EP2937953A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Crimpverbindung - Google Patents

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EP2937953A1
EP2937953A1 EP14166003.5A EP14166003A EP2937953A1 EP 2937953 A1 EP2937953 A1 EP 2937953A1 EP 14166003 A EP14166003 A EP 14166003A EP 2937953 A1 EP2937953 A1 EP 2937953A1
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EP
European Patent Office
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crimping
gripper
cable
actuator
movable
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EP14166003.5A
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EP2937953B1 (de
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Andreas Fries
Kurt Ulrich
Stefan Viviroli
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Komax Holding AG
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Komax Holding AG
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Publication date
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Priority to US14/695,098 priority patent/US9985404B2/en
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Priority to CN201510202391.XA priority patent/CN105006723B/zh
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    • H01R43/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for forming connections by deformation, e.g. crimping tool
    • H01R43/048—Crimping apparatus or processes
    • H01R43/0486—Crimping apparatus or processes with force measuring means
    • H—ELECTRICITY
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    • H01R43/048—Crimping apparatus or processes
    • H01R43/052—Crimping apparatus or processes with wire-feeding mechanism
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    • H01R43/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for forming connections by deformation, e.g. crimping tool
    • H01R43/048—Crimping apparatus or processes
    • H01R43/05—Crimping apparatus or processes with wire-insulation stripping

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a crimp according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a crimping device for producing such a crimp connection.
  • “Crimping” means the production of a non-releasable electrical and mechanical connection (crimp connection) by plastic deformation between a conductor and a crimp contact.
  • Crimping devices are often part of Jardinkonfedictioniervorraumen for assembling electrical cables, in which the cables cut to length, stripped and then brought with a crimping press crimp on the stripped conductor end of the cable.
  • the known crimping devices contain cable grippers with which the cable ends are guided to the crimping press. Once the cable gripper has reached the final axial position over the crimp contact, it remains in an unaltered axial position until completion of the crimping operation and is lowered if necessary using a squeegee connected to the crimping press part.
  • Such crimpers are for example from the EP 1 447 888 A1 known.
  • Known crimping devices have been well-proven in practice for conventional cables containing copper conductors or strands.
  • electrical cables with aluminum conductors have been growing in popularity for some time now.
  • crimping problems can occur with conventional methods and devices.
  • the strand material it is possible for the strand material to deform so strongly in the direction of the cable axis that the cable between the crimping location and the cable gripper buckles. This unwanted elongation of the cable can cause a permanent deformation of the cable.
  • the method for producing the crimp connection comprises, as a first step, feeding the cable end to the crimping press.
  • a gripper is used, which detects the cable end and can move the cable along the longitudinal direction of the cable or in the direction of the cable axis.
  • the gripper can additionally perform a pivoting movement about a vertical axis of rotation.
  • the cable with the preferably previously stripped cable end is in the correct axial position.
  • the cable end is connected to the crimp contact, for example, by pressing a crimping part of the crimping press in the vertical direction.
  • the gripper For feeding the cable end to the crimping press, the gripper can be moved in the axial direction using an actuator. Suitable actuators mechanical, pneumatic or hydraulic systems in question. To compensate for the elongation of the cable during crimping, the actuator can be adjusted such that it allows a return movement corresponding to the length extension of the cable during crimping. By way of a corresponding control signal, for example, the actuator can be instructed to execute the return movement actively.
  • an electric motor is provided as the actuator with which the gripper can be moved axially and with which a predetermined holding torque can be applied to the gripping head, it may be advantageous for the electric motor to be actuated in a compensation mode assigned to the return movement for allowing the resetting movement the holding torque is reduced. Thanks to the reduced holding torque, it is easily possible to effect a passive movement of the gripper in the opposite direction to the feed movement taking advantage of the longitudinal forces occurring in the cable by the conductor material deformations during crimping.
  • the crimping device has a pneumatic cylinder as actuator, for example instead of an electric motor, it may be advantageous if the pressure in the cylinder is lowered, whereby a return movement of the gripper can be permitted to compensate for the length expansion.
  • a contact between the crimp contact and the movable pressing part of the crimping press can be determined.
  • the crimp force could be measured using, for example, a force sensor.
  • the compensation mode is started as soon as the contact between crimped contact and pressed part is detected or as soon as a predetermined value for the crimping force is exceeded.
  • the gripper can be actively moved during the crimping process by activating a drive or another actuator to perform the return movement.
  • This active mode of operation is particularly advantageous when very thin or less stiff cables are used, since the friction and inertial forces to be overcome for moving the gripper are too great and the cable could buckle despite the lowering of the previously described holding torque.
  • the compensation path can be determined by calculation. However, it is also conceivable to determine the compensation path as a test.
  • the gripper is in comparison to the drive power, which is for example for the feeding process, moved in view of the compensation of the elongation of the cable during crimping with reduced drive power, whereby a gentle treatment of the cable can be ensured.
  • the tensile force on the cable is measured and monitored during the return movement to compensate for the length extension of the cable. In this way, an undesirable overstretching of the cable during the compensation step can be prevented.
  • the invention is characterized in that the gripper is at least partially movable or movable in the axial direction during the crimping process in which a vertically movable pressing part of the crimping press is moved against the cable end.
  • the gripper is part of a feed unit for feeding the cable end to the crimping press.
  • the gripper is movable for the feeding process in the axial direction along the cable axis.
  • the crimping device further comprises a crimping press, wherein the crimping press has a drivable and vertically movable pressing part with which the cable end of the cable can be connected to the crimping contact.
  • the gripper may be designed such that it is axially fixed at the beginning of the crimping operation and is only axially movable or axially movable after a first vertical movement of the pressing part.
  • the instant at which the movable pressing part of the crimping press executes a lowering movement from a starting position is understood here.
  • the first vertical movement of the pressing part ends, for example, with contact of the crimping contact by the pressing part of the crimping press.
  • the crimping means may include a controllable gripper operable in addition to a feed mode for feeding the cable end to the crimping press and optionally stripping the cable end in a compensation mode in which the gripper is axially displaceable or movable to compensate for the longitudinal extension of the cable during crimping.
  • the gripper can therefore also be used as a trigger gripper for stripping the cable end.
  • the delivery unit may include an actuator for axially moving the gripper.
  • the crimping means may comprise control means for actuating the actuator.
  • the control means are designed such that, in order to compensate for the length extension of the cable during crimping, the actuator allows a return movement corresponding to the longitudinal extent of the cable.
  • the feed unit can have as an actuator an electric motor for axially moving the gripper, with which a predetermined holding torque can be applied to the gripper.
  • the electric motor may further comprise a motor control, with which the holding torque for allowing the return movement for the compensation of the linear expansion is temporarily herabsetzbar.
  • the feed unit may be formed as a linear drive with pinion and rack, wherein the pinion is preferably driven by a servo motor. With such a servo motor, the desired axial position of the gripper can be precisely controlled.
  • the servo motor which is connected directly or via a gear with the pinion, can apply a precisely determinable holding torque on the pinion.
  • the motor control can be used to easily reduce the holding torque, allowing the return movement to compensate for the length of the cable when crimping is simple and efficient.
  • Another aspect of the invention may relate to a computer program product which, when loaded into the memory of a controller for the crimping process, performs the function of the method as previously described.
  • FIG. 1 shows a generally designated 1 crimping device for the production of crimp connections.
  • the crimping device 1 comprises a crimping press 2 which has an over an electric motor drivable and movable in the vertical direction pressing part 6, with which a cable end of a cable 3 with a crimp contact 9 is connectable.
  • the longitudinal axis of the cable 3 is designated by x.
  • the pressing member 6 has a carriage, on the underside of a tool holder is arranged.
  • the tool holder carries a crimping tool, on which a crimping die for pressing the crimp contact with the cable end is arranged.
  • This crimping stamp cooperates in a manner known per se with an anvil, which forms the counterpart to the crimping die.
  • the cable 3 is held by a gripper 4.
  • the gripper 4 has a gripper head with mutually movable gripper jaws 16 for detecting the cable 3.
  • the gripper jaws can be pneumatically actuated, for example.
  • the gripper head with the gripper jaws 16 is mounted vertically movable relative to a gripper arm 15 of the gripper 4.
  • the pressing member 6 in a lowermost position in which the crimp contact 9 has been completely pressed with the conductor of the cable end of the cable 3.
  • the necessary closing movement of the pressing part 6 is indicated by an arrow k.
  • the gripper head with the gripper jaws 16 can be moved vertically via a lowering member 12, which is rigidly connected to the carriage of the pressing part 6.
  • FIG. 2 shows a feed unit with a gripper 4 for feeding the cable end to a (not shown here) crimping press.
  • the gripper 4 has a gripper arm 15, at the front end of the gripper head with the gripper jaws 16 is arranged.
  • the feed movement is indicated by an arrow f.
  • the gripper 4 has an actuator with which the gripper head is movable in the x-direction back and forth.
  • This adjustment mechanism for the axial movement of the gripper includes a drivable pinion 13, which cooperates with a toothed rod 14 attached to the gripper arm 15.
  • FIG. 2 recognizable that the entire gripper 4 is pivotable about a vertical axis.
  • the axial direction x will be - like out FIG.
  • the x-axis also corresponds to the machine axis of the crimping press (cf. Fig. 1 ).
  • the feed device has a drivable pinion 17 and a toothed belt 22.
  • the two motors for the swivel movement and for the axial feed movement have angular encoders for position feedback.
  • the opposite direction to the feed movement is indicated by an arrow e.
  • the cable end of the cable 3 must first be fed to the crimping press 2 by means of a gripper 4.
  • the feed movement in the axial direction x is indicated by the arrow f.
  • the cable 3 thus supplied is now ready for the crimping process.
  • the cable with the previously stripped cable end is in the correct axial position.
  • the gripper compensates for the lengthwise extension of the cable as a result of the plastic deformation of the conductor during crimping passively or actively along the cable axis of the cable in the opposite direction e moves to the feed movement.
  • This indicated by the arrow e return movement ensures that the unwanted buckling of the cable piece between the joint and place of action can be excluded by the gripper. The undesirable effects of elongation during crimping can thus be avoided.
  • FIG. 3 shows the crimping device 1 in a highly schematic representation.
  • the crimping press 2 has a vertically movable pressing part 6 which can be driven via the motor 24.
  • the crimping press is equipped with a crimp force monitor which can detect the crimping force via the path.
  • the pressing member 6 is equipped with a force sensor 19, with which the crimping force can be measured.
  • the crimping press could also have a linear measuring system on the press slide feature.
  • the gripper 4 can be controlled with the aid of the motor controller 10 such that the gripper 4 for compensating for the longitudinal expansion of the cable during crimping in a return movement (arrow e) is axially movable or movable (compensation mode).
  • FIG. 4 relates to a configuration in which the gripper is passively moved in a return movement to compensate for the elongation of the cable during crimping.
  • the first curve diagram shows the vertical position of the crimping press part (press position w) as a function of time t.
  • the middle curve diagram concerns the control of the gripper during the crimping process.
  • S denotes the control signal for the gripper.
  • the lower curve diagram finally shows the holding torque H of the servomotor for the axial movement of the gripper as a function of the time t.
  • the gripper is axially fixed. Only after a first vertical movement of the pressed part does the gripper move axially. This time is designated t 1 .
  • the time t 1 may be about the time of the application of the crimp contact and / or the conductor of the cable through the pressing member.
  • the servomotor connected to the pinion is instructed via a control signal S to reduce the holding torque H from 100% to, for example, 5%.
  • the holding torque H 100% to 30%.
  • the reduced holding torque now allows the desired return movement to compensate for the elongation of the cable during crimping.
  • the gripper is actively moved during the crimping process by activating a drive or actuator.
  • the gripper is advantageously moved by a predetermined compensation path.
  • the gripper must advantageously be operated in such a way that the drive power is reduced compared with the drive power for the feed operation.
  • the tensile force on the cable during the return movement to compensate for the linear expansion of the cable during crimping should be measured and monitored.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Crimpverbindung wird zunächst ein Kabelendes eines Kabels (3) mittels eines Greifers (4) zu einer Crimppresse (2) geführt. Für diese Zuführbewegung wird der Greifer (4) mit einem Aktuator in axialer Richtung entlang der Kabelachse (x) bewegt. Danach wird das Kabelende mit einem Crimpkontakt (9) verbunden. Während des Crimpvorgangs wird der Greifer (4) zur Kompensation der Längenausdehnung des Kabels beim Crimpen entlang der Kabelachse (x) des Kabels (3) in einer Rückstellbewegung (e), die in Gegenrichtung zur Zuführbewegung erfolgt, bewegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Crimpverbindung gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Crimpeinrichtung zur Herstellung einer solchen Crimpverbindung.
  • Unter "Crimpen" versteht man die Herstellung einer nicht lösbaren elektrischen und mechanischen Verbindung (Crimpverbindung) durch plastische Deformation zwischen einem Leiter und einem Crimpkontakt. Crimpeinrichtungen sind häufig Bestandteil von Kabelkonfektioniervorrichtungen zum Konfektionieren von elektrischen Kabeln, bei welchem die Kabel abgelängt, abisoliert und dann mit einer Crimppresse ein Crimpkontakt auf das abisolierte Leiterende des Kabels gebracht wird. Die bekannten Crimpeinrichtungen enthalten Kabelgreifer, mit denen die Kabelenden zur Crimppresse geführt werden. Sobald der Kabelgreifer die endgültige axiale Position über dem Crimpkontakt erreicht hat, verbleibt er bis zum Abschluss des Crimpvorgangs in unveränderter axialer Position und wird gegebenenfalls unter Verwendung eines mit dem Pressteil der Crimppresse verbundenen Absenkers abgesenkt. Derartige Crimpeinrichtungen sind beispielsweise aus der EP 1 447 888 A1 bekannt geworden. Die bekannten Crimpeinrichtungen haben sich in der Praxis für konventionelle Kabel, die Leiter oder Litzen aus Kupfer enthalten, gut bewährt. Seit einiger Zeit erfreuen sich aus Kosten- und Gewichtsgründen elektrische Kabel mit Leitern aus Aluminium wachsender Beliebtheit. Vor allem bei den letztgenannten Kabeln können Probleme beim Crimpen mit herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen auftreten. So kann es beim Crimpen von Kabeln mit Leitern oder Litzen aus Aluminium passieren, dass das Litzenmaterial derart stark in Richtung der Kabelachse verformt wird, dass es zu einem Ausknicken des Kabels zwischen Crimp-Stelle und Kabelgreifer kommt. Diese unerwünschte Längenausdehnung des Kabels kann eine bleibende Verformung des Kabels bewirken.
  • Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Crimpverbindung und eine Crimpeinrichtung zu schaffen, mit der die nachteiligen Folgen der unerwünschten Längenausdehnung des Kabels beim Crimpen wenigstens reduziert werden können.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Das Verfahren zur Herstellung der Crimpverbindung umfasst als ersten Schritt das Zuführen des Kabelendes zur Crimppresse. Für den Zuführvorgang wird ein Greifer eingesetzt, der das Kabelende erfasst und entlang der Längsrichtung des Kabels bzw. in Richtung der Kabelachse das Kabel bewegen kann. Der Greifer kann je nach Bauart zusätzlich eine Schwenkbewegung um eine vertikale Rotationsachse vollziehen. Nach Beendigung des Zuführvorgangs befindet sich das Kabel mit dem vorzugsweise vorgängig schon abisolierten Kabelende in der richtigen axialen Position. Danach wird das Kabelende beispielsweise durch Verfahren eines Pressteils der Crimppresse in vertikaler Richtung mit dem Crimpkontakt verbunden. Dadurch, dass während dem Crimpvorgang der Greifer zur Kompensation der Längenausdehnung des Kabels in Folge der plastischen Verformung des Leiters beim Crimpen passiv oder aktiv entlang der Kabelachse des Kabels in einer Rückstellbewegung (d.h. in Gegenrichtung zur vorgängig erwähnten Zuführbewegung) bewegt wird, können die unerwünschten Auswirkungen der Längenausdehnung beim Crimpen auf einfache Art und Weise vermieden werden. Ein Ausknicken des Kabelstücks zwischen der Verbindungsstelle und Einwirkungsort durch den Greifer kann praktisch ausgeschlossen werden.
  • Zum Zuführen des Kabelendes zur Crimppresse kann der Greifer unter Verwendung eines Aktuators in axialer Richtung bewegt werden. Als Aktuatoren kommen mechanische, pneumatische oder hydraulische Systeme in Frage. Zur Kompensation der Längenausdehnung des Kabels beim Crimpen kann der Aktuator derart eingestellt werden, dass er eine Rückstellbewegung entsprechend der Längenausdehnung des Kabels beim Crimpen zulässt. Über ein entsprechendes Steuersignal kann beispielsweise der Aktuator angewiesen werden, die Rückstellbewegung aktiv auszuführen.
  • Wenn als Aktuator ein Elektromotor vorgesehen ist, mit dem der Greifer axial bewegbar ist und mit dem ein vorbestimmtes Haltemoment auf den Greifkopf aufbringbar ist, kann es vorteilhaft sein, dass zum Zulassen der Rückstellbewegung der Elektromotor derart in einen der Rückstellbewegung zugeordneten Kompensationsmodus angesteuert wird, dass das Haltemoment herabgesetzt wird. Dank dem reduzierten Haltemoment ist es einfach möglich, eine passive Bewegung des Greifers in Gegenrichtung zur Zuführbewegung unter Ausnutzung der im Kabel auftretenden longitudinalen Kräfte durch die Leitermaterialdeformationen beim Crimpen zu bewirken.
  • Wenn die Crimpeinrichtung - beispielsweise an Stelle eines Elektromotors - einem Pneumatikzylinder als Aktuator aufweist, kann es vorteilhaft sein, wenn der Druck im Zylinder abgesenkt wird, wodurch zur Kompensation der Längenausdehnung eine Rückstellbewegung des Greifers zugelassen werden kann.
  • Beispielsweise unter Verwendung eines Berührungssensors oder mittels Weg- und/oder Zeiterfassung kann eine Berührung zwischen Crimpkontakt und dem verfahrbaren Pressteil der Crimppresse ermittelt werden. Alternativ könnte die Crimp-Kraft beispielsweise unter Verwendung eines Kraftsensors gemessen werden. Der Kompensationsmodus wird gestartet, sobald die Berührung zwischen Crimpkontakt und Pressteil festgestellt oder sobald ein vorbestimmter Wert für die Crimp-Kraft überschritten wird.
  • Gemäss einer weiteren Ausführungsform kann der Greifer während dem Crimpvorgang durch Aktivierung eines Antriebs oder eines anderen Aktuators aktiv zum Durchführen der Rückstellbewegung bewegt werden. Diese aktive Betriebsweise ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn sehr dünne oder wenig steife Kabel verwendet werden, da die für das Bewegen des Greifers zu überwindenden Reibungs- und Trägheitskräfte zu gross sind und das Kabel trotz dem Absenken des vorgängig beschriebenen Haltemoments ausknicken könnte.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn der Greifer um einen vorbestimmten Kompensationsweg bewegt wird. Der Kompensationsweg kann rechnerisch ermittelt werden. Es ist aber auch denkbar, den Kompensationsweg testweise zu ermitteln.
  • Bevorzugt wird der Greifer im Vergleich zur Antriebsleistung, die beispielsweise für den Zuführvorgang massgeblich ist, im Hinblick auf die Kompensation der Längenausdehnung des Kabels beim Crimpen mit reduzierter Antriebsleistung bewegt, wodurch eine schonende Behandlung des Kabels sichergestellt werden kann.
  • Besonders vorteilhaft kann es sodann sein, wenn die Zugkraft auf das Kabel bei der Rückstellbewegung zur Kompensation der Längenausdehnung des Kabels gemessen und überwacht wird. Auf diese Weise lässt sich ein unerwünschtes Überstrecken des Kabels beim Kompensationsschritt verhindern.
  • In vorrichtungsmässiger Hinsicht zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass der Greifer wenigstens abschnittsweise während des Crimpvorgangs, bei dem ein in vertikaler Richtung verfahrbares Pressteil der Crimppresse gegen das Kabelende bewegt wird, in axialer Richtung beweglich oder bewegbar ist. Der Greifer ist Bestandteil einer Zuführeinheit zum Zuführen des Kabelendes zur Crimppresse. Der Greifer ist für den Zuführvorgang in axialer Richtung entlang der Kabelachse bewegbar. Die Crimpeinrichtung umfasst weiterhin eine Crimppresse, wobei die Crimppresse ein antreibbares und in vertikaler Richtung verfahrbares Pressteil aufweist, mit dem das Kabelende des Kabels mit dem Crimpkontakt verbunden werden kann.
  • In einer ersten Ausführungsform kann der Greifer derart ausgeführt sein, dass er zu Beginn des Crimpvorgangs axial feststehend ist und erst nach einer ersten vertikalen Bewegung des Pressteiles axial beweglich oder axial bewegbar ist. Unter Beginn des Crimpvorgangs wird vorliegend der Zeitpunkt verstanden, ab dem der verfahrbare Pressteil der Crimppresse von einer Ausgangsposition eine Absenkbewegung ausführt. Die erste vertikale Bewegung des Pressteils endet beispielsweise mit Berührung des Crimpkontakts durch den Pressteil der Crimppresse.
  • Die Crimpeinrichtung kann einen ansteuerbaren Greifer enthalten, der neben einem Zuführmodus zum Zuführen des Kabelendes zur Crimppresse und gegebenenfalls zum Abisolieren des Kabelendes in einem Kompensationsmodus betreibbar ist, bei dem zur Kompensation der Längenausdehnung des Kabels beim Crimpen der Greifer in axialer Richtung beweglich oder bewegbar ist. Der Greifer kann demnach auch als Abzugsgreifer zum Abisolieren des Kabelendes eingesetzt werden.
  • Die Zuführeinheit kann einen Aktuator zum axialen Bewegen des Greifers umfassen. Die Crimpeinrichtung kann Steuermittel zum Ansteuern des Aktuators umfassen. Dabei sind die Steuermittel derart ausgestaltet, dass zur Kompensation der Längenausdehnung des Kabels beim Crimpen der Aktuator eine Rückstellbewegung entsprechend der Längenausdehnung des Kabels zulässt.
  • Die Zuführeinheit kann als Aktuator einen Elektromotor zum axialen Bewegen des Greifers aufweisen, mit dem ein vorbestimmtes Haltemoment auf den Greifer aufbringbar ist. Der Elektromotor kann weiter eine Motorsteuerung aufweisen, mit der das Haltemoment zum Zulassen der Rückstellbewegung für die Kompensation der Längenausdehnung temporär herabsetzbar ist.
  • Die Zuführeinheit kann als Linearantrieb mit Ritzel und Zahnstange ausgebildet sein, wobei der Ritzel vorzugsweise über einen Servomotor antreibbar ist. Mit einem solchen Servomotor kann die gewünschte axiale Position des Greifers präzise angesteuert werden. Der Servomotor, der direkt oder über ein Getriebe mit dem Ritzel verbunden ist, kann ein genau bestimmbares Haltemoment auf das Ritzel aufbringen. Über die Motorsteuerung lässt sich das Haltemoment einfach reduzieren, wodurch die Rückstellbewegung zur Kompensation der Längenausdehnung des Kabels beim Crimpen einfach und effizient ermöglicht wird.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung kann ein Computerprogrammprodukt betreffen, das, wenn es in den Speicher einer Steuerung für den Crimp-Prozess geladen ist, die Funktion des Verfahrens ausführt, wie es vorgängig beschrieben wurde.
  • Weitere Einzelmerkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles und aus den Zeichnungen. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine Seitenansicht mit Teilschnittdarstellung einer Crimpeinrichtung,
    Figur 2
    eine Draufsicht auf eine Zuführeinheit mit einem Greifer für die Crimpeinrichtung gemäss Figur 1,
    Figur 3
    eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Crimpeinrichtung, und
    Figur 4
    der Ablauf eines Crimpvorgangs mit grafischen Darstellungen für die Pressenposition der Crimppresse sowie Steuersignal und Haltemoment des den Greifer antreibenden Servomotors.
  • Figur 1 zeigt eine insgesamt mit 1 bezeichnete Crimpeinrichtung zur Herstellung von Crimpverbindungen. Die Crimpeinrichtung 1 umfasst eine Crimppresse 2, die ein über einen Elektromotor antreibbares und in vertikaler Richtung verfahrbares Pressteil 6 aufweist, mit dem ein Kabelende eines Kabels 3 mit einem Crimpkontakt 9 verbindbar ist. Die Längsachse des Kabels 3 ist mit x bezeichnet. Das Pressteil 6 weist einen Schlitten auf, an dessen Unterseite ein Werkzeughalter angeordnet ist. Der Werkzeughalter trägt ein Crimpwerkzeug, an dem ein Crimpstempel zum Verpressen des Crimpkontaktes mit dem Kabelende angeordnet ist. Dieser Crimpstempel wirkt in an sich bekannter Art und Weise mit einem Amboss zusammen, der das Gegenstück zum Crimpstempel bildet. Betreffend konstruktive Details wird beispielhaft auf die in EP 1 351 349 A1 oder EP 1 447 888 A1 gezeigten Crimpeinrichtungen verwiesen. Das Kabel 3 wird von einem Greifer 4 gehalten. Der Greifer 4 weist einen Greiferkopf mit gegeneinander beweglichen Greiferbacken 16 zum Erfassen des Kabels 3 auf. Die Greiferbacken können zum Beispiel pneumatisch betätigbar sein. Der Greiferkopf mit den Greiferbacken 16 ist vertikal beweglich gegenüber einem Greiferarm 15 des Greifers 4 gelagert. In der Darstellung gemäss Figur 1 befindet sich das Pressteil 6 in einer untersten Position, in der der Crimpkontakt 9 vollständig mit dem Leiter des Kabelendes des Kabels 3 verpresst wurde. Die hierfür notwendige Schliessbewegung des Pressteils 6 ist mit einem Pfeil k angedeutet. Der Greiferkopf mit den Greiferbacken 16 lässt sich über einen Absenker 12, der mit dem Schlitten des Pressteils 6 starr verbunden ist, vertikal bewegen.
  • Da der Greifer 4 während des Crimpvorgangs gemäss den bekannten Verfahren in Bezug auf die Kabelachse x feststeht, kann es passieren, dass das Kabelstück, welches zwischen Greiferbacken 16 und Crimp-Werkzeug eingeklemmt ist, infolge Längenausdehnung des Kabels durch die Deformation des Leitermaterials sich auswölbt. Diese Kabelwölbung des Kabelstücks ist in Figur 1 andeutungsweise dargestellt und mit 23 bezeichnet. Bei zu grosser Auswölbung kann es zu einem Ausknicken des Kabels kommen, wodurch das fertiggestellte Kabel als fehlerhaft gilt und für den vorgesehenen Verwendungszweck nicht mehr gebraucht werden kann. Um dies zu vermeiden, wurde die nachfolgend beschriebene Lösung entwickelt.
  • Figur 2 zeigt eine Zuführeinheit mit einem Greifer 4 zum Zuführen des Kabelendes zu einer (hier nicht dargestellten) Crimppresse. Der Greifer 4 weist einen Greiferarm 15 auf, an dessen vorderem Ende der Greiferkopf mit den Greiferbacken 16 angeordnet ist. Die Zuführbewegung ist mit einem Pfeil f angedeutet. Der Greifer 4 verfügt über einen Aktuator, mit dem der Greiferkopf in x-Richtung hin und her bewegbar ist. Dieser Verstellmechanismus für die axiale Bewegung des Greifers umfasst ein antreibbares Ritzel 13, welches mit einer am Greiferarm 15 befestigten Zahnstange 14 zusammenwirkt. Weiterhin ist in Figur 2 erkennbar, dass der gesamte Greifer 4 um eine vertikale Achse schwenkbar ist. Die axiale Richtung x wird - wie etwa aus Figur 2 ersichtlich ist - durch das Kabelende festgelegt. Bei ausgeschwenktem Kabelende kann der hintere Teil des Kabels eine andere Ausrichtung haben. Die x-Achse entspricht auch Maschinenachse der Crimppresse (vgl. Fig. 1). Für die Schwenkbewegung weist die Zuführeinrichtung ein antreibbares Ritzel 17 und einen Zahnriemen 22 auf. Die beiden Motoren für die Schwenkbewegung und für die axiale Zuführbewegung verfügen zur Positionsrückführung über Winkelencoder. Die Gegenrichtung zur Zuführbewegung ist mit einem Pfeil e angedeutet. Mit dem Greifer 4 lässt sich auch das Abziehen der Isolation beim Abisolieren realisieren. Der Greifer 4 kann folglich auch Bestandteil einer Abzugsachse für einen vorgelagerten Abzugsvorgang zum Erstellen eines abisolierten Kababelendes sein.
  • Zur Herstellung der Crimpverbindung muss zunächst das Kabelende des Kabels 3 mittels eines Greifers 4 zur Crimppresse 2 zugeführt werden. Die Zuführbewegung in axialer Richtung x ist mit dem Pfeil f angedeutet. Das so zugeführte Kabel 3 ist nun bereit für den Crimpvorgang. Das Kabel mit dem vorgängig abisolierten Kabelende befindet sich in der richtigen axialen Position Während dem Crimpvorgang, bei dem das (hier nicht dargestellte) Pressteils der Crimppresse in vertikaler Richtung gegen das Kabelende und den Crimpkontakt verfahren wird , wird der Greifer zur Kompensation der Längenausdehnung des Kabels in Folge der plastischen Verformung des Leiters beim Crimpen passiv oder aktiv entlang der Kabelachse des Kabels in Gegenrichtung e zur Zuführbewegung bewegt. Diese durch den Pfeil e angedeutete Rückstellbewegung stellt sicher, dass das unerwünschte Ausknicken des Kabelstücks zwischen der Verbindungsstelle und Einwirkungsort durch den Greifer ausgeschlossen werden kann. Die unerwünschten Auswirkungen der Längenausdehnung beim Crimpen lassen sich so vermeiden.
  • Figur 3 zeigt die Crimpeinrichtung 1 in einer stark schematisierten Darstellung. Die Crimppresse 2 weist ein vertikal verfahrbares Pressteil 6 auf, das über den Motor 24 antreibbar ist. Die Crimppresse ist mit einer Crimpkraftüberwachung ausgerüstet, welche die Crimpkraft über den Weg erfassen kann. Das Pressteil 6 ist mit einem Kraftsensor 19 bestückt, mit dem die Crimpkraft gemessen werden kann. Weiterhin ist es über den Encoder 20 möglich, den Weg w für die Absenkbewegung des Pressteils 6 zu erfassen. Zusätzlich oder alternativ könnte die Crimppresse auch über ein Linearmesssystem am Pressenschlitten verfügen. Der Greifer 4 lässt sich mit Hilfe der Motorsteuerung 10 derart ansteuern, dass der Greifer 4 zur Kompensation der Längenausdehnung des Kabels beim Crimpen in einer Rückstellbewegung (Pfeil e) axial beweglich oder bewegbar ist (Kompensationsmodus).
  • Figur 4 betrifft eine Konfiguration, bei der der Greifer zur Kompensation der Längenausdehnung des Kabels beim Crimpen passiv in einer Rückstellbewegung bewegt wird. Das erste Kurvendiagramm zeigt die vertikale Position des Pressteils der Crimppresse (Pressenposition w) in Abhängigkeit der Zeit t. Das mittlere Kurvendiagramm betrifft die Ansteuerung des Greifers während des Crimpvorgangs. Mit S ist das Steuersignal für den Greifer bezeichnet. Das untere Kurvendiagramm zeigt schliesslich das Haltemoment H des Servomotors für die axiale Bewegung des Greifers in Abhängigkeit der Zeit t. Zu Beginn des Crimpvorgangs t0 ist der Greifer axial feststehend. Erst nach einer ersten vertikalen Bewegung des Pressteils lässt der Greifer sich axial bewegen. Dieser Zeitpunkt ist mit t1 bezeichnet. Der Zeitpunkt t1 kann etwa dem Zeitpunkt der Beaufschlagung des Crimpkontaktes und/oder des Leiters des Kabels durch das Pressteil sein. Zum Zeitpunkt t1 wird der mit dem Ritzel verbundene Servomotor über ein Steuersignal S angewiesen, das Haltemoment H von 100% auf zum Beispiel 5% zu reduzieren. Je nach Motorentyp und zu crimpenden Kabel könnte es auch schon ausreichen, das Haltemoment von 100% auf 30% zu reduzieren. Das reduzierte Haltemoment ermöglicht nun die gewünschte Rückstellbewegung zur Kompensation der Längenausdehnung des Kabels beim Crimpen. Das Steuersignal wird bis zum Zeitpunkt t2 aufrecht erhalten (Steuerung auf "on"), danach wird wieder der ursprüngliche Haltemoment eingestellt (Haltemoment H = 100%). Wie aus Figur 4 hervorgeht, kann sich der Zeitpunkt t2 etwa in der Hälfte der Aufwärtsbewegung des Pressteils 6 befinden. Mit t3 ist der Zeitpunkt bezeichnet, in dem sich das Pressteil wieder in seiner ursprünglichen Ausgangsposition befindet.
  • Alternativ ist auch eine Ausgestaltung vorstellbar, bei der der Greifer während dem Crimpvorgang durch Aktivierung eines Antriebs oder Aktuators aktiv bewegt wird. Der Greifer wird dabei vorteilhaft um einen vorbestimmten Kompensationsweg bewegt. Weiterhin muss der Greifer im Kompensationsmodus vorteilhaft derart betrieben werden, dass die Antriebsleistung gegenüber der Antriebsleistung für den Zuführvorgang reduziert ist. Für eine sichere Verfahrensweise soll schliesslich die Zugkraft auf das Kabel bei der Rückstellbewegung zur Kompensation der Längenausdehnung des Kabels beim Crimpen gemessen und überwacht werden.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Crimpverbindung mit folgenden Schritten:
    a) Zuführen eines Kabelendes eines Kabels (3) mittels eines Greifers (4) zu einer Crimppresse (2),
    b) Verbinden des Kabelendes mit einem Crimpkontakt (9), dadurch gekennzeichnet, dass
    während dem Crimpvorgang gemäss Schritt b der Greifer (4) zur Kompensation der Längenausdehnung des Kabels beim Crimpen entlang der Kabelachse (x) des Kabels (3) in einer Rückstellbewegung (e) bewegt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zuführen des Kabelendes zur Crimppresse (2) der Greifer (4) unter Verwendung eines Aktuators in axialer Richtung entlang der Kabelachse (x) bewegt wird und dass zur Kompensation der Längenausdehnung des Kabels beim Crimpen der Aktuator derart eingestellt wird, dass der Aktuator die Rückstellbewegung (e) entsprechend der Längenausdehnung zulässt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Aktuator ein Elektromotor (5) zum axialen Bewegen des Greifers (4) vorgesehen ist, mit dem ein vorbestimmtes Haltemoment auf den Greifer (4) aufbringbar ist, wobei zum Zulassen der Rückstellbewegung der Elektromotor (5) derart angesteuert wird, dass das Haltemoment des Elektromotors herabgesetzt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Weg- und/oder Zeiterfassung eine Berührung zwischen Crimpkontakt (9) und einem verfahrbaren Pressteil (6) der Crimppresse (2) ermittelt wird oder dass die Crimpkraft gemessen wird, und dass die Rückstellbewegung (e) gestartet oder zugelassen wird, sobald die Berührung zwischen Crimpkontakt (9) und Pressteil (6) festgestellt oder sobald ein vorbestimmter Wert für die Crimpkraft überschritten wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer (4) während dem Crimpvorgang gemäss Schritt b durch Aktivierung eines Antriebs oder Aktuators aktiv bewegt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer (4) um einen vorbestimmten Kompensationsweg bewegt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer (4) im Vergleich zur Antriebsleistung für den Zuführvorgang gemäss Schritt a mit reduzierter Antriebsleistung bewegt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugkraft auf das Kabel (3) bei der Rückstellbewegung (e) zur Kompensation der Längenausdehnung des Kabels gemessen und überwacht wird.
  9. Crimpeinrichtung zur Herstellung einer Crimpverbindung mit
    - einer Crimppresse (2),
    - einer Zuführeinheit (8) mit einem Greifer (4) zum Zuführen des Kabelendes zur Crimppresse (2), wobei der Greifer (4) für den Zuführvorgang in axialer Richtung entlang der Kabelachse (x) bewegbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer (4) wenigstens abschnittsweise während des Crimpvorgangs, bei dem ein in vertikaler Richtung verfahrbares Pressteil (6) der Crimppresse gegen das Kabelende bewegt wird, in axialer Richtung (x) beweglich oder bewegbar ist.
  10. Crimpeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer (4) derart ausgeführt ist, dass er zu Beginn des Crimpvorgangs axial feststehend ist und erst nach einer ersten vertikalen Bewegung des Pressteils (6) axial beweglich oder axial bewegbar ist.
  11. Crimpeinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen ansteuerbaren Greifer (4) enthält, der neben einem Zuführmodus zum Zuführen des Kabelendes zur Crimppresse und gegebenenfalls zum Abisolieren des Kabelendes in einem Kompensationsmodus betreibbar ist, bei dem zur Kompensation der Längenausdehnung des Kabels beim Crimpen der Greifer (4) in axialer Richtung (x) beweglich oder bewegbar ist.
  12. Crimpeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinheit (8) einen Aktuator zum axialen Bewegen des Greifers (4) umfasst, und dass die Crimpeinrichtung (1) Steuermittel (10) zum Ansteuern des Aktuators umfasst, wobei die Steuermittel derart ausgestaltet sind, dass zur Kompensation der Längenausdehnung des Kabels beim Crimpen der Aktuator eine Rückstellbewegung (e) entsprechend der Längenausdehnung zulässt.
  13. Crimpeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinheit (8) einen Elektromotor (5) zum axialen Bewegen des Greifers (4) aufweist, mit dem ein vorbestimmtes Haltemoment auf den Greifer (4) aufbringbar ist, wobei der Elektromotor eine Motorsteuerung (10) aufweist, mit der das Haltemoment temporär herabsetzbar ist.
  14. Crimpeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinheit (8) als Linearantrieb mit Ritzel (13) und Zahnstange (14) ausgebildet ist, wobei der Ritzel (13) vorzugsweise über einen Servomotor (5) antreibbar ist.
  15. Crimpeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Crimpeinrichtung (1) ein System zum Erfassen der Crimpkraft aufweist.
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