. Der Quetschverbindungskopf des Werkzeugs umfaßt im wesentlichen:
- eine Stößelhaltetrommel 1;
- eine um diese Trommel montierte feststehende Kurvenscheibe 2;
- Motormittel 3-4, welche den Drehantrieb der Trommel ermöglichen.
Die Trommel 1 wird aus einem zylindrischen Stück gebildet, das einen vorderen Abschnitt, in dem sich die Stößel befinden, und einen rückwärtigen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser aufweist, um den die Lager 5 montiert sind, und dessen hinteres Ende mit einer kegelförmigen Verzahnung 6 versehen ist, die in ein kegelförmiges Ritzel 7 eingreift, das auf der Ausgangswelle 8 eines Untersetzungsgetriebes 4 festgekeilt ist, das an einen Elektromotor 3 gekoppelt ist, mit dem zusammen es die Motormittel für den Drehantrieb der Trommel bildet.
Der Getriebemotor 3-4 ist ein Gleichstrommotor mit zweifacher Drehrichtung; in Bezug auf die Trommelachse ist er radial und so nah wie möglich zur Trommel angeordnet, und er ist in einem Gehäuse 9 gehaltert, das den Handgriff des Werkzeugs bildet und die Unterbringung der verschiedenen an den Motor und die Meßwertgeber des Werkzeugs angeschlossenen Leitungen ermöglicht. Anders ausgedrückt steht die Antriebsachse A-A senkrecht zur Drehachse a-a der Trommel (Fig. 2).
Ferner ist der Getriebemotor 3-4 mit einem Schrittcodierer 10 ausgestattet, der sich ebenfalls im Gehäuse 9 befindet.
Die Trommel 1 weist einen axialen Durchlaß mit einer Mündung 11 mit kreisförmigem Querschnitt und im vorderen Abschnitt der Mündung mehrere radiale Durchlässe 12 auf, die auf der gleichen Ebene angeordnet und gleichmäßig um 45º zueinander beabstandet sind. In jedem dieser radialen Durchlässe ist ein Stößel 13A oder 13B montiert, der axial verschiebbar ist.
Gemäß dem dargestellten Beispiel umfaßt die Trommel 1 acht radiale Durchlässe und umschließt acht Stößel 13A und 13B, aber es wird betont, daß diese Anzahl nur zur Veranschaulichung dient und die Trommel auch eine höhere oder niedrigere Anzahl radialer Durchlässe und Stößel aufweisen könnte.
Genauer gesagt ist die Trommel vorzugsweise mit mindestens zwei Stößelsätzen 13A und 13B ausgestattet, die abwechselnd angeordnet sind, wobei sich die Stößel 13A des einen dieser Stößelsätze von den Stößeln 13B des anderen Stößelsatzes durch die Form ihres Wirkendes 13a oder 13b unterscheiden, wie dies vor allem in Fig. 3 ersichtlich ist. Die ausgeführten Versuche haben die Feststellung ermöglicht, daß die Verwendung von zwei Stößelsätzen ausreichend ist, um 90% der für eine Quetschverbindung in Frage kommenden Kontakte sowohl im Konstruktions- als auch im Wartungsbereich der Luft- und Raumfahrt abzudecken.
Jeder Stößel 13A oder 13B umfaßt einen Schaft 13c, einen verbreiterten Kopf 13d und ein Wirkende oder Quetschverbindungsende 13a oder 13b. Die Stößelköpfe weisen vorzugsweise zylindrische Stützflächen auf, die eine bessere Verteilung des Drucks beim Kontakt mit den Oberflächen der Wirkabschnitte der Kurvenscheibe ermöglichen. Andererseits weist mindestens ein Teil der Stößel 13A, 13B und der Durchlässe 12, in denen die Stößel gleiten, einen viereckigen Querschnitt auf, der beispielsweise rechteckig ist, der eine Drehfixierung der Stößel ermöglicht. Der Abschnitt mit dem rechteckigen Querschnitt der Stößel 13A, 13B wird vorzugsweise vom Kopf 13d der letzteren gebildet, während der Abschnitt mit dem rechteckigen Querschnitt der Durchlässe 12 derjenige dieser Durchlässe ist, in dem der Kopf gleiten kann. Eine Feder 14, die als Druckeinrichtung wirkt und um den Schaft 13c jedes Stößels 13A und 13B angeordnet ist, neigt dazu, letzteren nach außen zurückzudrücken. Diese Feder 14 ist über ihre entgegengesetzten Enden einerseits gegen einen kreisförmigen Vorsprung 12a, der vom Boden eines erweiterten Abschnitts jedes Durchlasses 12 gebildet wird, und andererseits gegen einen kreisförmigen Vorsprung 13e verkeilt, der von der Innenseite dieses erweiterten Abschnitts des Kopfs 13d jedes Stößels gebildet wird.
Die Kurvenscheibe 2 wird aus einem zylindrischen Teil gebildet, dessen rückwärtiger Abschnitt 2a die Lager 5 umschließt, und ihre Wirkfläche wird gebildet von der Innenfläche ihres Vorderabschnitts 2b, der den vorderen Teil der Trommel 1 umgibt, in dem die Stößel 13A und 13B gelagert sind, deren Köpfe 13d sich gegen die Wirkfläche stützen, die abwechselnd Abschnitte mit Vertiefungen 15 und erhabene Wirkabschnitte 16 aufweist. Auf diese Weise können die Stößel 13A und 13B axial zwischen zwei Endpositionen verschoben werden, von denen die eine (Ruhestellung) dadurch zustandekommt, daß sich die Stößel gegen einen vertieften Abschnitt 15 der Kurvenscheibe stützen, und die andere (Quetschverbindungsposition) dadurch, daß sie sich gegen einen erhabenen Wirkabschnitt 16 der Kurvenscheibe stützen.
Diese Kurvenscheibe 2 weist ein besonderes Profil auf, das folgendes ermöglicht:
- entweder die Abstützung aller Stößel 13A und 13B gegen die vertieften Abschnitte 15;
- oder die radiale Verschiebung der Stößel eines gewählten Stößelsatzes in Richtung auf die Verbindungselemente, für die eine Quetschverbindung hergestellt werden soll, und zwar unter Einwirkung der erhabenen Wirkabschnitte 16 auf den Kopf 13d der Stößel, während die Stößel des anderen Stößelsatzes so in Kontakt mit den vertieften Abschnitten 15 stehen, daß sie unbeweglich bleiben.
Die Kurvenscheibe 2 weist eine Anzahl von vertieften Abschnitten 15 und erhabenen Wirkabschnitten 16 auf, die der Anzahl der Stößel jedes Stößelsatzes 13A oder 13B entspricht. Andererseits ist jeder vertiefte Abschnitt 15 so ausgelegt, daß sich gleichzeitig ein Stößel 13A und ein Stößel 13B der beiden Stößelsätze abstützen können, während jeder erhabene Wirkabschnitt 16 so bemessen ist, daß sich nur ein Stößel 13A oder 13B eines gewählten Stößelsatzes dagegen stützen kann.
Aus dem dargestellten Beispiel ist ersichtlich, daß die vertieften Abschnitte 15 sich über mehr als 45º erstrecken, während die erhabenen Wirkabschnitte 16 der Stößel weniger als 45º beanspruchen.
Andererseits besitzen die Steigungen der erhabenen Wirkabschnitte 16 ein besonderes Profil, das als Profil "mit konstanter Kraft" bezeichnet wird. Bei diesem Profil ist jede Steigung in dem Abschnitt ausgeprägter, wo die aufzubringende Kraft geringer ist, anschließend wird die Steigung in dem Abschnitt schwächer, wo die zu produzierende Kraft höher ist. Wie vor allem in Fig. 4 dargestellt ist, umfaßt jede Kurvenscheibe 16 des feststehenden Mehrfachkurvenscheiben-Organs 2: - einen ersten Bereich 17a, der einen hohen Anteil der Steigung darstellt, welche die Verschiebung der Stößel in die Vorzentrierungsposition und die Annäherung der Stößel zum Kontakt mit dem Stift ermöglicht, mit dem die Quetschverbindung hergestellt werden soll; - einen zweiten Bereich 17b mit konstanter Steigung und mit einem geringeren Steigungsprozentsatz, welcher dem Vorgang der eigentlichen Quetschverbindung entspricht; - und einen dritten Freigabebereich 17c mit umgekehrt gerichtetem hohem Steigungsprozentsatz, der während der Auswahl der entsprechenden Stößel für einen Quetschverbindungszyklus die Positionierung der nicht aktiven Stößel in den Eingangsenden der vertieften Abschnitte 15 ermöglicht.
Wie in der folgenden Erläuterung dargelegt, ermöglicht die Drehung der Trommel:
- die Auswahl des Stößelsatzes, der verwendet werden soll;
- eine Vorzentrierung der Kombination von Draht/Stift durch Annäherung der Stößel;
- die Quetschverbindung des Stifts mit dem Draht, wobei die Stößel durch die erhabenen Wirkabschnitte der stationär bleibenden Kurvenscheibe in den Schaft des Stifts gedrückt werden.
Gemäß einer weiteren charakteristischen Ausgestaltung der Erfindung sind die Meßwertgeber 18, die beispielsweise aus bekannten Lastmeßelementen gebildet werden, in Lager eingebaut, die im Abschnitt vor der Kurvenscheibe 2 ausgespart sind, welche die Stößeleinheit 13A-13B an der Außenseite der Wirkflächen der erhabenen Abschnitte 16 umgibt. Diese Lastmeßelemente 18 sind vorteilhafterweise an den Außenseite der flexiblen Abschnitte angeordnet, die von den erhabenen Abschnitten 16 der Kurvenscheibe gebildet werden. Diese flexiblen Abschnitte werden beispielsweise durch einen Schnitt der erhabenen Abschnitte 16 entlang der Kreissehne des vorderen zylindrischen Abschnitts der Kurvenscheibe und durch eine Durchbohrung an der Grundfläche des Schnitts erhalten.
Die Lastmeßelemente 18 weisen eine sehr geringe Druckverformung in der Größenordnung von 2 bis 3 Mikrometer auf, so daß die gemessene Kraft die tatsächliche Kraft ziemlich genau darstellt.
Die Kraft-Meßwertgeber 18 sind mit einem Kontroll- und Steuersystem oder einer programmierbaren Steuereinheit verbunden, die einen Rechner umfaßt. Ein weiterer bereits herausgestellter Vorteil, der sich aus der stationären Position der Lastmeßelemente 18 ergibt, ist das Vorhandensein einer feststehenden Verkabelung, die keinen Verdrehungs- oder Zugbewegungen ausgesetzt ist.
Der unmittelbare Erhalt von Meßwerten an den vier Lastmeßelementen, die sich oberhalb der Stößel befinden, ermöglicht eine mathematische Analyse und einen sehr raschen Vergleich der Referenzkurven. Diese Analyse ermöglicht das Erfassen folgender Fehlerarten: zerrissene Drahtlitzen, schlechte Anpassung, Stift oder Draht außerhalb des Toleranzwerts, usw. Das System, das diese Schlußfolgerungen ermöglicht, basiert auf folgenden Prinzipien:
- Die Form des Eindrucks wird vom Konstrukteur in Abhängigkeit vom Stift vorgegeben, was die Auswahl des entsprechenden Stößelsatzes impliziert (fester Parameter);
- Die Tiefe des Eindrucks ist ein festes Merkmal, das ebenfalls vom Konstrukteur vorgegeben wird; dieser Wert wird in der Maschinendatenbank gespeichert (fester Parameter);
- Das System ermöglicht das rasche und gleichzeitige Erfassen der Position der Stößel im Stiftmaterial sowie das Erfassen der an jeder dieser Positionen wirkenden Kraft;
- Diese Kurve wird nach der Validierung durch die Qualitätssicherung als Referenzkurve gespeichert. Von dieser Kurve werden zwei weitere, als Mantelkurven bezeichnete Kurven, eine obere und eine untere Kurve, abgeleitet, um leichte Abweichungen zu akzeptieren, die auf Bearbeitungstoleranzen der Stifte oder Drähte zurückzuführen sind. Diese Mantelkurven werden als feste Parameter aufgenommen und in der Datenbank gespeichert.
Während eines Quetschvorgangs wird eine Position/Kraft-Kurve während der normalen Herstellungsphase vorübergehend gespeichert, um einen Vergleich mit der Referenzkurve durchführen zu können.
Die mathematische Analyse besteht aus der Untersuchung der Ausknickpunkte, die einen Anriß bedeuten, der Überschreitungen der Mantelkurven, der gesamten Energie, die einen Riß einer oder mehrerer Drähte bedeuten können.
Die gesamte Quetschverbindungseinheit, die aus der Stößelhaltetrommel 1 und der Kurvenscheibe 2 gebildet wird, befindet sich im vorderen Teil eines Gehäuses 19, dessen Achse senkrecht zur Achse des Gehäuses 9 ausgerichtet ist. Vorne ist dieses Gehäuse durch eine Platte 19a verschlossen, die eine mittige Öffnung 19b aufweist, die vor dem Eingang des Durchlasses 11 und koaxial zu letzterem angeordnet ist.
Das erfindungsgemäße Quetschverbindungswerkzeug umfaßt des weiteren ein Längspositionierungssystem der Kombination Draht/Anschlußstift, die durch einen männlichen oder weiblichen Anschlußstift gebildet wird, in den das abisolierte Ende eines Drahtes oder Elektrokabels eingeführt wird.
Gemäß einer weiteren charakteristischen Ausgestaltung der Erfindung umfaßt dieses Längspositionierungssystem ein bewegliches Organ, das axial verschiebbar in einer feststehenden Führung 20 montiert ist, die mit dem Kopfgehäuse 19 fest einstückig ist.
Das bewegliche Organ umfaßt einen rohrförmigen Schieber 21, in dem sich ein induktiver Fühler 22 befindet, vor dem ein Zentrierkegel 23 angeordnet ist, der relativ zu diesem Fühler axial beweglich ist, und den eine Feder 24, die als Druckmittel wirkt, nach vorne schiebt, das heißt weg vom induktiven Fühler. Dieser Zentrierkegel 23 kann bei Auftreten der Gegenkraft gegen die Feder 24 zurückgeschoben werden, bis sein rückwärtiger Abschnitt 25, der aus einer kleinen metallischen Masse gebildet wird, mit dem induktiven Fühler 22 in Kontakt tritt.
Die Führung 20 ist koaxial zur Trommel 1 angeordnet und ihr vorderer Abschnitt greift in den erweiterten rückwärtigen Abschnitt des axialen Durchlasses 11 ein, der in der Trommel ausgespart ist. Andererseits greift der vordere Teil des Zentrierkegels 23 in den vorderen Teil des axialen Durchlasses 11 mit kleinerem Durchmesser ein und wird darin geführt.
Das bewegliche Organ 21-22-23-24 ist an Antriebsmitteln befestigt, die seine axiale Verschiebung ermöglichen, das heißt die von der Länge der für die Quetschverbindung vorgesehenen Stifte abhängige Regulierung seiner Position im Inneren der feststehenden Führung 20.
Der rückwärtige zylindrische Teil 20a der Führung 20 umfaßt zwei Längsschlitze 26, die diametral entgegengesetzt verlaufen, und um diesen rückwärtigen Teil ist eine zylindrische Buchse 27 montiert, die mit zwei schraubenförmigen Schlitzen 28 versehen ist. In diese schraubenförmigen Schlitze greifen diametral entgegengesetzte Vorsprünge ein, die mit dem rückwärtigen Ende des Schiebers 21 einstückig sind und die Längsschlitze 26 des vorderen Teils 20a der Führung 20 durchqueren. Diese Vorsprünge können aus den entgegengesetzten Enden 29a einer Mitnehmerstange 29 gebildet werden, die durch das rückwärtige Ende des Schiebers 21 angeordnet ist.
Das rückwärtige Ende der Gewindebuchse ist mit einem Ritzel 30 ausgestattet, das mit der Buchse einstückig gebildet werden kann. Dieses Ritzel 30 greift in ein Antriebsritzel 31 ein, das auf der Ausgangswelle einer Antriebseinrichtung verkeilt ist, die beispielsweise von einem Gleichstrom-Getriebemotor 32 gebildet wird, der sich im Gehäuse 19 befindet und dessen Achse beabstandet und parallel zur gemeinsamen Achse der Quetschverbindungseinrichtung und der Längspositionie rungseinrichtung angeordnet ist, wobei der Getriebemotor ebenfalls mit einem Schrittcodierer 36 ausgestattet ist.
Die Längspositionierungseinrichtung besitzt im wesentlichen zwei Funktionen:
- sie ermöglicht die Längspositionierung des Stifts auf den Stößeln;
- sie ermöglicht das Erfassen eines vorhandenen Stifts in der gewünschten Position und das Auslösen des Quetschverbindungsvorgangs.
Das Quetschverbindungswerkzeug ist des weiteren mit mindestens zwei Positionsfühlern ausgestattet. Einer der beiden Fühler 33 gestattet eine sehr genaue Kontrolle der Position der Trommel 1 und ermöglicht damit die Einstellung der Eindrucktiefe, während der zweite Fühler 34 die Kontrolle der Längspositionierungseinrichtung erlaubt.
Die vorher beschriebenen verschiedenen elektrischen oder elektronischen Komponenten des Quetschverbindungswerkzeugs sind mittels eines flexiblen Kabels 35, das die verschiedenen, an diese Komponenten angeschlossenen Drahtleitungen umhüllt, mit einem Kontroll- und Steuersystem oder einer bekannten programmierbaren Steuereinheit verbunden, welche umfaßt:
- einen Rechner mit Datenbank (Einstellungswerte in Abhängigkeit von der Kombination Draht/Stift und Kurven, Eichkurven);
- ein Meßsystem, das die Daten von den Lastmeßelementen 18 aufnimmt;
- ein Kontroll- und Positionierungssystem für die Antriebsmotoren 3-4, 32 der Trommel und der Längspositionierungseinrichtung;
- vorzugsweise ein Strichcode-Lesesystem; und
- eine Bedienerschnittstelle über Bildschirmtastatur oder Berührungsschaltfläche.
Das Strichcode-Lesesystem ermöglicht das Ablesen von auf einem Etikett gedruckten Daten, das sich auf dem Draht oder dem Elektrokabel befinden könnte. Diese Daten können beispielsweise die Angabe der Anschlußstiftart für die Quetschverbindung mit dem Draht enthalten, die Drahtstärke; in diesem Fall kann die Vorbereitung der Quetschverbindung ohne Eingreifen des Bedieners erfolgen (Auswahl der Drahtstärke, des Drahtes und des Anschlußstifts).
Die im Strichcode enthaltene Information kann des weiteren den Endpunkt des Drahts oder Elektrokabels, also die Anordnung im Stecker enthalten.
Die Kontrolle der Kraft/Eindring-Kurve ermöglicht die Zurückweisung eines fehlerhaften Stifts, der irrtümlich positioniert wurde.
Nachstehend ist der Quetschverbindungsvorgang beschrieben, der mit Hilfe des erfindungsgemäßen Quetschverbindungswerkzeugs ausgeführt wird.
Vor Beginn eines Quetschverbindungszyklus befinden sich alle Stößel 13A-13B in der in Fig. 3 dargestellten Position, das heißt der Stößelkopf ist unter Einwirkung der Federn 14 nach außen in Richtung auf den Boden der vertieften Abschnitte 15 der Wirkfläche der Kurvenscheibe 2 zurückgeschoben und der axiale Durchlaß 11 der Trommel 1 ist völlig frei.
Der Bediener wählt über die Bildschirmtastatur des Kontroll- und Steuersystems die Drahtstärke und die Art des Anschlußstifts, mit denen die Quetschverbindung hergestellt werden soll, wobei diese Auswahl mittels eines an eine programmierbare Steuereinheit angeschlossenen Strichcode-Lesesystems völlig automatisch ablaufen kann, wie vorher beschrieben.
Nach der Validierung wählt das Steuersystem die entsprechenden Stößel (das heißt die Stößel 13A oder die Stößel 13B) und steuert eine erste Annäherung ihrer Wirkenden 13a oder 13b, um sie mittels Drehung der Trommel 1, die vom Getriebemotor 3-4 angetrieben wird, in der Vorzentrierungsposition zu plazieren (Fig. 8); in dieser Phase ist die Amplitude der Winkelverschiebung der Trommel sehr gering und das Profil des ersten Abschnitts 17a der Steigungen der Kurvenscheibe 2, auf denen die Stößelköpfe gleiten, bewirkt eine geringfügige Verschiebung der Stößel in Richtung auf die Achse des Durchlasses 11.
In den Fig. 8 und 9 wurden die Stößel 13A für die Quetschverbindung gewählt.
Die programmierbare Steuereinheit steuert auch die Positionierung des Zentrierkegels 23 der Längspositionierungseinrichtung auf der Drehachse der Trommel 1 in Abhängigkeit von der Länge des Anschlußstifts für die Quetschverbindung. Zu diesem Zweck bewirkt der Getriebemotor 32 die Drehung der Buchse 27, die über die Schlitze oder schraubenförmigen Rampen 28 auf die Stange 29 wirkt, die parallel zur Quetschverbindungsachse verschoben wird, wobei sie in den Längsschlitzen 26 geführt wird, und die das bewegliche Organ 22-23-24-25 mitnimmt, das den Zentrierkegel 23 umfaßt. Die entsprechende Positionierung des beweglichen Organs wird durch den Codierer gewährleistet.
Die Meldung "Werkzeug bereit" kann an den Bediener ausgegeben werden, um ihm damit anzuzeigen, daß das Werkzeug für die Ausführung des Quetschverbindungsvorgangs bereit ist.
Dieser kann dann in den Durchlaß 11 des Werkzeugs das abisolierte Ende des Drahts F oder des Elektrokabels einführen, auf dem der Anschlußstift B positioniert wird.
Beim Einführen stützt sich das freie Ende des Stifts auf den Boden des Zentrierkegels 23, der als Reaktion auf die von der Feder 24 ausgeübte Gegenwirkung zurückgedrückt wird. Die Verschiebung des Zentrierkegels 23 wird vom induktiven Fühler 22 erfaßt, und die programmierbare Steuereinheit steuert die Auslösung des Quetschverbindungsvorgangs mit Hilfe des Getriebemotors 3-4. Auf die Trommel 1 wird eine zusätzliche Drehbewegung übertragen. Während dieser Drehbewegung gleiten die Köpfe 13d der gewählten Stößel (gemäß dargestelltem Beispiel die Stößel 13A) auf den Steigungen 17b der erhabenen Abschnitte 16 der feststehenden Kurvenscheibe 2, wodurch eine erneute Verschiebung der Stößel in Richtung auf die Achse des Durchlasses 11 bewirkt wird, während der die Wirkenden der Stößel sich gegen den Schaft des Stiftes der Kombination Stift/Drahtleitung stützen und damit die Quetschverbindung des Stiftes mit dem Leitungsdraht (Fig. 9) herstellen.
Der Amplitudenwert der Winkelverschiebung der Stößelhaltetrommel 1 und der axialen Verschiebung der gewählten Stößel 13A oder 13B, der die Eindrucktiefe der Quetschverbindung bestimmt, wird abhängig von den Merkmalen des Stifts (Material, Dicke, Durchmesser, Länge, usw.) und des Leitungsdrahts (Durchmesser, Anzahl der Litzen oder Stränge, usw.) vordefiniert.
Die Lastmeßelemente 19, die auf den Achsen der radialen Verschiebung der Stößel 13A, 13B angeordnet sind, ermöglichen sehr genaue Messungen der Quetschverbindungskräfte.
Eine rasche Erfassung von Kraft- und Positionsdaten ermöglicht die "Aufzeichnung" einer Kraft/Position-Kurve durch das Kontroll- und Steuersystem.
Der Vergleich mit einer Referenzkurve gestattet die Validierung der Quetschverbindung.
Eine mathematische Analyse (Knickpunkt, Energie) der Kurve ermöglicht die Erfassung folgender Fehlerarten:
- mangelhaft an den Stift angepaßtes Kabel;
- gerissene Drahtlitzen;
- fehlerhafte Längspositionierung, wenn die Stößel auf den massiven Teil des Stifts, ins Leere oder auf den Stiftrand auftreffen.
Bei Beendigung der Quetschverbindung, und wenn diese mit den festen Vorgaben übereinstimmt, werden die Stößel wieder in ihre Vorzentrierungsposition zurückgeführt (sofern der nächste Stift für die Quetschverbindung die gleiche Bauart hat), und zwar unter Einwirkung der Rückholfedern 14 nach der in entgegengesetzter Richtung erfolgenden Drehung des Getriebemotors 3-4, wobei der Quetschverbindungszyklus durch eine Winkelverschiebung "Vor-Zurück" der Stößelhaltetrommel 1 in einer Größenordnung von 10 bis 20 Grad erfolgt. Wurde die Quetschverbindung nicht vorgabenkonform ausgeführt, wird ein Eingreifen des Bedieners erforderlich, um die Trommel wieder in die Ruhestellung zurückzuholen.
Nach dem in den Fig. 3, 8 und 9 dargestellten Beispiel kann man davon ausgehen, daß es sich bei den gewählten Stößeln um die Stößel 13A handelt, deren Antriebsköpfe 13d sich vor dem Vorgang der eigentlichen Quetschverbindung am Eingang der Steigungen 17a-17b der Wirkabschnitte 16 der Kurvenscheibe 2 befinden, so daß die Stößel am Ende des Vorgangs unter der Kontrolle der programmierbaren Steuereinheit wieder in ihre Vorzentrierungsposition zurückgeführt werden.
Wenn die Art des Anschlußstifts und/oder der Drahtleitung gewechselt wird, und wenn diese Änderung die Verwendung der Stößel des anderen Stößelsatzes (Stößel 13B gemäß dem vorher beschriebenen Beispiel) erforderlich macht, gestattet die programmierbare Steuereinheit eine Drehung der Trommel 1 um 45 Grad mittels des Getriebemotors 3-4. Bei dieser Winkelbe wegung, die "im Leerlauf" erfolgt, das heißt ohne Einführung eines Stifts in den Durchlaß 11,
- gleiten die Stößel 13A nacheinander auf den Vorzentrierungs- und Annäherungs-Steigungen 17a, auf den Steigungen 17b zur Quetschverbindung und den Freigabesteigungen 17c und werden unter Berücksichtigung der Drehrichtung der Trommel 1 vor den erhabenen Wirkabschnitten 16 der Kurvenscheibe 2 positioniert;
- gleiten die Stößel 13B über die gesamte Länge der vertieften Abschnitte 15 der Kurvenscheibe und werden an den Eingang des ersten Steigungsabschnitts 17a der erhabenen Wirkabschnitte 16 geführt.
Die Quetschverbindungszyklen, die mit den neuen Stößeln arbeiten, können anschließend in der vorher beschriebenen Weise nacheinander ausgeführt werden, bis durch die Merkmale der Stifte und/oder Leitungsdrähte für die Quetschverbindung ein erneuter Wechsel der Stößel erforderlich wird.

Claims

1. Tragbares Werkzeug zur Quetschverbindung von Anschlußstiften an Drahtleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt:

- eine drehbar montierte Stößelhaltetrommel (1), welche Trommel (1) einen axialen Durchlaß (11) umfaßt und mit mindestens zwei Stößelsätzen (13A, 13B) versehen ist, die radial zwischen zwei Endpositionen verschiebbar sind und sich durch die Form ihres Quetschverbindungsendes (13a, 13b) unterscheiden;

- eine feststehende Kurvenscheibe (2), die um die Trommel (1) montiert ist und gegen deren Wirkfläche (15, 16) sich die äußeren Enden (13d) der Stößel (13A, 13B) stützen, wobei die Wirkfläche (15, 16) so ausgebildet ist, daß sie entweder die Positionierung der Gesamtheit der Stößel (13A und 13B) in Ruhestellung oder die selektive Verschiebung der Stößel eines einzelnen Stößelsatzes (13A oder 13B) in Richtung auf die Achse des axialen Durchlasses (11) der Trommel (1) ermöglicht;

- eine Motoreinrichtung (3-4), die den Drehantrieb der Trommel (1) ermöglicht.

2. Tragbares Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkfläche (15, 16) der feststehenden Kurvenscheibe (2) so ausgebildet ist, daß sie das Feststellen der Stößel des gewählten Stößelsatzes (13A oder 13B) in einer Vorzentrierungs-Zwischenposition ermöglicht, die zwischen ihrer Ruhestellung und ihrer Quetschverbindungsposition liegt.

3. Tragbares Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kraft-Meßwertgeber (18), die beispielsweise aus Lastmeßelementen gebildet sind, in der feststehenden Kurvenscheibe (2) angeordnet sind, welche die Stößelhaltetrommel (1) umgibt, wobei diese Kraft-Meßwertgeber (18) hinter den erhabenen Wirkabschnitten (16) der Wirkfläche der Kurvenscheibe (2) und auf den radialen Verschiebungsachsen der Stößel positioniert sind.

4. Tragbares Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (3-4) der Trommel (1) im Handgriff (9) des Werkzeugs gelagert ist, und dadurch, daß die Antriebsachse (A-A) senkrecht zur Drehachse (a-a) der Trommel angeordnet ist.

5. Tragbares Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Abschnitt der Stößel (13A, 13B) und der Kanäle (12), durch welche die letzteren gleiten können, einen viereckigen, bevorzugt rechteckigen Querschnitt aufweist, und dadurch, daß die Kopfenden (13d) der Stößel (13A, 13B) zylindrische Auflageflächen aufweisen.

6. Tragbares Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehende Kurvenscheibe (2) eine Anzahl von abgesenkten Ruheabschnitten (15) und erhabenen Wirkabschnitten (16) aufweist, die der Anzahl der Stößel jedes Stößelsatzes (13A oder 13B) entspricht, wobei jeder abgesenkte Ruheabschnitt (15) so bemessen ist, daß er das gleichzeitige Aufliegen eines Stößels (13A und 13B) der beiden Stößelsätze (13A, 13B) ermöglicht, während jeder erhabene Wirkabschnitt (16) so bemessen ist, daß er nur das Aufliegen eines einzigen Stößels (13A oder 13B) eines ausgewählten Stößelsatzes zuläßt.

7. Tragbares Werkzeug nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigten Abschnitte (17) der Wirkfläche der feststehenden Kurvenscheibe (2) bilden: - eine erste Zone (17a), die einen wesentlichen prozentualen Anteil der Neigung ausmacht, die eine sukzessive Verschiebung der Stößel (13A oder 13B) in die Vorzentrierungsposition sowie ihre anschließende Annäherung zum Kontakt mit dem zu verquetschenden Stift ermöglicht; - eine zweite Zone (17b) mit konstanter Neigung und mit einem geringeren prozentualen Neigungsanteil, der die Durchführung des eigentlichen Verquetschens ermöglicht; - und vorzugsweise eine dritte Zone (17c) mit einem wesentlichen prozentualen Anteil einer in umgekehrter Richtung verlaufenden Neigung.

8. Tragbares Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend ein System zur Längspositionierung der Stifte, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Positionierungssystem umfaßt: - eine bewegliches Organ, das axial verschiebbar in einer feststehenden Führung (20) montiert ist, wobei dieses bewegliche Organ einen rohrförmigen Schieber (21) umfaßt, in dem ein Fühler (22) angeordnet ist, vor dem ein in bezug auf den Fühler axial beweglicher Zentrierkegel (23) angeordnet ist und den eine Feder (24) nach vorne beaufschlagt, wobei das bewegliche Organ (21-22-23-24) an Längsantriebseinrichtungen (27, 30) befestigt ist, die die Einstellung seiner Position in der feststehenden Führung (20) ermöglichen.

9. Tragbares Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsantriebseinrichtung des beweglichen Organs eine Gewindebuchse (27) umfaßt, die um einen zylindrischen Abschnitt (20a) der feststehenden Führung (20) angeordnet und mit schraubenförmigen Schlitzen (28) versehen ist, in die einstückig mit dem rohrförmigen Schieber (21) ausgeführte Vorsprünge (29a) eingreifen, wobei die Gewindebuchse an einen Motor (32) gekoppelt ist, der ihren Drehantrieb ermöglicht und dessen Achse beabstandet und parallel zur Achse des Längspositionierungssystems angeordnet ist.

10. Tragbares Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Fühler (33) umfaßt, der die Kontrolle der Position der Stößelhaltetrommel (1) ermöglicht, und/oder einen Fühler (34), der die Kontrolle der Position der Einrichtung zur Längspositionierung (20-21-22-23- 24-25-27) ermöglicht.

11. Tragbares Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer programmierbaren Steuereinheit verbunden ist, die die Winkelverschiebungen der Trommel (1) und/oder das Längspositionierungssystem der Stifte steuert, wobei diese programmierbare Steuereinheit umfaßt:

- einen Rechner mit Datenbank;

- ein Meßsystem, das die Informationen der Lastmeßelemente (18) aufnimmt;

- ein Steuer- und Positionierungssystem für die Antriebsmittel (3-4; 32) der Trommel (1) und/oder der Einrichtung zur Längspositionierung (21-22-23-24)

- und vorzugsweise ein Strichcode-Lesesystem.