Vorrichtungen zum Ancrimpen eines Kontaktelementes

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ancrimpen eines Kontaktelementes an ein Kabel, umfassend ein Crimpwerkzeug mit einer durch einen ersten Exzenter hin- und her bewegbaren Kulisse sowie eine mittels einer Werkzeugaufnahme daran festlegbare und durch einen zweiten Exzenter relativ dazu verschiebbare Werkzeughälfte, wobei der zweite Exzenter durch ein Schneckenrad verdrehbar ist.

Stand der Technik

Eine solche Vorrichtung ist aus der US 6 067 828 A1 bekannt. Sie gelangt beim Ancrimpen von Kontaktelemente an Kabel, Drähte oder dergleichen zur Anwendung und verfügt über eine servobetriebene Feineinstellung für den Hub der relativ bewegbaren Werkzeughälfte, um einen einwandfreien Crimpprozess zu erzielen und bestimmte Mindestauszugskräfte bezüglich des angecrimpten Leitungslitzen eines Kabels zu gewährleisten. Dies ist schwierig, weil die Kontaktelemente gewöhnlich aus Messing bestehen, d.h. einem härteren Werkstoff als das Kupfer, aus dem die Leitungslitzen der üblichen Stromkabel bestehen. Wird ein zu großer Hub gewählt, dann kann das dazu führen, dass die Crimpfahnen des Kontaktelementes zumindest einige der Leitungslitzen abtrennen, was die Auszugskraft der Verbindung ebenso belastet wie ein zu geringer Hub, bei dem die Crimpfahnen die Leitungslitzen mit keiner hinreichend hohen Kraft berühren und einer Auszugsbewegung keine hinrichtend hohe Gegenkraft entgegenzusetzen vermögen.

Die diesbezüglichen Probleme treten bei dünnen Leitungslitzen eines Durchmessers von beispielsweise weniger als 0,3 mm besonders deutlich in Erscheinung. Sie gelangen unter anderem in Mobiltelefonen in großer Stückzahl zur Anwendung und Crimpverbindungen können schon dann eine unzureichend niedrige Auszugskraft aufweisen, wenn sich eine vorschriftsmäßig eingestellte Crimpvorrichtung nach der Inbetriebnahme betriebsbedingt erwärmt und dabei ausdehnt oder wenn sich Verschleiß an den Crimpwerkzeugen ergibt.

Es ist daher bekannt, die Crimpkraft und die Crimphöhe laufend zu messen und den Hub der Crimpvorrichtung in Abhängigkeit von den dabei gemessenen Werten während des Betriebes nachzujustieren, um die ursprünglich eingestellten, optimalen Werte wieder zu erhalten. Dazu ist bei der bekannten Ausführung mit dem ersten Exzenter für den Basishub des Crimpwerkzeugs ein zweiter Exzenter in Reihe geschaltet, der das relativ bewegliche Werkzeugoberteil abstützt und es erlaubt, dessen Abstand von der Drehachse des ersten Exzenters zu verstellen und dabei zugleich den Gesamthub Hub mit einem Feinhub zu überlagern. Um dieses während des Betriebs zu erreichen, ist der zweite Exzenter durch einen Servoantrieb verstellbar. Dieser besteht aus einem signalbetätigbaren Motor, der geeignet ist, eine Spindel in eine Rotationsbewegung zu versetzen, die mit einem auf der Antriebswelle des zweiten Exzenters festgelegten Schneckenrad verdrehbar ist. Je nach Betätigung des Motors gelangt dabei die Spindel und das damit in Eingriff stehende Schneckenrad und die Antriebswelle des zweiten Exzenters in eine Rotationsbewegung, mit der Folge, dass die durch den zweiten Exzenter geführte Werkzeugaufnahme und die damit verbundene verschiebbare Werkzeughälfte soweit anhebt oder absenkt wie erforderlich, um einen optimalen Crimpprozess zu erhalten. Das dazu benötigte Signal für den Motor wird während des Betriebs der Vorrichtung laufend bereitgestellt, beispielsweise unter Verwendung von Dehnmessstreifen als Messglied.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen solche Vorrichtung derart weiter zu entwickeln, dass sich eine wesentliche Entlastung der Feinhubverstellung ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorgesehen, dass eine Blockiereinrichtung vorgesehen ist, durch die Relatiwerschiebungen der verschiebbaren Werkzeughälfte in Bezug auf die Kulisse unterdrückbar sind. Dabei geht die Erfindung aus von der Erkenntnis, dass auch ein Schneckengetriebe in Bezug auf die beim normalen Betrieb einer Crimpvorrichtung auftretenden Schwingungen nicht hinreichend selbsthemmend ist, um zu verhindern, dass sich beim Betrieb unerwünschte Verstellungen des Feinhubs ergeben, die weder durch die Erwärmung der Vorrichtung noch durch Werkzeugverschleiß bedingt sind. Diese Verstellungen treten leider häufig auf, was eine entsprechend häufige Inanspruchnahme des Servoantriebs des Feinhubs erfordert und letztlich einen erheblichen Verschleiß an den darin einbezogenen Teilen zur Folge haben kann. Solche Probleme werden mit der Erfindung überwunden. Der Feinhub wird darin nur betätigt, wenn dafür ein tatsächlicher Bedarf besteht. Auch beim Ancrimpen von Kontaktelementen an sehr dünne Kabel mit einem Durchmesser von weniger als 0,3 mm gelingt es problemlos, optimale Crimpverbindungen in der Großserienfertigung zu erhalten und dabei den Wartungsaufwand der benötigten Crimpvorrichtungen zu minimieren.

Im einfachsten Fall genügt es, wenn die Kulisse und die verschiebbare Werkzeugaufnahme durch die Blockiereinrichtung starr verbindbar sind, beispielsweise durch eine in die Kulisse eingeschraubte Klemmschraube, die die Werkzeugaufnahme in deren Führung unverrückbar festklemmt. Eine solche Klemmschraube kann manuell betätigbar sein. Sie ermöglicht eine stufenlose Veränderung des Feinhubs.

Die Werkzeugaufnahme oder der Exzenter weisen dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung mehrere in Bewegungsrichtung aufeinanderfolgende Ausnehmungen auf, in die wenigstens ein Stift oder Nocken einrastbar ist, um eine möglichst feinfühlige Relatiwerstellung des Feinhubs zu ermöglichen.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass der zweite Exzenter durch die Blockiereinrichtung unverdrehbar in der Kulisse festlegbar ist. Der zweite Exzenter bewirkt bei einer Relatiwerdrehung in der Kulisse eine Relatiwerschiebung der Werkzeugaufnahme. Unerwünschte Relatiwerschiebungen der Werkzeugsaufnahme, die es letztlich zu verhindern gilt, werden somit bei diesem Vorschlag durch eine bedarfsweise Blockierung des zweiten Exzenters mittels der Blockiereinrichtung verhindert. Die Blockiereinrichtung wirkt somit bei dieser Ausführung auf die Antriebsmittel der Werkzeugaufnahme ein.

Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn die Blockiereinrichtung zumindest einen in der Kulisse parallel zu seiner Längsrichtung verschiebbar gelagerten Stift oder Nocken umfasst, der mit einer sich quer zu seiner Längsrichtung erstreckenden Ausnehmung der Werkzeugaufnahme oder des Exzenters in Eingriff bringbar ist. Durch das Einrasten des Stiftes oder Nockens in der Ausnehmung ergibt sich eine formschlüssige Festlegung des mit der Ausnehmung versehenen Teils. Auch extreme Schwingungen können daher nicht mehr zu einer unerwünschten Relatiwerlagerung führen.

Es hat sich als vorteilhaft bewährt, wenn die in Bewegungsrichtung unmittelbar aufeinanderfolgenden Ausnehmungen in seitlich versetzten Spuren angeordnet sind und wenn jeder Spur zumindest ein Stift oder Nocken zugeordnet ist. Durch die seitlich nebeneinanderliegende Anordnung der Spuren besteht die Möglichkeit, sie einander überlappend anzubringen und die Einstellbarkeit wesentlich zu verfeinern.

Die seitlich nebeneinanderliegenden Ausnehmungen können gleichmäßig ineinanderübergehend ausgebildet sein, beispielsweise derart, dass die nebeneinanderliegenden Ausnehmungen durch nebeneinander liegende Abschnitte der Zahnlücken von schrägverzahnten Zahnrädern oder Zahnstangen gebildet sind. Die nebeneinanderliegenden Abschnitte der Zahnlücken, bezogen auf die. Bewegungsrichtung, sind dabei in der Bewegungsrichtung versetzt zueinander angeordnet, wodurch sich Spuren ergeben, denen jeweils zumindest ein Stift oder Nocken zugeordnet ist, wobei alle Stifte oder Nocken quer zur Bewegungsrichtung auf gleicher Höhe angeordnet sind. Ganz unabhängig von der jeweiligen Stellung der relativ verschiebbaren Teile vermag daher immer ein Nocken oder Stift in eine Zahnlücke einzurasten und unerwünschte Relatiwerschiebungen durch Formschluss zu unterbinden. Die seitliche Breite eines solchen Zahnrades oder einer solchen Zahnstange muss so groß bemessen werden, dass die jeweils gegebenen Zahnteilung durch die Schrägstellung der Zähne und Zahnlücken ohne Unterbrechung überbrückt werden kann. Das Ende einer Zahnlücke am linken Ende des Zahnrades oder der Zahnstange soll somit seitlich auf der gleichen Höhe liegen wie der Anfang der nächstfolgenden Zahnlücke, bezogen auf die Bewegungsrichtung.

Die Spuren können auch durch Abschnitte von nebeneinander angeordneten Zahnstangen oder Zahnrädern mit gerader Verzahnung gebildet sein. Sie lassen sich bei einer solchen Ausbildung besonders einfach in wünschenswerter Exaktheit herstellen und montieren.

Falls mehrere Zahnstangen oder Zahnräder nebeneinanderliegend vorgesehen sind, besteht die Möglichkeit die aufeinander folgenden Ausnehmungen der nebeneinanderliegenden Zahnstangen oder Zahnräder in Bewegungsrichtung relativ verschoben zu einander anzubringen um ein Maß, der der Zahnteilung der Zahnstangen oder Zahnräder entspricht, dividiert durch die Anzahl der insgesamt verfügbaren Zahnstangen oder Zahnräder. Es resultiert somit eine Konstruktion, die ähnlich dem Nonius einer Schieblehre, die insgesamt zur Anwendung gelangende Zahnteilung in Abhängigkeit von der Anzahl der nebeneinander angeordneten Zahnstangen oder Zahnräder gleichmäßig so unterteilt, dass z.B. bei 10 nebeneinanderliegenden Zahnstangen oder Zahnrädern eine Zahnteilung von 1 mm so unterteilt wird, dass im Abstand von jeweils 1/10 mm jeweils eine Ausnehmung vorhanden ist.

Die Einteilung hängt von den jeweiligen Erfordernissen ab. Im Allgemeinen genügt es, wenn die Ausnehmungen der nebeneinander liegenden Zahnstangen oder Zahnräder in Bewegungsrichtung um 1/10 mm bis 1/100 mm gegeneinander versetzt zu einander angeordnet sind.

Die Stifte oder Nocken sind zweckmäßig federbelastet in die Ausnehmungen einrastbar und durch einen Servoantrieb daraus anhebbar. Falls nur ein einziger Stift oder Nocken einrastet, und die ist der Normalfall, genügt dazu die Federkraft. Der Servoantrieb ist demgegenüber von Vorteil, um vor einer gewollten Verstellung des Feinhubs alle Stifte bzw. Nocken frei zu schalten und dadurch die Betätigung des Feinhubs zu ermöglichen. Im Anschluss daran wird der Servoantrieb ausgeschaltet mit der Folge das zumindest ein Stift oder Nocken durch die darauf lastende Feder in eine Ausnehmung eingreift und eine weitere Verstellung verhindert.

Zweckmäßig ist nur ein Servoantrieb vorgesehen, durch den alle Stifte oder Nocken zugleich anhebbar sind. Er kann aus einem üblichen Motor oder einem Elektromagneten bestehen, der mit einem Riegel oder einer Wippe zusammenwirkt.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

In der beilegenden Zeichnung wird die Erfindung an Hand von Beispielen weiter verdeutlicht.

Es zeigen:

• Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer Darstellung.
• Fig. 2 die prinzipielle gegenseitige Zuordnung von seitlich nebeneinanderliegenden Zahnstangen oder Zahnrädern in Bezug auf die nebeneinander liegenden Blockierstifte oder Nocken.
• Fig. 3 das Funktionsprinzip signalbetätigbarer Blockierstifte oder Nocken.

Ausführung der Erfindung

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung dient zum Ancrimpen eines Kontaktelementes an einen Draht, umfassend ein Crimpwerkzeug mit einer durch einen ersten Exzenterbolzen 1 einer ersten Exzenterwelle 2 hin- und her bewegbaren Kulisse 3 sowie eine mittels einer Werkzeugaufnahme 4 daran festlegbare und durch einen zweiten Exzenterbolzen 5 einer zweiten Exzenterwelle 6 relativ dazu in derselben Richtung verschiebbare Werkzeughälfte 1.1, wobei der zweite Exzenterbolzen 5 durch ein Schneckenrad 7 verdrehbar ist, und wobei eine Blockiereinrichtung 8 vorgesehen ist, durch die Relativverschiebungen der verschiebbaren Werkzeughälfte 1.1 in Bezug auf die Kulisse 3 unterdrückbar sind.

Die Kulisse 3 und die verschiebbare Werkzeugaufnahme 4 sind durch die in Fig. 1 gezeigte Blockiereinrichtung 8 starr verbindbar ausgebildet. Die Blockiereinrichtung besteht bei dieser Ausführung aus einer Klemmschraube 8.1, die in einer Gewindebohrung der Kulisse aufgenommen ist und die mit einer Ausnehmung der Werkzeugaufnahme 4 in Eingriff bringbar ist. Sie kann auch unverrückbar an eine glatte Oberfläche der Werkzeugaufnahme 4 anpreßbar sein, was eine stufenlose Blockierung der Werkzeugaufnahme relativ zu der Kulisse ermöglicht.

Hinsichtlich der Ausbildung der Blockiereinrichtung 8 besteht auch die Möglichkeit, die Antriebsmittel der Werkzeugsaufnahme 4 bedarfsweise zu blockieren, in dem der zweite Exzenterbolzen 5 oder die ihn tragende zweite Exzenterwelle 6 durch die Blockiereinrichtung 8 unverdrehbar in der Kulisse 3 festlegbar ist.

Die Blockiereinrichtung 8 umfasst zumindest einen in der Kulisse 3 parallel zu seiner Längsrichtung verschiebbar gelagerten Stift 8.1 oder Nocken, der mit einer Ausnehmung 9 der Werkzeugaufnahme 4, des zweiten Exzenterbolzens 6 oder der ihn tragenden, zweiten Exzenterwelle 6 in Eingriff bringbar ist. Ein solcher Stift 8.1 kann durch eine manuelle betätigbare Klemmschraube gebildet sein, ein Nocken durch einen Vorsprung eines gelenkig gelagerten Hebels, der in eine Ausnehmung 9 einrastbar ist, Fig. 3.

Die in Fig. 2 gezeigte Werkzeugaufnahme weist mehrere in Bewegungsrichtung 14 aufeinanderfolgende Ausnehmungen 9 auf, in die insgesamt wenigstens ein Stift 12 oder Nocken einrastbar ist. Dies genügt, um unerwünschte Relativverlagerungen der Werkzeugaufnahme 4 in der Kulisse 3 zu verhindern.

Bei der Ausbildung nach Fig. 2 sind die in Bewegungsrichtung 14 unmittelbar aufeinanderfolgenden Ausnehmungen 9 in seitlich versetzten Spuren 11 angeordnet, wobei jeder Spur 11 zumindest ein Stift 12 oder Nocken zugeordnet ist. Dies erlaubt es, die Teilung der Ausnehmungen insgesamt zu verfeinern, in dem benachbarte Ausnehmungen 9 einander überlappend angeordnet sind.

Gemäß Fig. 2 sind die Spuren 11 durch Abschnitte von nebeneinander angeordneten Zahnstangen 13 oder Zahnrädern gebildet, was die Herstellung vereinfacht. Sowohl Zahnstangen 13 als auch Zahnräder lassen sich im Handel in jeder Feinheit kostengünstig beziehen und in der dargestellten Weise blockweise zusammenfassen.

In Fig. 2 ist ferner dargestellt, dass mehrere Zahnstangen 13 oder Zahnräder nebeneinanderliegend vorgesehen sind und dass die aufeinander folgenden Ausnehmungen 9 der nebeneinanderliegenden Zahnstangen oder Zahnräder in Bewegungsrichtung 14 relativ versetzt zu einander angebracht sind um einen einheitlichen Wert, der der Zahnteilung T der Zahnstangen 13 oder Zahnräder entspricht, dividiert durch die Anzahl der insgesamt verfügbaren Zahnstangen 13 oder Zahnräder, vorliegend durch 5. Die Ausnehmungen 9 der nebeneinander liegenden Zahnstangen 13 oder Zahnräder können so in Bewegungsrichtung um jeden beliebigen Wert, vorteilhaft um 1 mm bis 1/10 mm gegeneinander versetzt angeordnet sein. Dabei ergibt sich die Situation, dass in Abhängigkeit der jeweiligen Relativverschiebung der Werkzeugaufnahme nur ein Stift 12 in eine der vielen Ausnehmungen 9 einzurasten vermag, vorliegend der Stift 12a. Dies genügt, um unerwünschte Relativverschiebungen zu unterdrücken. Die übrigen der nebeneinanderliegenden Stifte 12 sind, wie zu erkennen, nicht eingerastet, stehen aber für andere Relativverschiebungen zur Verfügung.

Falls Zahnräder zur Anwendung gelangen, ergibt sich eine identische Funktion. Sie können an der Antriebsspindel 15 des Schneckenrads 7 unverrückbar festgelegt sein, wodurch sich, bedingt durch das große Übersetzungsverhältnis des nachfolgenden Schneckengetriebes Feinhubbewegungen der Werkzeugaufnahme 4 relativ zu der Kulisse 3 von bis zu 1/1000mm einstellen und starr blockieren lassen. In Bezug auf die Herstellung von Crimpverbindungen an sehr dünnen Kabeln eines Drahtdurchmessers von weniger als 0,3 mm ist das von erheblichem Vorteil und eine wesentliche Voraussetzung für die Erzielung einer dauerhaft hohen Qualität der Crimpverbindungen.

Falls an Stelle einzelner Zahnstangen oder Zahnräder nur eine sehr breit ausgebildete Zahnstange oder ein entsprechend breites Zahnrad mit Schrägverzahnung zur Anwendung gelangt, das alle Spuren 11 mit den einzelnen Zahnlücken zugleich überdeckt, ergibt sich eine identische Funktion. Die einzelnen Ausnehmungen nebeneinanderliegender Spuren werden dabei durch verschiedene und in Bewegungsrichtung gegeneinander versetzte Abschnitte derselben Zahnlücken desselben Zahnrades bzw. der Zahnstange gebildet. Man braucht somit nicht mehrere Zahnstangen oder Zahnräder herzustellen und jeweils exakt zu montieren. Die Herstellung ist entsprechend vereinfacht.

In Fig. 3 ist gezeigt, dass die Stifte 12 oder Nocken federbelastet in die Ausnehmungen einrastbar und durch einen Servoantrieb 16 daraus anhebbar sind. Es ist insgesamt nur ein Servoantrieb 16 vorgesehen, durch den alle Stifte 12 oder Nocken zugleich anhebbar sind.