Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Crimpvorrichtung, eine
Überwachungseinheit sowie Crimpvorrichtung. Eine solche Crimpvorrichtung wird zur
Verbindung von Kontaktteilen und elektrischen Leitern eingesetzt. Beispielsweise werden
ein Kontaktteil und ein Leiter durch plastische Verformung des Kontaktteils kraftschlüssig
miteinander verbunden.
Stand der Technik
[0002] Es ist bereits bekannt, während eines Crimpvorgangs eine sogenannte Crimpkraftkurve
zu ermitteln. Anhand der Crimpkraftkurve kann beispielsweise festgestellt werden,
ob ein erfolgreicher Crimpvorgang durchgeführt wurde, oder ob bei Durchführung des
Crimpvorgangs gegebenenfalls kein Crimpkontakt in die Crimppresse eingelegt war oder
eine Leitungslitze fehlte.
[0003] Beispielsweise beschreibt die
DE 101 44 322 A1 ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schneidklemmverbindung. Dabei wird
in den Einpress- bzw. Fügeprozess vorzugsweise eine entsprechende Kraft- und/oder
Wegsensorik eingebracht, um die sich während des Einpress- bzw. Fügeprozesses ergebenden
Kräfte bzw. Wege zu erfassen, wobei die von der Sensorik gelieferten Messwerte einer
Auswerteeinheit zugeführt werden, um daraus die Prozess-ist-Kurve zu ermitteln. Gemäß
einer Ausgestaltung wird dabei einer jeweiligen Prozess-ist-Kurve ein prozessspezifischer
Toleranzbereich zugewiesen und eine Schlecht- oder Fehlermeldung wird nur dann ausgegeben,
wenn die ermittelte Prozess-ist-Kurve zumindest im Wesentlichen außerhalb dieses Toleranzbereichs
liegt. Bei der Bemessung des Toleranzbereichs können insbesondere die jeweils zulässigen
Prozessschwankungen berücksichtigt werden. Anhand des durchgeführten Prozesskurvenvergleichs
können beispielsweise Fehler im Einpress- bzw. Fügeprozess, Materialfehler, ein jeweiliger
Werkzeugbruch oder entsprechende Defekte der Einpress- bzw. Fügeeinrichtung, Kontaktierungsfehler
und alle weiteren signifikanten Fertigungs- oder Produktionsfehler erfasst werden.
[0004] Ein derartiges Vorgehen hat sich zwar im Allgemeinen im Bereich der Qualitätssicherung
bewährt. Allerdings kann bei Erfassung einer Abweichung außerhalb des Toleranzbereichs
erst dann reagiert werden, wenn der Fehler bereits eingetreten ist. Wird festgestellt,
dass die Materialzufuhr versagt, da beispielsweise der entsprechende Werkstückspeicher
entleert wurde, wird der Betrieb der Crimpvorrichtung angehalten. Dies führt zu unerwünschten
Stillstandzeiten der Anlage.
Gegenstand der Erfindung
[0005] Die Erfindung zielt darauf ab, die Verfügbarkeit einer Crimpvorrichtung bei Einhaltung
eines hohen Qualitätsniveaus sicherzustellen und Stillstandzeiten zu vermeiden oder
zu reduzieren.
[0006] Der Gegenstand des Anspruchs 1 stellt ein entsprechendes Verfahren bereit. Bevorzugte
Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt. Ferner betrifft die
Erfindung eine Überwachungseinheit sowie eine Crimpvorrichtung.
[0007] Gemäß der Erfindung kann entsprechend frühzeitig die Produktion von Schlechtteilen
(fehlerhaften Crimpverbindungen) verhindert werden. Ferner kann auf dieser Basis eine
vorausschauende Instandhaltung für die Elemente einer Crimpvorrichtung, insbesondere
Crimpstempel und Amboss, implementiert werden. Der Verschleißzustand und somit anstehende
Wechsel kann modellbasiert vorhergesagt werden. Somit kann sich der Produktionsprozess
vorab auf eine anstehende Wechselsituation einstellen und entsprechend Rüst- und/oder
Stillstandzeiten deutlich reduzieren.
[0008] Die nachfolgend genannte Crimpkraftkurve kann auch als Crimpprozesskurve bezeichnet
werden.
[0009] Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Überwachung einer Crimpvorrichtung bereit,
das die folgenden Schritte umfasst: Erfassen einer Crimpkraftkurve (oder auch Crimpprozesskurve
genannt), Ermitteln zumindest eines Kennwerts der Crimpkraftkurve, Abgleich des ermittelten
Kennwerts mit zumindest einem ersten Schwellwert, der einen (Verschleiß-)Zustand eines
oder mehrerer Werkzeuge, insbesondere des Crimpstempels oder des Amboss, der Crimpvorrichtung
definiert.
[0010] Insbesondere kann eine solche Crimpvorrichtung einen Crimpstempel und einen Amboss
umfassen, die durch eine relative Bewegung zueinander ein Kontaktelement an einem
Leiter anbringen. Die Crimpkraftkurve oder Crimpprozesskurve ist der Kraftverlauf
während eines Arbeitszyklus oder eines Teils hiervon. Zur Ermittlung des Kraftverlaufs
kann ein Kraft- oder Drucksensor im Bereich des Crimpstempels oder des Amboss oder
der Exzenterpresse vorgesehen sein.
[0011] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass als der Kennwert
das Integral der Crimpkraftkurve ermittelt wird. Das Integral entspricht der durch
die Crimpvorrichtung durchgeführten Arbeit, die bei einem konkreten Umformprozess
umgewandelt wird. Mit fortschreitendem Verschleiß steigt die für den Crimpvorgang
benötigte Arbeit/Energie, sodass sich ein Verschleißzustand entsprechend ableiten
lässt.
[0012] Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann als der Kennwert ein lokales Maximum ermittelt
werden, das sich präzise aus der ermittelten oder dokumentierten Crimpkraftkurve/Crimpprozesskurve
herauslesen lässt.
[0013] Insbesondere kann ein (erstes) lokales Maximum (k1; K2) in der Crimpkraftkurve den
Zeitpunkt beschreiben, zu dem Laschen des Crimpkontakts in den Scheitelpunkten der
Radien des Crimpstempels zu rollen beginnen.
[0014] Es hat sich gezeigt, dass sich das (erste) lokale Maximum in der Kraftniveau und/oder
Wegposition verändert, wenn die Radien des Crimpwerkzeuges einem Verschleiß unterliegen.
Somit kann beispielsweise mit dem Kraftniveau und/oder Weg- oder Winkelposition des
ersten lokalen Maximums k1 oder dessen Abstand zum Punkt der maximalen Druckkraft
(unterer Totpunkt des Crimpstempels) als Kenngröße für den Verschleiß des Crimpstempels
herangezogen werden.
[0015] Das Kraftniveau kann ein absolutes Kraftniveau oder ein relatives Kraftniveau, beispielsweise
in Relation zur maximalen Druckkraft sein. Die Weg- oder Winkelposition kann eine
absolute Weg- oder Winkelposition oder eine relative Weg- oder Winkelposition, sein,
beispielsweise in Relation zur maximalen Druckkraft.
[0016] Bevorzugt kann ein (zweites) lokales Maximum (k2) in der Crimpkraftkurve den Zeitpunkt
beschreiben, bei dem sich die Laschen des Crimpkontakts berühren. Läuft hierbei der
Crimpvorgang symmetrisch ab, gibt es gewissermaßen eine "Kollision" der Crimplaschen.
[0017] Dies führt zu einem entsprechenden Kraftanstieg und somit zum (zweiten) lokalen Maximum
(k2). Ein zweites lokales Maximum ist somit bei Werkzeugen so ausgebildet, dass erkennbar
ist, dass der Crimpstempel noch nicht verschlissen ist. Liegt hingegen ein Verschleiß
vor, findet die Vercrimpung unsymmetrisch statt, sodass auch das zweite lokale Maximum
(k2) nicht mehr ausgeprägt ist.
[0018] Das zweite lokale Maximum (k2) kann somit ebenfalls ein Indiz für einen entsprechenden
Verschleißzustand des Werkzeugs sein. Auch das zweite lokale Maximum (k2) kann sich
in das Kraftniveau und/oder Weg- oder Winkelposition bei Verschleiß der Radien des
Crimpwerkzeugs verändern. Die Veränderung kann entsprechend erfasst und zur Bestimmung
eines entsprechenden Verschleißgrades herangezogen werden.
[0019] Wie bereits genannt kann das Kraftniveau ein absolutes Kraftniveau oder ein relatives
Kraftniveau, beispielsweise in Relation zur maximalen Druckkraft sein. Die Weg- oder
Winkelposition kann eine absolute Weg- oder Winkelposition, oder eine relative Weg-
oder Winkelposition, sein, beispielsweise in Relation zur maximalen Druckkraft.
[0020] Ferner wird in der Crimpkraftkurve ein lokales Minimum k3 ausgebildet, das den Beginn
der sogenannten Kompressionsphase beschreibt. Bei einem verschlissenen Werkzeug verkürzt
sich der Weg zwischen dem lokalen Minimum k3 und dem Punkt der maximalen Druckkraft.
Der Abstand des lokalen Minimums k3 zum Punkt der maximalen Druckkraft (Totpunkt der
Presse) kann ebenfalls zur Bewertung des Verschleißzustandes des Werkzeuges herangezogen
werden.
[0021] Wie bereits genannt kann das Kraftniveau ein absolutes Kraftniveau oder ein relatives
Kraftniveau, beispielsweise in Relation zur maximalen Druckkraft sein. Die Weg- oder
Winkelposition kann eine absolute Weg- oder Winkelposition, oder eine relative Weg-
oder Winkelposition, sein, beispielsweise in Relation zur maximalen Druckkraft.
[0022] Es ist bevorzugt, dass der oder die Kennwerte (k1, k2, k3) einem Bereich der Crimpkraftkurve
vor Beginn einer Kompressionsphase der Crimpkraftkurve entnommen werden. In der Kompressionsphase
findet eine Kompression des Crimpkontakts mit den Litzen statt.
[0023] Die zuvor beschriebenen Punkte in der Crimpkraftkurve (k1, k2, k3) werden somit in
der sogenannten Vorbereitungsphase entnommen, in der der Crimpstempel mit dem Crimpkontakt
in Kontakt kommt und die Laschen des Crimpkontakts verbiegt. Es hat sich gezeigt,
dass Punkte der sogenannten Vorbereitungsphase (den Bereich der Crimpkraftkurve, bevor
eine Kompression des Crimpkontakts mit den Litzen stattfindet) gut geeignet sind,
eine entsprechende Bewertung vorzunehmen.
[0024] Ferner hat sich als Kennwert ein Punkt k4 am Ende der Kompressionsphase als geeignet
und vorteilhaft erwiesen. Es hat sich gezeigt, dass bei einem verschlissenen Werkzeug
eine Verklemmung des Crimpkontakts im Crimpstempel auftreten kann, das sich durch
ein weiteres lokales Minimum k4 in der Crimpkraftkurve zeigen würde.
[0025] Ferner ist es bevorzugt, dass als der Kennwert ein zeitlicher oder wegbasierter Abstand
vom lokalen Maximum ermittelt wird.
[0026] Es ist bevorzugt, dass mehrere Kennwerte ermittelt werden, und ein Abgleich des ermittelten
Kennwerts jeweils mit einem zugeordneten ersten Schwellwert erfolgt. Auf diese Weise
wird die Präzision weiter erhöht.
[0027] In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Crimpkraftkurve über
einen Drehwinkel einer den Crimpstempel bewegenden Presse aufgetragen ist. Diese Werte
lassen sich ohne erhöhten Aufwand bestimmen, so dass eine kostengünstige Lösung bereitgestellt
wird.
[0028] Der erste Schwellwert kann ein prozentualer Wert eines maximalen Verschleißwertes
sein. Der prozentuale Wert wird beispielsweise empirisch, numerisch oder auf einer
analytischen Basis ermittelt.
[0029] In einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der erste Schwellwert in einer herstellerseitigen
Datenbank oder einer cloudbasierten Datenbank hinterlegt ist. Während des Betriebs
der Crimpvorrichtung kann ein Schwellwert in einen lokalen Speicher der Crimpvorrichtung
geladen werden. Die Hinterlegung in einer herstellerseitigen Datenbank ermöglicht
einen besonders schnellen Zugriff. Eine cloudbasierte Datenbank hingegen hat dahingehend
Vorteile, dass ein universaler Zugriff von unterschiedlichen Produktionsstandorten
durchgeführt werden kann.
[0030] Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es bevorzugt, dass mehrere Schwellwerte
vorgesehen sind. Insbesondere kann bei Überschreiten eines ersten Schwellwerts eine
Information an einen Nutzer erfolgen (beispielsweise durch eine Anzeige an einem Display
der Maschine oder durch Übermittlung einer elektronischen Mitteilung), bei Überschreiten
eines zweiten Schwellwerts eine Bestellung angefordert und bei einem dritten Schwellwert
ein Stillstand der Maschine ausgelöst werden. Der dritte Schwellwert ist dabei derjenige,
der dem Erreichen des Zeitpunkts des maximalen Verschleißzustandes am nächsten ist
oder dem Wert des maximalen Verschleißzustandes entspricht. Somit kann der Nutzer
rechtzeitig über einzuleitende Schritte informiert werden.
[0031] Die Erfindung stellt ferner eine Überwachungseinheit zur Überwachung einer Crimpvorrichtung
bereit. Die Überwachungseinheit ist eingerichtet, anhand einer Crimpkraftkurve einen
Kennwert der Crimpkraftkurve zu ermitteln. Die Überwachungseinheit ist ferner eingerichtet,
den ermittelten Kennwert mit zumindest einem ersten Schwellwert abzugleichen, der
einen Zustand eines oder mehrerer Werkzeuge, insbesondere des Crimpstempels oder des
Amboss, der Crimpvorrichtung definiert. Dabei kann die Überwachungseinheit zur Ausführung
eines Verfahrens gemäß einem der zuvor genannten Aspekte (oder der Ansprüche 1-12)
eingerichtet sein.
[0032] Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Crimpvorrichtung. Die Crimpvorrichtung
umfasst einen Crimpstempel und einen Amboss, einen Sensor, der eingerichtet ist, eine
Crimpkraft zu ermitteln, eine Überwachungseinheit, insbesondere die zuvor genannte
Überwachungseinheit oder die Überwachungseinheit nach Anspruch 13, wobei die Überwachungseinheit
eingerichtet ist, anhand einer Crimpkraftkurve einen Kennwert der Crimpkraftkurve
zu ermitteln, wobei die Überwachungseinheit ferner eingerichtet ist, den ermittelten
Kennwert mit zumindest einem ersten Schwellwert abzugleichen, der einen Zustand eines
oder mehrerer Werkzeuge, insbesondere des Crimpstempels oder des Amboss, der Crimpvorrichtung
definiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0033]
- Fig. 1
- zeigt eine über den Drehwinkel einer Exzenterpresse beziehungsweise die (Prozess-)Zeit
aufgetragene Crimpkraftkurve, die aus dem Crimpstempel-Hub resultiert, anhand derer
verschiedene Kennwerte veranschaulicht werden.
- Fig. 2
- zeigt eine über den Verfahrweg des Crimpstempels aufgetragene Crimpkraftkurve zum
Vergleich einer Crimpvorrichtung im Ausgangszustand und einer Crimpvorrichtung mit
einem verschlissenen Werkzeug.
- Fig. 3
- zeigt ein weiteres Beispiel einer über den Verfahrweg des Crimpstempels aufgetragenen
Crimpkraftkurve.
- Fig. 4
- veranschaulicht eine Interaktion einer Vorrichtung mit Datenbanken
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
[0034] Nachfolgend wird anhand eines anschaulichen Beispiels die Erfindung näher beschrieben.
Obwohl die nachfolgende Erläuterung beispielhaft, und nicht einschränkend, zu verstehen
ist, können Merkmale der nachfolgenden Beschreibung auch einzeln zur Spezifizierung
der Erfindung herangezogen werden.
[0035] Wie einleitend erläutert, ist es grundsätzlich bekannt, während eines Crimpvorgangs,
bei dem ein Kontaktteil mit einem elektrischen Leiter verbunden wird, eine Crimpkraftkurve
zu ermitteln und basierend auf dem Erfassungsergebnis eine grundlegende Überwachung
der Crimpvorrichtung sowie mögliche Verarbeitungsfehler vorzunehmen. Allerdings können
hierdurch keine Aussagen darüber getroffen werden, ob sich eine nicht tolerierbare
Verschlechterung der Verarbeitungsqualität oder gar ein Werkzeugversagen andeutet.
[0036] Die Überwachung der Crimpvorrichtung kann in eine Überwachungseinheit der Crimpvorrichtung
integriert werden, die zur Ermittlung des Crimpkraftverlaufs bereits an der Crimpvorrichtung
vorgesehen ist, oder die Überwachungseinheit kann als separate Einheit ausgebildet
sein. In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, die Überwachungseinheit als Nachrüstlösung
vorzusehen. Auf diese Weise können bestehende Crimpvorrichtungen erweitert werden.
[0037] Zunächst wird bei der Inbetriebnahme der Crimpvorrichtung oder einem Werkzeugwechsel
eine Referenz-Crimpkraftkurve ermittelt, die einen Sollwert der Crimpvorrichtung ohne
weitere Verschleißerscheinungen definiert. Die Soll-Crimpkraftkurve wird in einer
Speichereinrichtung der Crimpvorrichtung oder der Überwachungseinheit, oder alternativ
in einer externen Speichereinrichtung, beispielsweise einer Cloud, abgelegt und dient
für die weitere Qualitätsüberwachung als Referenz.
[0038] Im Betrieb wird nachfolgend während jedes Crimpvorgangs eine Crimpkraftkurve ermittelt,
die wie in den Figuren 1-2 dargestellt, über den Drehwinkel (die (Prozess-)Zeit) der
Exzenterpresse oder den vom Crimpstempel zurückgelegten Weg aufgetragen werden kann.
Die derart ermittelte Ist-Crimpkraftkurve wird für eine weitere Bewertung gespeichert.
[0039] Es hat sich gezeigt, dass für die Bewertung eines Verschleißzustandes der Crimpvorrichtung,
insbesondere des Crimpwerkzeugs, einer der nachfolgenden Kennwerte herangezogen werden
kann.
[0040] Insbesondere kann anhand der in Fig. 1 dargestellten, über den Drehwinkel der durch
die Exzenterpresse aufgetragenen Crimpkraftkurve die Fläche unter der Kurve beziehungsweise
das Integral des Crimpkraftverlaufs ausgewertet werden (Kennwert K1). Diese Fläche
unter der Crimpkraftkurve entspricht der durch die Crimpvorrichtung durchgeführten
Arbeit, die bei einem konkreten Umformprozess benötigt und umgewandelt wird. Mit fortschreitendem
Verschleiß steigt die für den Crimpvorgang benötigte Arbeit/Energie, sodass sich dies
entsprechend aus der ermittelten Fläche ableiten lässt.
[0041] Als eine weitere Möglichkeit eines Kennwerts kann ein lokales Maximum herangezogen
werden. Dies wird in Fig. 1 mit dem Kennwert K2 gekennzeichnet, der eine Abweichung
der Kraft am lokalen Maximum zur maximalen Druckkraft (unterer Totpunkt des Crimpstempels)
angibt. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine absolute Kraft als Kennwert herangezogen
werden.
[0042] Ferner hat sich gezeigt, dass anhand eines zeitlichen oder wegbasierten Abstands
vom lokalen Maximum ein Kennwert ermittelt werden kann (Kennwert K3), der ebenfalls
zur Bewertung des Werkzeugverschleißes herangezogen werden kann.
[0043] Für jeden der zuvor genannten Kennwerte K1-K3 können ein oder mehrere Schwellwerte
festgelegt werden, anhand derer festgestellt wird, dass die Werkzeuge der Crimpvorrichtung,
also insbesondere der Crimpstempel und der Amboss, ersetzt werden sollten.
[0044] Der oder die Schwellwerte können als feste Werte hinterlegt sein, beispielsweise
in der Steuerung der Crimpvorrichtung, einer Datenbank des Nutzers der Crimpvorrichtung
oder einem Cloud-Server. Die Kennwerte können empirisch oder numerisch ermittelt sein,
oder auf einer analytischen Basis beruhen.
[0045] Über die Lebensdauer einer Crimpvorrichtung kann ein Schwellwert auf Grund bestimmter
Erkenntnisse zu aktualisieren sein. Um dies zu erleichtern, ist der aktualisierte
Schwellwert gemäß einer Variante in einer Datenbank des Nutzers oder auf einem Cloud-Server
zu hinterlegen, sodass der Schwellwert abgefragt werden kann. Alternativ ist es auch
möglich, ein Update der Steuervorrichtung der Crimpvorrichtung durchzuführen, um auf
diese Weise den Schwellwert zu aktualisieren.
[0046] Somit besteht anhand der vorliegenden Ausführungsform die Möglichkeit, Schlechtteile
zu erkennen und bereits frühzeitig zu erkennen, ob eine Produktion mit reduzierter
Qualität absehbar ist.
[0047] Darüber hinaus ist es möglich, auf Grundlage der ermittelten Werte eine vorausschauende
Instandhaltung für Verschleißteile der Crimpvorrichtung vorzusehen, so dass insbesondere
der Crimpstempel und der Amboss gewechselt werden können. Der aktuelle Verschleißzustand
und der entsprechende, mögliche Wechsel des Werkzeugs kann modellbasiert prognostiziert
werden, sodass entsprechende erforderliche Werkzeugwechsel geplant und in einem bestimmten
Zeitfenster durchgeführt werden können. Auf diese Weise werden überraschende Rüst-
und Stillstandzeiten vermieden.
[0048] Zur Integration einer modellbasierten Verschleißzustands-Prognose in einer Crimpkraftüberwachung/
Crimpprozessüberwachung kann zu Beginn der Fertigung ein Kennwert Ki
C1 der Neuteile dokumentiert werden. Dieser Wert dient als Referenz für einen Kennwert
Ki
Ci zu einem beliebigen Zeitpunkt i vor Erreichen des Zeitpunkts des maximalen oder kritischen
Verschleißzustandes (Ki
C2). Zur Erfassung des Verschleißfortschritts kann beispielsweise eine relative Differenz
gebildet werden:

[0049] Für diese relative Differenz können ebenfalls Schwellwerte definiert werden, bei
denen ein kritischer Verschleißzustand der Verschleißteile erreicht wird (zum Beispiel
Ki
C2). Der Wert Ki
C2 kann hierbei beispielsweise auf Grund empirischer oder numerischer Basis oder auf
Grundlage analytischer Berechnungen ermittelt worden sein.
[0050] Für ΔKi zur Erfassung des Verschleißfortschritts kann somit ein Schwellwert gesetzt
werden, bei dessen Überschreiten ein Verschleißteilwechsel gefordert wird. Um frühzeitiger
reagieren zu können und somit Schlechtteile zu vermeiden, könnte eine Meldung z.B.
bei Erreichen von 70% erfolgen (erster Schwellwert für eine Information an den Nutzer).
Bei einer Annahme eines annähernd linearen Verschleißes über die Zeit kann beispielsweise
durch Interpolation der Verschleißfortschritt angenähert werden. Alternativ kann hierbei
auch ein nicht-linearer Verschleiß angenommen und entsprechend modelliert werden.
[0051] Insbesondere kann auf Grund des Überschreitens eines ersten Schwellwerts für eine
Information des Nutzers eine Servicemitteilung in der Displayanzeige der Maschine
erscheinen oder eine solche Nachricht an den Maschinenhersteller übermittelt werden.
[0052] Zusätzlich zum genannten Schwellwert für eine Information an den Nutzer, die beispielsweise
an einem Display der Maschine angezeigt oder dem Nutzer durch eine elektronische Mitteilung
übermittelt wird, ist es möglich, einen weiteren (zweiten) Schwellwert zu definieren,
der den Nutzer zur Bestellung eines bestimmten Ersatzteils auffordert. Das Niveau
des Schwellwerts zur Aufforderung einer Bestellung liegt zwischen dem Wert Ki
C2 (kritischer Verschleißzustand) und dem Schwellwert für eine Information an den Nutzer.
[0053] Auf diese Weise kann ein Bestellvorgang ausgelöst oder vorbereitet werden, um beispielsweise
den Crimpstempel oder Amboss nachzubestellen. Somit erreicht das nachbestellte Werkzeug
den Produzenten rechtzeitig bevor ein Austausch des entsprechenden Werkzeuges zwingend
erforderlich wäre. Der Produzent kann den Zeitpunkt des Austausches des Werkzeuges
in den täglichen Arbeitsablauf integrieren, beispielsweise wenn ohnehin ein Stillstand
der Maschine aus anderen Gründen vorgesehen ist.
[0054] Ferner kann ein dritter Schwellwert definiert werden, der zwischen dem Wert Ki
C2 (kritischer Verschleißzustand) und dem zweiten Schwellwert liegt. Bei Überschreiten
des dritten Schwellwerts wird ein Stillstand der Maschine bedingt.
[0055] Fig. 2 zeigt eine Crimpkraftkurve, die über den Weg des Crimpstempels aufgetragen
ist. Die Crimpkraftkurve C1 veranschaulicht den Verlauf eines Crimpvorgangs mit Crimpwerkzeugen
(Crimpstempel und Amboss), die als neu betrachtet werden. Mit der Crimpkraftkurve
C2 wird ein Crimpvorgang dargestellt, bei dem die Crimpwerkzeuge (Crimpstempel und
Amboss) bereits verschlissen sind und in absehbarer Zeit ausgetauscht werden müssen.
[0056] In Fig. 3 wird eine Crimpkraftkurve C3 dargestellt, die, ähnlich wie die Crimpkraftkurven
in Fig. 2, über den Weg des Crimpstempels aufgetragen ist. Unterschiede im Verlauf
der Crimpkraftkurve ergeben sich auf Grund eines spezifischen, verarbeiteten Crimpkontakttyps.
[0057] In der Crimpkraftkurve sind mehrere Kennwerte k1, k2, k3 sowie k4 eingezeichnet.
Zu diesen Kennwerten sind die entsprechenden Positionen eines Crimpstempels 100 dargestellt,
in den ein Crimpkontakt mit Crimplaschen 200 sowie zwischen den Crimplaschen 200 liegenden
Litzen eingelegt ist. Eine Bewertung kann, wie voranstehend erläutert, durchgeführt
werden.
[0058] Der Kennwert k1 ist dabei ein erstes lokales Maximum der Crimpkraftkurve C3. Das
erste lokale Maximum k1 beschreibt den Zeitpunkt in der Crimpkraftkurve C3, zu dem
Laschen 200 des Crimpkontakts in den Scheitelpunkten der Radien des Crimpstempels
zu rollen beginnen. Es hat sich gezeigt, dass sich das erste lokale Maximum in der
(Kraftniveau und/oder Wegposition) verändert, wenn die Radien des Crimpwerkzeuges
einem Verschleiß unterliegen. Somit kann mit der Position (Kraftniveau) des ersten
lokalen Maximums k1 oder dessen Abstand zum Punkt der maximalen Druckkraft (unterer
Totpunkt des Crimpstempels 100) als Kenngröße für den Verschleiß des Crimpstempels
herangezogen werden.
[0059] Ein zweites lokales Maximum k2 beschreibt den Zeitpunkt im Verlauf der Crimpkraftkurve
C3, bei dem sich die Laschen 200 des Crimpkontakts berühren. Läuft hierbei der Crimpvorgang
symmetrisch ab, gibt es gewissermaßen eine "Kollision" der Crimplaschen. Dies führt
zu einem entsprechenden Kraftanstieg und somit zum zweiten lokalen Maximum k2. Ein
zweites lokales Maximum ist somit bei Werkzeugen so ausgebildet, dass erkennbar ist,
dass der Crimpstempel noch nicht verschlissen ist. Liegt hingegen ein Verschleiß vor,
findet die Vercrimpung unsymmetrisch statt, sodass auch das zweite lokale Maximum
k2 nicht mehr ausgeprägt ist. Das zweite lokale Maximum k2 ist somit ebenfalls ein
Indiz für einen entsprechenden Verschleißzustand des Werkzeugs. Auch das zweite lokale
Maximum k2 kann sich in der Position (Kraftniveau und/oder Wegposition) bei Verschleiß
der Radien des Crimpwerkzeugs verändern. Die Veränderung kann entsprechend erfasst
und zur Bestimmung eines entsprechenden Verschleißgrades herangezogen werden.
[0060] Ferner ist in der Crimpkraftkurve gemäß Fig. 3 ein lokales Minimum k3 eingezeichnet,
das den Beginn der sogenannten Kompressionsphase beschreibt. Bei einem verschlissenen
Werkzeug verkürzt sich der Weg zwischen dem lokalen Minimum k3 und dem Punkt der maximalen
Druckkraft. Der Abstand des lokalen Minimums k3 zum Punkt der maximalen Druckkraft
(Totpunkt der Presse) kann ebenfalls zur Bewertung des Verschleißzustandes des Werkzeuges
herangezogen werden.
[0061] Die zuvor beschriebenen Punkte in der Crimpkraftkurve (k1, k2, k3) werden in der
sogenannten Vorbereitungsphase entnommen, in der der Crimpstempel mit dem Kontakt
in Kontakt kommt und die Laschen des Crimpkontakts verbiegt. Es hat sich gezeigt,
dass Punkte der sogenannten Vorbereitungsphase (den Bereich der Crimpkraftkurve, bevor
eine Kompression des Crimpkontakt mit den Litzen stattfindet) gut geeignet sind, eine
entsprechende Bewertung vorzunehmen.
[0062] Ferner ist in Fig. 3 ein Punkt k4 am Ende der Kompressionsphase eingezeichnet. Es
hat sich gezeigt, dass bei einem verschlissenen Werkzeug eine Verklemmung des Crimpkontakts
im Crimpstempel auftreten kann, das sich durch ein weiteres lokales Minimum k4 in
der Crimpkraftkurve zeigen würde. In Fig. 4 ist ein solches weiteres lokales Minimum
im Bereich des Punkts k4 nicht gegeben.
[0063] Zur Bewertung des Verschleißzustandes des Crimpwerkzeuges, insbesondere des Crimpstempels,
kann auf einem der zuvor genannten Punkte k1-k4 jeweils einzeln oder in Kombination
mit anderen Punkten zurückgegriffen werden.
[0064] In Fig. 4 wird eine Kommunikation einer bei einem Nutzer betriebenen Crimpvorrichtung
X1 anschaulich dargestellt. Insbesondere kann die Crimpvorrichtung X1 über ein lokales
Netzwerk mit einer nutzerseitigen Datenbank X2 kommunizieren, in der vorrichtungsspezifische
Informationen hinterlegt sind. Ferner liegt eine Kommunikationsschnittstelle vor,
die es der Crimpvorrichtung X1 erlaubt, mit einer cloudbasierten Datenbank C zu kommunizieren.
In der cloudbasierten Datenbank C können beispielsweise Kennwerte und Schwellwerte
dokumentiert und verwaltet werden.
[0065] Herstellerseitig wird eine Kommunikationsschnittstelle sowie eine herstellerseitige
Datenbank Y bereitgehalten, die eine internetbasierte Kommunikation mit der cloudbasierten
Datenbank C ermöglicht. Auf diese Weise können beispielsweise herstellerseitig ermittelte
Daten in eine Neubewertung von Schwellwerten oder Ähnlichem, die in der cloudbasierten
Datenbank C gespeichert sind, einfließen.
[0066] In Fig. 4 ist ferner eine Kommunikationsmöglichkeit zwischen der herstellerseitigen
Datenbank Y und der Crimpvorrichtung X1 vorgesehen, die beispielsweise als Teleservice-Verbindung
ausgebildet ist. Ferner kann der Nutzer ggf. einen Datenaustausch zwischen der nutzerseitigen
Datenbank X2 und der herstellerseitigen Datenbank Y ermöglichen. Eine solche Kommunikation
kann auch lediglich einseitig, insbesondere von der herstellerseitigen Datenbank Y
zur nutzerseitigen Datenbank X2, ermöglicht werden, um dem Nutzer spezifische Daten
für den Betrieb der Crimpvorrichtung X1 bereitzustellen.
1. Verfahren zur Überwachung einer Crimpvorrichtung, umfassend die Schritte:
Erfassen einer Crimpkraftkurve,
Ermitteln zumindest eines Kennwerts (K1; K2; K3; k1, k2, k3, k4) der Crimpkraftkurve
(C1, C2, C3),
Abgleich des ermittelten Kennwerts mit zumindest einem Schwellwert, der einen Zustand
eines oder mehrerer Werkzeuge, insbesondere des Crimpstempels oder desAmboss, der
Crimpvorrichtung definiert.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als der Kennwert (K1) das Integral der Crimpkraftkurve ermittelt wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als der Kennwert ein lokales Maximum (K2; k1, k2) ermittelt wird,
wobei bevorzugt ist, dass das lokale Maximum (k1) der Crimpkraftkurve einen Zeitpunkt
in der Crimpkraftkurve beschreibt, bei dem Laschen (200) eines Crimpkontakts in den
Scheitelpunkten der Radien des Werkzeugs, insbesondere Crimpstempels, zu rollen beginnen,
und/oder
das lokale Maximum (k2) den Zeitpunkt in der Crimpkraftkurve beschreibt, bei dem sich
Laschen (200) eines Crimpkontakts berühren.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als der Kennwert ein lokales Minimum (k3) ermittelt wird, wobei das lokale Minimum
(k3) den Beginn einer Kompressionsphase beschreibt.
5. Verfahren gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass als der Kennwert (K3) ein zeitlicher oder wegbasierter Abstand vom lokalen Maximum
oder lokalem Minimum ermittelt wird.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kennwert (k4) ein Wert der Crimpkraftkurve ermittelt wird, der ein Ende einer
Kompressionsphase beschreibt.
7. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kennwerte (K1; K2; K3; k1, k2, k3, k4) ermittelt werden, und ein Abgleich
des ermittelten Kennwerts jeweils mit einem zugeordneten Schwellwert erfolgt.
8. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Crimpkraftkurve über einen Drehwinkel einer den Crimpstempel bewegenden Presse
oder einer Prozesszeit aufgetragen ist.
9. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert ein prozentualer Wert eines maximalen Verschleißwertes ist.
10. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert in einer herstellerseitigen Datenbank (Y) oder einer cloudbasierten
Datenbank (C) hinterlegt ist.
11. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schwellwerte vorgesehen sind, wobei bevorzugt ist, dass bei Überschreiten
eines ersten Schwellwerts eine Information an einen Nutzer erfolgt, bei Überschreiten
eines zweiten Schwellwerts eine Bestellung angefordert wird und bei einem dritten
Schwellwert ein Stillstand der Maschine ausgelöst wird.
12. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung des Verschleißfortschritts eine relative Differenz anhand folgender
Formel ermittelt wird:

wobei Ki
C1 ein Kennwert für ein Neuteil und Ki
Ci ein Kennwert zu einem Zeitpunkt i vor Erreichen des Schwellwerts, insbesondere des
Zeitpunkts des maximalen Verschleißzustandes (Ki
C2), ist.
13. Überwachungseinheit zur Überwachung einer Crimpvorrichtung, wobei die Überwachungseinheit
eingerichtet ist, anhand einer Crimpkraftkurve einen Kennwert (K1, K2, K3; k1, k2,
k3, k4) der Crimpkraftkurve zu ermitteln,
wobei die Überwachungseinheit ferner eingerichtet ist, den ermittelten Kennwert (K1,
K2, K3; k1, k2, k3, k4) mit zumindest einem Schwellwert abzugleichen, der einen Zustand
eines oder mehrerer Werkzeuge, insbesondere des Crimpstempels oder des Amboss, der
Crimpvorrichtung definiert.
14. Crimpvorrichtung, umfassend:
einen Crimpstempel und einen Amboss,
einen Sensor, der eingerichtet ist, eine Crimpkraft zu ermitteln,
eine Überwachungseinheit, wobei die Überwachungseinheit eingerichtet ist, anhand einer
Crimpkraftkurve einen Kennwert (K1, K2, K3; k1, k2, k3, k4) der Crimpkraftkurve zu
ermitteln,
wobei die Überwachungseinheit ferner eingerichtet ist, den ermittelten Kennwert (K1,
K2, K3; k1, k2, k3, k4) mit zumindest einem Schwellwert abzugleichen, der einen Zustand
eines oder mehrerer Werkzeuge, insbesondere des Crimpstempels oder des Amboss, der
Crimpvorrichtung definiert.
15. System, umfassend eine Crimpvorrichtung gemäß Anspruch 14 sowie eine Datenbank, insbesondere
eine nutzerseitige Datenbank (X2) und/oder eine cloudbasierte Datenbank (C), wobei
der Schwellwert in der Datenbank gespeichert ist.