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.