WO2012110310A1 - Verfahren und vorrichtung zur qualitätssichernden herstellung einer crimpung - Google Patents

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Werner Hofmeister
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y10T29/53996—Means to assemble or disassemble by deforming

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for producing a crimp.
  • Crimping is a joining process in which two components are joined together by plastic deformation.
  • a crimping that is, a difficult to release mechanical connection between a conductor and a connecting element, such as a plug or a sleeve, can be effected.
  • Such crimping may be used as an alternative to conventional bonding techniques, such as brazing or welding, and, when properly fabricated, may provide a reliable electrical and mechanical connection between the two crimped components.
  • a gas-tight connection between the two components can be effected, since in the plastic deformation of a crimp blank and, for example, a fine-wire line, a structure can be formed which is largely sealed off against the ingress of oxygen and thus in the interior is protected against corrosion.
  • a crimp blank for example in the form of a plastically deformable sleeve element or plug element, is conventionally brought into contact with a second component to be crimped with the crimp blank, for example an end of a cable.
  • the crimp blank is formed by pressing with a suitable mold on its side directed towards the crimp blank a suitably shaped crimp forming surface plastically deformed, wherein the second component is generally completely surrounded by the crimp blank and pinched by this.
  • Forming tool is this generally displaced by a molding machine by a path in the direction of the crimp blank until the crimp blank with a
  • the molding machine can be, for example, a hydraulic, pneumatic or electric press on which the molding tool can be fastened.
  • fine-wire lines can be insufficiently permanently compressed. It can therefore come to the individual lines oxygen and increased by oxidation an increased
  • Pressing should not be too high or be pressed with a too small mold, as this, for example, in massive and fine-wire lines the
  • a quality assurance of a crimp usually conventionally by measuring external dimensions of the crimp, by an optical assessment of the grinding pattern z.
  • the aim is to provide a method for producing a high-quality crimp and a device suitable for carrying out the method.
  • the internal preload should be greater for stable electrical connections than natural aging relaxation of the materials during the crimping time of use.
  • the position of the mold at maximum crimping force can be determined. This is generally directly in the reversal point of a travel of the mold. Furthermore, the position of the
  • a force on the return path that is, one of the forming tool, exerted on the crimping blank when crimping from the forming tool onto the crimping blank achieved maximum press force has been reached and the mold is then shifted away from the crimp blank to measure.
  • a force on the return path that is, one of the forming tool
  • a distance is to be determined between a position in which presses the mold with the highest pressing force on the crimp blank, and a position which reaches the mold during the subsequent displacement away from the crimp blank and at the first time substantially no pressing force is exerted by the mold on the crimp blank more.
  • Substantially free of pressing forces can be understood here to mean that, at most, forces are exerted on the crimp blank by the molding tool, which forces can be neglected in comparison with forces which are necessary for the plastic deformation of the crimp blank Essentially press-free "to the effect that a force exerted by the mold on the crimp blank pressing force should be smaller than forces that are experience exerted by the crimp blank by springs during the displacement of the mold on the way back to the mold.
  • determining the return path length can be determined how strong the crimp blank after the actual crimping, that is after reaching the
  • the return path length to be determined may be determined by measuring a distance between a first reference point, which correlates with the position of the crimp blank, and a second reference point, which correlates with the position of the forming tool.
  • the crimp blank can be accommodated in a crimp blank receptacle in which it is held during the crimping process and
  • a suitable reference point can be defined on the crimp blank receptacle, which correlates with the position of the crimp blank.
  • a reference position may be defined on the mold, preferably in the vicinity of the crimp molding surface. Since the two defined reference points successively move away from one another during the displacement of the mold on the way back of the mold away from the crimp blank, by measuring the distance between the two
  • Maximalpresskraft is exerted on the crimp blank, and on the other hand at a time when the mold for the first time no more force on the crimp
  • Position measuring device to measure only the position of the mold or a second reference point, which correlates with the position of the mold or its crimp forming surface. It may be advantageous in this case to select the second reference point as close as possible to the crimp forming surface, which plastically deforms the crimp blank during the crimping process. It can thus be ensured that, by measuring the return path length, the resilience path of the deformed crimp blank, which is located between the crimp blank receptacle and the crimp forming surface, is actually determined, and influences, such as, for example, deformation of the mold or of the die Shaping tool moving
  • the return path length is measured without contact.
  • the distance between the two defined reference points can be measured optically, for example with the aid of a laser distance measuring device.
  • a laser distance measuring device can be designed to emit a laser beam from one of the reference points to the other reference point and to re-detect a portion of the laser light reflected there, in order to detect a laser beam
  • the non-contact measurement of the return path length can allow a reliable, wear-free determination of the quality of the crimping.
  • an optical measurement for example by means of
  • Fig. 1 shows an apparatus for performing a crimping method according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 shows a typical course of pressing forces during a crimping process.
  • the figures are only schematic and not to scale.
  • a device 1 is shown, with the aid of a crimp blank 3 can be crimped.
  • the device 1 has a mold 5 in the form of a punch and a crimp blank receptacle 7 in the form of an anvil.
  • the molding tool 5 is fastened to a molding machine 9 which is shown only schematically.
  • the molding machine 9 can move the mold 5 in the vertical direction back and forth, as indicated by the arrows 1 1, 13. At its bottom, to the
  • Crimp blank receptacle 7 directed side, the mold 5, a crimp forming surface 15 which defines the contour into which the crimp blank is to be plastically deformed during crimping.
  • the molding machine 9 is designed by means of a force measuring device 19, the
  • Transmitter 17 to transmit.
  • a position measuring device 21 is provided for the device 1, by means of which the position of the mold 5 can be measured.
  • the position measuring device 21 is realized by means of a laser distance measuring device 23 which is fixedly attached to the crimp blank receptacle 7.
  • the laser distance measuring device 23 emits a schematically illustrated time-modulated laser beam 27 in a direction corresponding to the direction of movement 11 1, 13 of the mold 5 during the crimping operation.
  • the laser beam 27 is reflected on a reflector 25 attached laterally projecting to a lower end of the mold 5 in the vicinity of the crimp forming surface 15.
  • the reflected portion of the laser beam 27 is then detected by a detector of the position measuring device 23. From a phase shift to be measured between the emitted modulated laser light and the detected reflected laser light can be measured over a travel time measurement on the distance x between the
  • Laser distance measuring device 23 and the reflector 25 are closed.
  • the laser distance measuring device 23 thus allows to determine the position of the crimp forming surface 15 of the mold 5 during the crimping process very accurately.
  • a corresponding information is forwarded to the transmitter 17.
  • the undeformed crimp blank 3 is first placed on the crimp blank receptacle 7.
  • the crimp blank 3 has two tabs 29, 31, which together with a bottom 33 of the crimp blank 3, a space 35 substantially enclose.
  • the crimp blank 3 may be one end of a plug or socket to which a cable is to be crimped. In the space 35, the cable or the plurality of exposed strands 37 of the cable is then inserted.
  • the forming tool 5 is now successively displaced vertically downward in the direction of the arrow 11 by the forming machine 9.
  • the crimp-forming surface 15 comes into contact with the tabs 29, 31 and deforms them during the further descent of the forming tool 5. Deformation takes place largely plastically in this initial stage.
  • the material of the tabs 29, 31 partially plastic flows into spaces between the strands 37.
  • the deformation of the crimp blank 3 including the strands 37 received therein takes place partially plastically and partially elastically.
  • the force F exerted on the crimp blank 3 by the mold 5 is continuously measured.
  • the magnitude of the force is not decisive for these measurements, only the points of maximum pressing force and minimum pressing force are to be determined. In order to avoid possible defects due to deformations of the molding machine and / or the molding tool, the measuring device should be close to the crimp blank to be placed.
  • the Laserabstandsmessignt 23 may be advantageously mounted close to the support surface of the crimp blank on the crimp blank receptacle 7 and serving as a counterpart reflector 25 may for example be mounted in the vicinity of the Crimpformungs constitutional 15 on the mold 5.
  • the mold 5 is displaced vertically downwards until the force measuring device 19 indicates that the force with which the crimping tool 5 presses on the crimp blank 3 corresponds to a maximum pressing force F max . After a defined Zufahrweg the mold moves back up until it leaves the crimp blank.
  • a typical curve of the applied pressing force F as a function of the downward displacement x is represented by the curve 39.
  • the pressing force F increases slowly during the plastic, elastic deformation of the crimp blank 3. and comes with further relocation in an area in which the press force with the relocation increases more and more. This can be regarded as an indicator that, in addition to the plastic deformation, an increasingly contributing elastic deformation of the crimp blank 3, together with the strands 37 received therein, takes place.
  • the maximum pressing force F max is reached, the downward movement of the forming tool 5 is ended.
  • the mold 5 is again moved vertically upward, as indicated in Fig. 1 by the arrow 13, to move away on a return path away from the crimp blank 3. Also during this way back is the of the
  • Position measuring device 21 continuously the distance x between the
  • Laser distance measuring device 23 and the reflector 25 measured.
  • the distance x max is measured at the instant in which the maximum pressing force F max is exerted on the crimp blank 3 by the forming tool 5.
  • the distance x 0 is measured at which the of the pressing tool 5 during the
  • the path difference .DELTA. ⁇ x max - x 0 is an information about the elastic deformation of the crimp blank, that is, about the springing of the crimp blank during the return travel of the mold 5 at.
  • This information ⁇ represents an indicator of the quality of the crimping produced.

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Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Crimpung beschrieben. Ein Crimp-Rohling (3) wird dabei durch ein Formwerkzeug (5) plastisch verformt. Insbesondere beim Zurückfahren (13) des Formwerkzeugs (5) wird sowohl die Kraft, die das Formwerkzeug (5) auf den Crimp-Rohling (3) ausübt, als auch der Weg x, um den sich das Formwerkzeug (5) verlagert, gemessen. Eine Wegänderung Δx zwischen einer Position bei Maximalkraft Fmax und einer erstmals kräftefreien Position gibt einen Indikator über eine elastische Rückverformung, das heißt eine Auffederung, des Crimp-Rohlings (3) an. Dieser Indikator stellt ein Maß für die Qualität der hergestellten Crimpung dar.

Description

BESCHREIBUNG
Verfahren und Vorrichtung zur qualitätssichernden Herstellung einer Crimpung GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Herstellen einer Crimpung.
STAND DER TECHNIK
Unter Crimpen wird ein Fügeverfahren verstanden, bei dem zwei Komponenten durch plastisches Verformen miteinander verbunden werden. Insbesondere kann durch Crimpen eine Crimpung, das heißt eine schwer lösbare mechanische Verbindung zwischen einem Leiter und einem Verbindungselement, wie beispielsweise einem Stecker oder einer Hülse, bewirkt werden. Eine solche Crimpung kann alternativ zu herkömmlichen Verbindungsverfahren, wie zum Beispiel Löten oder Schweißen, eingesetzt werden und kann bei korrekter Herstellung eine zuverlässige elektrische und mechanische Verbindung zwischen den beiden vercrimpten Komponenten gewährleisten. Insbesondere kann durch eine Crimpung bei korrekter Ausführung eine gasdichte Verbindung zwischen den beiden Komponenten bewirkt werden, da bei der plastischen Verformung eines Crimp-Rohlings und beispielsweise einer feindrähtigen Leitung eine Struktur entstehen kann, die weitgehend gegen das Eindringen von Sauerstoff abgeschottet ist und somit im Innern vor Korrosion geschützt ist.
Zum Herstellen einer Crimpung wird herkömmlich ein Crimp-Rohling beispielsweise in Form eines plastisch verformbaren Hülsenelements oder Steckerelements in Kontakt mit einer mit dem Crimp-Rohling zu vercrimpenden zweiten Komponente wie beispielsweise einem Ende eines Kabels gebracht. Anschließend wird der Crimp- Rohling durch Pressen mit einem geeigneten Formwerkzeug, das an seiner zu dem Crimp-Rohling gerichteten Seite eine geeignet geformte Crimp-Formungsfläche aufweist, plastisch verformt, wobei die zweite Komponente im Allgemeinen vollständig von dem Crimp-Rohling umgeben und von diesem eingequetscht wird. Das
Formwerkzeug wird hierzu im Allgemeinen mittels einer Formmaschine um einen Weg in Richtung des Crimp-Rohlings verlagert, bis der Crimp-Rohling mit einer
Maximalpresskraft gepresst und verformt wird. Anschließend wird das Formwerkzeug wieder von dem Crimp-Rohling weg verlagert, so dass die mit dem Crimp-Rohling vercrimpte Komponente entnommen werden kann. Die Formmaschine kann beispielsweise eine hydraulische, pneumatische oder elektrische Presse sein, an der das Formwerkzeug befestigt werden kann.
Beim Herstellen der Crimpung muss auf eine hohe Qualität der Crimpung geachtet werden, um eine dauerhafte mechanische und somit eine elektrische stabile
Verbindung zwischen den vercrimpten Komponenten gewährleisten zu können. Wenn beispielsweise beim Crimpen keine ausreichende Presskraft ausgeübt wird oder ungeeignetet Kontaktmaterialien verwendet wird, können beispielsweise feindrähtige Leitungen unzureichend dauerhaft verpresst werden. Es kann daher Sauerstoff an die einzelnen Leitungen kommen und sich durch Oxidation ein erhöhter
Übergangswiderstand zwischen den Leitungen und einer Crimp-Hülse einstellen. Außerdem besteht das Risiko, dass eine unvollständig verpresste Leitung aus der Crimpung herausgezogen werden kann. Andererseits darf beim Crimpen die
Verpressung nicht zu hoch sein oder mit einem zu kleinen Formwerkzeug gepresst werden, da dies beispielsweise bei massiven und feindrähtigen Leitungen die
Querschnitte übermäßig verringern und dadurch den Widerstand unzulässig erhöhen könnte. Außerdem besteht bei starker Überschreitung der Presskraft bei feindrähtigen Leitungen ein Risiko, dass einzelne Leiter abgeschert werden. Ferner kann die Vercrimpung auch durch Risse oder Aufbrechen geschädigt werden.
Eine Qualitätssicherung einer Crimpverbindung erfolgt herkömmlich meist durch Vermessen von Außenmaßen der Crimpung, durch eine optische Beurteilung des Schliffbildes z. B. durch die Mitte einer Crimpung senkrecht zu den Leitungen und/oder durch eine Kraft-Weg Überwachung während des Crimpens.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG Es wird angestrebt, ein Verfahren zum Herstellen einer qualitativ hochwertigen Crimpung sowie eine für eine Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung bereitzustellen.
Dies kann mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche erfolgen. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Es wurde erkannt, dass für eine zuverlässige Crimpverbindung ein innerer mechanischer Verpressungszustand erforderlich sein kann. Da bei Kontakten und damit Crimpungen üblicherweise hochfeste Materialien eingesetzt werden, kann es vorteilhaft sein, die Auffederung der Crimpung zu vermessen. Die Auffederung reduziert eine innere Druckspannung bis hin zu einer möglicherweise
vorspannungsfreien Verbindung. Die innere Vorspannung sollte für stabile elektrische Verbindungen größer sein als eine durch natürliche Alterung erfolgte Relaxation der Materialien während der Einsatzdauer der Crimpung.
Um eine dauerhafte Qualität abzusichern, kann es vorteilhaft sein, einen Auffederweg der Crimpung bei deren Herstellung direkt zu messen. Dies kann einen direkten Rückschluss auf den inneren Verspannungszustand liefern.
Zum Vermessen des Auffederweges kann die Position des Formwerkzeuges bei maximaler Crimpkraft ermittelt werden. Diese liegt generell direkt im Umkehrpunkt eines Verfahrweges des Formwerkzeuges. Ferner kann die Position des
Formwerkzeuges sobald dieses den Crimp-Rohling verlässt, also näherungsweise kraftfrei ist, ermittelt werden. Die Differenz dieser beide Positionen gibt den
Auffederweg der Crimpung an.
Diese Information über den Auffederweg sichert damit qualitätsindizierend fast alle möglichen Fehler einer Crimpung ab, inklusive möglicher Materialfehler des Crimps. Eventuelle weitere Fehler wie z. B. Reibungen können durch Korrekturfaktoren reduziert werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, eine beim Herstellen einer Vercrimpung von dem Formwerkzeug auf den Crimp-Rohling ausgeübte Kraft auf dem Rückweg, das heißt, nachdem eine von dem Formwerkzeug bewirkte Maximalpresskraft erreicht wurde und das Formwerkzeug dann von dem Crimp-Rohling weg verlagert wird, zu messen. Ergänzend soll eine Rückweglänge bestimmt werden, um die das Formwerkzeug zwischen dem Zustand mit der
Maximalpresskraft und einem im Wesentlichen presskräftefreien Zustand auf dem Rückweg mindestens verlagert werden muss. Mit anderen Worten soll eine Distanz bestimmt werden zwischen einer Position, in der das Formwerkzeug mit der höchsten Presskraft auf den Crimp-Rohling presst, und einer Position, die das Formwerkzeug beim anschließenden Verlagern weg von dem Crimp-Rohling erreicht und an der erstmals im Wesentlichen keine Presskraft von dem Formwerkzeug auf den Crimp- Rohling mehr ausgeübt wird.
„Im wesentlichen presskräftefrei" kann hierbei dahingehend verstanden werden, dass von dem Formwerkzeug allenfalls Kräfte auf den Crimp-Rohling ausgeübt werden, die im Vergleich zu Kräften, die zum plastischen Verformen des Crimp-Rohlings nötig sind, vernachlässigt werden können. Insbesondere kann„im Wesentlichen presskräftefrei" dahingehend verstanden werden, dass eine von dem Formwerkzeug auf den Crimp- Rohling ausgeübte Presskraft kleiner sein soll, als Kräfte, die erfahrungsgemäß von dem Crimp-Rohling durch Auffedern während des Verlagerns des Formwerkzeugs auf dem Rückweg auf das Formwerkzeug ausgeübt werden.
Durch Bestimmen der Rückweglänge kann ermittelt werden, wie stark der Crimp- Rohling nach dem eigentlichen Crimp-Vorgang, das heißt nach Erreichen der
Maximalpresskraft, wieder auffedert. Die Information über die Rückweglänge und damit eine Information über das Auffedern der hergestellten Vercrimpung kann anschließend ausgegeben werden. Es hat sich herausgestellt, dass eine solche Information einen guten Indikator für die Qualität der hergestellten Vercrimpung angeben kann. Eine geringe Auffederung, das heißt eine kurze Rückweglänge, deutet auf eine hohe mechanische innere Pressung der
Crimpung hin und stellt damit auch eine hohe elektrische Qualität der Crimpung sicher. Ein starkes Auffedern, das heißt eine große Rückweglänge, deutet auf
Probleme bei der Herstellung der Crimpung oder des damit bewirkten Kontaktes hin und kann somit eine nicht ausreichende Qualität der Vercrimpung und/oder eine geringe elektrische Stabilität der Crimpung indizieren. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren ergibt sich eine Möglichkeit, direkt beim Herstellen der Crimpung ein zuverlässiges Maß über die Qualität der Crimpung zu erhalten. Insbesondere kann eine solche Qualität zerstörungsfrei, schnell und kostengünstig zum Beispiel direkt beim Crimpprozess ermittelt werden.
Die zu bestimmende Rückweglänge kann durch Messen einer Distanz zwischen einem ersten Bezugspunkt, der mit der Position des Crimp-Rohlings korreliert, und einem zweiten Bezugspunkt, der mit der Position des Formwerkzeugs korreliert, bestimmt werden. Beispielsweise kann der Crimp-Rohling in einer Crimp-Rohling-Aufnahme aufgenommen sein, in der er während des Crimp-Vorgangs gehalten und
gegebenenfalls geformt wird. An der Crimp-Rohling-Aufnahme kann beispielsweise ein geeigneter Bezugspunkt definiert werden, der mit der Position des Crimp-Rohlings korreliert. Als zweiter Bezugspunkt kann an dem Formwerkzeug eine Referenzposition definiert werden, vorzugsweise in der Nähe der Crimp-Formungsfläche. Da sich die beiden definierten Bezugspunkte während des Verlagerns des Formwerkzeuges auf dem Rückweg des Formwerkzeugs weg von dem Crimp-Rohling sukzessive voneinander entfernen, kann durch Messen der Distanz zwischen den beiden
Bezugspunkten einerseits zu einem Zeitpunkt, zu dem von dem Werkzeug die
Maximalpresskraft auf den Crimp-Rohling ausgeübt wird, und andererseits zu einem Zeitpunkt, bei dem das Formwerkzeug erstmals keine Kraft mehr auf den Crimp-
Rohling ausübt, die zu bestimmende Rückweglänge ermittelt werden.
Für den Fall, dass beispielsweise die Position einer Crimp-Rohling-Aufnahme fest und deren Verformung unter der Presskraft bekannt ist und somit ein erster Bezugspunkt als fix angenommen werden kann, kann es genügen, mit einer
Positionsmesseinrichtung lediglich die Position des Formwerkzeugs bzw. eines zweiten Bezugspunktes, der mit der Position des Formwerkzeugs bzw. dessen Crimp- Formungsfläche korreliert, zu messen. Es kann hierbei vorteilhaft sein, den zweiten Bezugspunkt möglichst nahe der Crimp-Formungsfläche, die während des Crimp- Vorgangs den Crimp-Rohling plastisch verformt, zu wählen. Damit kann gewährleistet werden, dass durch Messung der Rückweglänge tatsächlich der Auffederweg des verformten Crimp-Rohlings, der sich zwischen der Crimp-Rohling-Aufnahme und der Crimp-Formungsfläche befindet, bestimmt wird und Einflüsse, wie beispielsweise eine Verformung des Formwerkzeugs bzw. einer das Formwerkzeug bewegenden
Maschine, weitgehend eliminiert werden können. Vorzugsweise wird die Rückweglänge berührungslos gemessen. Insbesondere kann die Distanz zwischen den beiden definierten Bezugspunkten optisch gemessen werden, beispielsweise mit Hilfe einer Laserabstandsmesseinnchtung. Eine solche Laserabstandsmesseinnchtung kann dazu ausgelegt sein, einen Laserstrahl von einem der Bezugspunkte hin zu dem anderen Bezugspunkt auszusenden und einen dort reflektierten Anteil des Laserlichts wieder zu detektieren, um auf Basis einer
Laufzeitmessung eine Information über die Distanz zwischen den beiden
Bezugspunkten erhalten zu können. Das berührungslose Messen der Rückweglänge kann eine zuverlässige, verschleißfreie Bestimmung der Qualität der Crimpung erlauben. Insbesondere eine optische Messung, beispielsweise mit Hilfe der
Laserabstandsmesseinnchtung, ermöglicht ein sehr genaues Bestimmen der
Rückweglänge, beispielsweise mit einer Genauigkeit im Bereich von wenigen
Mikrometern. Auf diese Weise lässt sich einfach, zuverlässig und verschleißfrei eine präzise Angabe über den Auffederweg während der Herstellung der Vercrimpung und damit über die Qualität der hergestellten Vercrimpung erhalten.
Es wird angemerkt, dass mögliche Merkmale und Vorteile der beschriebenen Erfindung hierin teilweise mit Bezug auf das vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung einer Crimpung und teilweise mit Bezug auf eine Vorrichtung zum Herstellen einer
Vercrimpung beschrieben sind. Beim Studium der Beschreibung wird ein Fachmann erkennen, dass die beschriebenen Merkmale jeweils miteinander kombiniert werden können und durch solche Kombinationen weitere Synergieeffekte erreicht werden können.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen in erläuternder jedoch nicht
einschränkender Weise beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Durchführen eines Crimpverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt einen typischen Verlauf von Presskräften während eines Crimpverfahrens. Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Nachfolgend wird mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 eine Vorrichtung beschrieben, mit der ein Verfahren zum Herstellen einer Crimpung durchgeführt werden kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 dargestellt, mit deren Hilfe ein Crimp-Rohling 3 vercrimpt werden kann. Die Vorrichtung 1 weist ein Formwerkzeug 5 in Form eines Stempels und eine Crimp-Rohling-Aufnahme 7 in Form eines Ambosses auf. Das Formwerkzeug 5 ist an einer lediglich schematisch dargestellten Formmaschine 9 befestigt. Die Formmaschine 9 kann das Formwerkzeug 5 in vertikaler Richtung hin und her bewegen, wie mit den Pfeilen 1 1 , 13 angedeutet. An seiner unteren, zu der
Crimp-Rohling-Aufnahme 7 gerichteten Seite weist das Formwerkzeug 5 eine Crimp- Formungsfläche 15 auf, die die Kontur vorgibt, in die der Crimp-Rohling während des Crimpens plastisch verformt werden soll. Die Formmaschine 9 ist mit Hilfe einer Kraftmesseinrichtung 19 dazu ausgelegt, die
Kraft, mit der das Formwerkzeug 5 während des Crimp-Vorgangs gegen den Crimp- Rohling 3 gepresst wird, zu messen und entsprechende Messdaten an eine
Auswerteelektronik 17 zu übertragen.
Ferner ist für die Vorrichtung 1 eine Positionsmesseinrichtung 21 vorgesehen, mit Hilfe derer die Position des Formwerkzeugs 5 gemessen werden kann. Im dargestellten Beispiel ist die Positionsmesseinrichtung 21 mit Hilfe einer Laserabstands- messeinrichtung 23 realisiert, die fest an der Crimp-Rohling-Aufnahme 7 angebracht ist. Die Laserabstandsmesseinrichtung 23 emittiert einen schematisch dargestellten zeitlich modulierten Laserstrahl 27 in einer Richtung, die der Bewegungsrichtung 1 1 , 13 des Formwerkzeugs 5 während des Crimp-Vorgangs entspricht. Der Laserstrahl 27 wird an einem Reflektor 25, der an einem unteren Ende des Formwerkzeugs 5 in der Nähe der Crimp-Formungsfläche 15 seitlich abragend angebracht ist, reflektiert. Der reflektierte Anteil des Laserstrahls 27 wird anschließend von einem Detektor der Positionsmesseinrichtung 23 detektiert. Aus einer zu messenden Phasenverschiebung zwischen dem emittierten modulierten Laserlicht und dem detektierten reflektierten Laserlicht kann über eine Laufzeitmessung auf den Abstand x zwischen der
Laserabstandsmesseinrichtung 23 und dem Reflektor 25 geschlossen werden. Die Laserabstandsmesseinrichtung 23 erlaubt damit, die Position der Crimp- Formungsfläche 15 des Formwerkzeugs 5 während des Crimp-Vorgangs sehr genau zu bestimmen. Eine entsprechende Information wird an die Auswerteelektronik 17 weitergeleitet.
Bei dem Verfahren zur Herstellung der Crimpung wird zunächst der unverformte Crimp-Rohling 3 auf der Crimp-Rohling-Aufnahme 7 angeordnet. In diesem
unverformten Zustand weist der Crimp-Rohling 3 zwei Laschen 29, 31 auf, die zusammen mit einem Boden 33 des Crimp-Rohlings 3 einen Raum 35 im Wesentlichen umschließen. Der Crimp-Rohling 3 kann beispielsweise ein Ende eines Steckers oder einer Buchse sein, an dem ein Kabel durch Vercrimpen befestigt werden soll. In den Raum 35 wird dann das Kabel bzw. die Vielzahl von freigelegten Litzen 37 des Kabels eingelegt.
Während des Crimp-Vorgangs wird nun das Formwerkzeug 5 durch die Formmaschine 9 sukzessive vertikal nach unten in Richtung des Pfeils 1 1 verlagert. Dabei kommt die Crimp-Formungsfläche 15 mit den Laschen 29, 31 in Kontakt und verformt diese beim weiteren Herabfahren des Formwerkzeugs 5. Eine Verformung findet dabei in diesem Anfangsstadium weitgehend plastisch statt. Beim weiteren Herabfahren des
Formwerkzeugs 5 werden die Laschen 29, 31 zunehmend stärker auf die in dem Raum 35 befindlichen Litzen 37 gedrückt, so dass die Litzen sich einerseits eng
aneinanderlegen und andererseits das Material der Laschen 29, 31 teilweise plastisch in Zwischenräume zwischen den Litzen 37 fließt. Die Verformung des Crimp-Rohlings 3 einschließlich der darin aufgenommenen Litzen 37 erfolgt dabei teilweise plastisch sowie teilweise elastisch. Während des sukzessiven Verlagerns des Formwerkzeugs 5 nach unten wird kontinuierlich die von dem Formwerkzeug 5 auf den Crimp-Rohling 3 ausgeübte Kraft F gemessen. Die Größe der Kraft ist für diese Messungen nicht ausschlaggebend, es sind nur die Punkte maximaler Presskraft und minimaler Presskraft zu ermitteln. Um mögliche Fehlereinflüsse durch Verformungen der Formmaschine und/oder des Formwerkzeugs zu vermeiden, sollte die Messeinrichtung nahe an dem Crimp-Rohling platziert werden. Beispielsweise kann die Laserabstandsmesseinnchtung 23 vorteilhaft nahe an der Auflagefläche des Crimp-Rohlings auf der Crimp-Rohling-Aufnahme 7 angebracht sein und der als Gegenstück dienende Reflektor 25 kann beispielsweise in der Nähe der Crimpformungsfläche 15 an dem Formwerkzeug 5 angebracht sein.
Während des Crimp-Vorgangs wird das Formwerkzeug 5 so lange vertikal nach unten verlagert, bis die Kraftmesseinrichtung 19 angibt, dass die Kraft, mit der das Crimp- Werkzeug 5 auf den Crimp-Rohling 3 presst, einer Maximalpresskraft Fmax entspricht. Nach einem definierten Zufahrweg bewegt sich das Formwerkzeug wieder nach oben bis es den Crimp-Rohling verlässt.
In Fig. 2 ist durch die Kurve 39 ein typischer Verlauf der ausgeübten Presskraft F in Abhängigkeit von der Abwärtsverlagerung x dargestellt. Bei Verformung des Crimp- Rohlings nimmt die Presskraft F während des plastischen, elastischen Verformens des Crimp-Rohlings 3 langsam zu. und kommt bei weiterer Verlagerung in einen Bereich, in dem die Presskraft mit der Verlagerung zunehmend stärker ansteigt. Dies kann als Indikator dafür angesehen werden, dass zusätzlich zu der plastischen Verformung eine immer stärker beitragende elastische Verformung des Crimp-Rohlings 3 mitsamt den darin aufgenommenen Litzen 37 stattfindet. Bei Erreichen der Maximalpresskraft Fmax wird die Abwärtsbewegung des Formwerkzeugs 5 beendet.
Anschließend wird das Formwerkzeug 5 wieder vertikal nach oben bewegt, wie in Fig. 1 mit dem Pfeil 13 angedeutet, um sich auf einem Rückweg weg von dem Crimp- Rohling 3 zu verlagern. Auch während dieses Rückweges wird die von dem
Formwerkzeug 5 auf den Crimp-Rohling 3 ausgeübte Kraft F fortwährend mit Hilfe der
Kraftmesseinrichtung 19 gemessen.
Wie in Fig. 2 durch die Kurve 41 dargestellt, nimmt die Kraft F während des
Rückweges in Abhängigkeit von der Verlagerung Δχ in etwa linear ab. Dies kann dadurch erklärt werden, dass sich während des Hochfahrens des Formwerkzeugs 5 der elastische Anteil der Verformung des Crimp-Rohlings 3 wieder sukzessive entspannt. Sobald die elastische Verformung komplett abgebaut ist, übt der Crimp- Rohling 3 keine Kraft mehr auf das Formwerkzeug 5 aus, das somit im Wesentlichen presskräftefrei weiter nach oben verlagert werden kann. Während des Verlagerns des Formwerkzeugs 5 wird mit Hilfe der
Positionsmesseinrichtung 21 fortwährend der Abstand x zwischen der
Laserabstandsmesseinrichtung 23 und dem Reflektor 25 gemessen. Insbesondere wird der Abstand xmax in dem Augenblick gemessen, in dem von dem Formwerkzeug 5 die Maximalpresskraft Fmax auf den Crimp-Rohling 3 ausgeübt wird. Außerdem wird der Abstand x0 gemessen, bei dem die von dem Presswerkzeug 5 während des
Rückweges auf den Crimp-Rohling 3 ausgeübte Kraft erstmals zumindest nahezu 0 ist. Die Wegdifferenz Δχ = xmax - x0 gibt eine Information über die elastische Verformung des Crimp-Rohlings, das heißt über die Auffederung des Crimp-Rohlings während des Zurückfahrens des Formwerkzeugs 5, an.
Diese Information Δχ stellt einen Indikator für die Qualität der hergestellten Crimpung dar. Je kleiner Δχ, das heißt je kleiner die Auffederung, ist, desto besser ist allgemein die Qualität der Crimpung. Insbesondere, wenn Δχ für eine bestimmte Crimpung von ansonsten ermittelten Werten abweicht, kann dies ein Indikator für Herstellungsfehler sein.
Durch das beschriebene Verfahren bzw. die Vorrichtung, die dieses Verfahren ermöglicht, kann erreicht werden, dass ein Crimp-Vorgang direkt überwacht werden kann und eine Qualität der hergestellten Crimpung anhand des ermittelten Kraft-Weg- Diagramms einfach und zuverlässig analysiert werden kann.

Claims

Ansprüche
Verfahren zum Herstellung einer Crimpung, aufweisend:
Bereitstellen eines Crimp-Rohlings (3);
plastisches Verformen des Crimp-Rohlings durch Pressen mit einem
Formwerkzeug (5), wobei das Formwerkzeug beim Pressen mittels einer Formmaschine (9) um einen Hinweg (1 1) in Richtung des Crimp-Rohlings verlagert wird, bis der Crimp-Rohling mit einer Maximalpresskraft Fmax gepresst wird, und wobei das Formwerkzeug danach um einen Rückweg (13) von dem Crimp-Rohling weg verlagert wird; dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Rückweg eine von dem Formwerkzeug auf den Crimp-Rohling ausgeübte Presskraft F gemessen wird und eine Rückweglänge Δχ bestimmt wird, um die das Formwerkzeug zwischen einem Zustand mit der
Maximalpresskraft und einem im Wesentlichen presskräftefreien Zustand auf dem Rückweg mindestens verlagert werden muss.
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Rückweglänge durch Messen einer Distanz zwischen einem ersten Bezugspunkt, der mit der Position des Crimp-Rohlings korreliert, und einem zweiten Bezugspunkt, der mit der Position des Formwerkzeugs korreliert, bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der zweite Bezugspunkt mit der Position einer Crimpformungsfläche (15) des Formwerkzeugs korreliert.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Rückweglänge
berührungslos gemessen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Rückweglänge optisch gemessen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei auf Basis der
bestimmten Rückweglänge Δχ eine Information über die Qualität der Crimpung ausgegeben wird.
7. Vorrichtung (1) zum Herstellen einer Crimpung, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, aufweisend:
ein Formwerkzeug (5) zum plastischen Verformen eines Crimp-Rohlings (3); eine Crimp-Rohling-Aufnahme (7) zum Aufnehmen eines Crimp-Rohlings; eine Kraftmesseinrichtung (19) zum Messen einer von dem Formwerkzeug auf den Crimp-Rohling ausgeübten Presskraft F;
eine Positionsmesseinrichtung (21) zum Messen einer Position des
Formwerkzeugs.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Positionsmesseinrichtung dazu
eingerichtet ist, eine Distanz zwischen einem ersten Bezugspunkt, der mit der Position der Crimp-Rohling-Aufnahme korreliert, und einem zweiten Bezugspunkt, der mit der Position des Formwerkzeugs korreliert, zu messen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Positionsmesseinrichtung eine Laserabstandsmesseinrichtung (23) aufweist.
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