EP3849749B1

EP3849749B1 - Presswerkzeug

Info

Publication number: EP3849749B1
Application number: EP19766220.8A
Authority: EP
Inventors: Egbert Frenken
Original assignee: Gustav Klauke GmbH
Current assignee: Gustav Klauke GmbH
Priority date: 2018-09-10
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2025-10-22
Anticipated expiration: 2039-09-06
Also published as: DE102018121971A1; US20210339367A1; US11878398B2; WO2020053101A1; CN112703088B; PL3849749T3; EP3849749A1; CN112703088A

Description

Gebiet der Technik

Die Erfindung betrifft ein Presswerkzeug zur Durchführung eines Pressvorganges zur Pressverbindung von Teilen, beispielsweise einer Hülse mit einem elektrischen Leiter, wobei ein Teil, beispielsweise die Hülse innerhalb einer vorgegebenen Bandbreite unterschiedliche Außenabmessungen aufweisen kann, wobei weiter das Presswerkzeug ein Werkzeugteil zur Einwirkung auf das Teil, beispielsweise die Hülse aufweist und das Werkzeugteil ein Teil einer Schwenkbacke ist, wobei weiter die Schwenkbacke eine Einwirkungsfläche aufweist und um eine Schwenkachse aus einer Anfangsstellung mit einer größten Öffnungsweite in eine Pressstellung mit einer geringeren Öffnungsweite verschwenkbar ist, wobei weiter das Presswerkzeug einen in einem Hydraulikzylinder verfahrbaren Hydraulikkolben aufweist, der in Abhängigkeit eines Hydraulikdrucks in dem Hydraulikzylinder eine Kolbenkraft ausübt, wobei bei jedem Verfahren des Hydraulikkolbens eine selbsttätige Beendigung des Pressvorganges bei Erreichen einer selben maximalen Kolbenkraft erfolgt, wobei weiter der Hydraulikkolben eine durch eine mit dem Hydraulikkolben verbundene Rolle gebildete Zusammenwirkungsfläche aufweist für eine kraftübertragende Zusammenwirkung des Hydraulikkolbens mit der Einwirkungsfläche, wobei zufolge einer Geometrie der Einwirkungsfläche die Kolbenkraft in eine abweichende Presskraft umsetzbar ist.

Stand der Technik

Bekannte Presswerkzeuge werden bevorzugt zum Verpressen, speziell auch zu einem als "Vercrimpen" bezeichneten Verpressen, von Teilen, beispielsweise einer Hülse, weiter beispielsweise eines Kabelschuhs mit eingestecktem elektrischen Leiter, verwendet. Solche Teile, beispielsweise Hülsen beziehungsweise Kabelschuhe, liegen innerhalb einer vorgegebenen Bandbreite in unterschiedlichen Außenabmessungen, insbesondere mit unterschiedlichen Querschnittsflächen, insbesondere mit einer Aufnahmeöffnung zur Aufnahme eines weiteren Teils, beispielsweise des oder der Leiter, vor. So sind diesbezüglich beispielsweise Hülsen beziehungsweise Kabelschuhe bekannt mit 4, 10, 16, 50, 70 oder auch 120 mm².
Es besteht das Bedürfnis, ein Verpressen solcher Teile, wie beispielsweise Hülsen oder Kabelschuhe, mit unterschiedlichen Außenabmessungen bevorzugt ohne Werkzeugwechsel, weiter bevorzugt ohne weitere Einstellungen an dem Presswerkzeug mit nur einem - selben - Presswerkzeug vornehmen zu können. Ein solches Presswerkzeug ist beispielsweise aus der WO 2014/108361 A1 ( US 2015/0364889 A1 ) bekannt. Dieses Presswerkzeug ist elektro-hydraulisch betätigbar, weist entsprechend einen Kolben und einen Hydraulikzylinder auf, wobei über den Kolben eine das Werkzeugteil tragende Kolbenstange linear bewegt wird. Das Teil, beziehungsweise ein Pressling, beispielsweise die Hülse oder der Kabelschuh, wird mit dem oder den darin in einer Aufnahmeöffnung aufgenommenen Teil, beispielsweise einem Leiter, zwischen dem Werkzeugteil und einer Festbacke verpresst.
Aus der DE 103 18 508 A1 ist ein Presswerkzeug mit im Ausführungsbeispiel zwei Schwenkbacken, wobei auch nur eine vorgesehen sein kann, bekannt, wobei die Schwenkbacke um eine quer zu einer Kolbenverlagerungsrichtung ausgerichtete Schwenkachse schwenkbar ist. Die Schwenkbacke kann ausgelegt sein zum Tragen eines Werkzeugteils, beispielsweise zur Durchführung eines Verpressvorganges. Weiter ist ein solches Presswerkzeug beispielsweise bekannt aus der WO 03/022480 A1 .
Darüber hinaus ist es bekannt, dass bei jedem Verfahren des Kolbens eine selbsttätige Beendigung des Pressvorgangs bei Erreichen einer selben maximalen Kolbenkraft erfolgt. Dies kann, wie bekannt, durch eine selbsttätige Ventilöffnung bei Erreichen des maximalen Drucks gegeben sein, wonach gemäß einer weiter bekannten Ausführung eine selbsttätige Rückverlagerung des Kolbens und des hierüber gesteuerten Werkzeugteils eingeleitet werden kann. In diesem Zusammenhang wird beispielsweise auf die WO 99/19987 A1 ( US 6 276 186 B1 ) verwiesen.
Aus der US 2016/0363510 A1 ist ein Presswerkzeug nach dem Oberbergriff von Anspruch 1 bekannt, bei dem die in dem Hydraulikkolben gemessene Kolbenkraft über die Zeit gemessen wird. Die Kolbenkraft korreliert hierbei zu dem Weg des Kolbens und einem Öffnungszustand der Schwenkbacken. Die höchste Kolbenkraft ist am Ende des Wegs, bei geschlossenen Schwenkbacken, erreicht.

Zusammenfassung der Erfindung

Ausgehend von einem Stand der Technik gemäß der WO 03/022480 A1 stellt sich der Erfindung die Aufgabe, ein Presswerkzeug anzugeben, das im Hinblick auf die Durchführung eines Verpressvorganges von Teilen mit innerhalb einer vorgegebenen Bandbreite unterschiedlichen Außenabmessungen vorteilhaft ausgebildet ist.
Diese Aufgabe ist beim Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst, bei welchem darauf abgestellt ist, dass die Einwirkungsfläche so ausgebildet ist, dass zugeordnet einer größeren Öffnungsweite der Schwenkbacke bei Erreichen der maximalen Kolbenkraft eine höhere Presskraft und zugeordnet jeder gegenüber der größeren Öffnungsweite geringeren Öffnungsweite der Schwenkbacke bei Erreichen der maximalen Kolbenkraft eine gegenüber der höheren Presskraft geringere Presskraft wirksam ist.
Zufolge der erfindungsgemäßen Lösung wird die maximale Kolbenkraft, bei deren Erreichen eine selbsttätige Beendigung des Pressvorganges erfolgt, bei bevorzugt jedem (ordnungsgemäßen) Pressvorgang erreicht, wenn unabhängig von der Größe des zu vercrimpenden beziehungsweise zu verpressenden Teils, hier beispielsweise der Hülse oder des Kabelschuhs, die jeweils erforderliche Presskraft erreicht ist. Die wirksame Presskraft bei einer Öffnungsweite der Schwenkbacke, die geringer ist als die Öffnungsweite zugeordnet der höchsten Presskraft, ist entsprechend immer kleiner als die höchste Presskraft. Somit sind mit derselben Schwenkbacke unterschiedlich große Teile, wie Hülsen oder Kabelschuhe, mit hierin bevorzugt angeordneten Teilen, wie beispielsweise elektrischen Leitern, verpressbar. Entsprechend sind unterschiedliche Presskräfte für eine Durchführung der Pressverbindung ohne Änderung des Presswerkzeugs aufbringbar.
Die Presskraft zugeordnet einer Öffnungsweite der Schwenkbacke einzustellen kann einfach über eine entsprechende geometrische Auslegung der Einwirkungsfläche der Schwenkbacke erreicht werden. Die hierfür maßgebenden Zusammenhänge sind beispielsweise in der genannten WO 03/022480 A1 beschrieben.
Somit wird die unterschiedliche Presskraft zufolge entsprechender Ausbildung der Einwirkungsfläche, über welche der Kolben bevorzugt unter Nutzung einer mit dem Kolben verbundenen Rolle auf die Schwenkbacke einwirkt, erreicht. Die Einwirkungsfläche ist erfindungsgemäß mit Bezug auf einen Grundriss, in welchem die Drehachse der auf die Einwirkungsfläche einwirkenden Rolle sich als Punkt darstellt, als Kurvenbahn ausgebildet, die bei linearer Bewegung des Kolbens und der hiermit verbundenen Rolle eine degressive Kraftübersetzung auf die Schwenkbacke und über diese auf das Werkzeugteil bewirkt.
Die bei einer gegebenen Öffnungsweite der Schwenkbacke ausübbare Presskraft ist unmittelbar abhängig von der Außenabmessung des zu verpressenden Teils, beispielsweise der Hülse oder des Kabelschuhs.
Das Werkzeugteil kann als ein tangential in Bezug auf einen Schwenckreis, durch dessen Mittelpunkt die Schwenkachse verläuft, gerichteter Dorn ausgebildet sein. Ein solcher Dorn ist entsprechend schwenkbar und kann stempelartig mit dem zu verpressenden Teil zusammenwirken. Als Gegenbacke kann hierbei eine Festbacke dienen, die somit nicht schwenkverlagerbar ist.
Der Dorn ist hierbei bevorzugt so ausgebildet, dass mit diesem Teile, insbesondere Hülsen oder Kabelschuhe, unterschiedlicher Außenabmessungen in Ansehung der sich ergebenden unterschiedlichen Presskraft geeignet verpresst werden können. So kann der Dorn in einem Querschnitt, in welchem sich der Schwenkkreis als Linie darstellt, beispielsweise eine spitzkegelige Geometrie aufweisen, mit einer in Pressrichtung gerichteten Kegelspitze.
In weiterer Ausgestaltung kann der Dorn als Stufendorn ausgebildet sein und kann so entsprechend dem vorerwähnten Querschnitt, ausgehend von der Kegelspitze eines Stufenkegels, eine stufenartig sich nach radial außen - bezogen auf den Schwenkkreis - erweiternde Außenkontur aufweisen.
Der Dorn kann darüber hinaus gemäß einer möglichen Ausgestaltung mit Bezug auf einen Grundriss, in welchem der Schwenkkreis sich zumindest in der projizierten Grundrissfläche des Dorns als Punkt darstellt, kreisförmig gestaltet sein, alternativ mehreckig, beispielsweise vier-, sechs- oder achteckig.
In weiterer Ausgestaltung können zwei Schwenkbacken vorgesehen sein. Diese beiden Schwenkbacken können um eine gemeinsame Schwenkachse drehbar angeordnet sein, hierbei weiter bevorzugt gleichmäßig im Zuge des Verpressvorganges aufeinander zu bewegbar sein.
Jede Schwenkbacke kann, wie auch bevorzugt, eine Einwirkungsfläche aufweisen, über welche der Kolben unter Nutzung jeweils einer Rolle mit einer Zusammenwirkungsfläche schwenkverlagernd auf die Schwenkbacken einwirkt.
Bei einer Anordnung von zwei Schwenkbacken kann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung nur eine Schwenkbacke das Werkzeugteil tragen, während die andere Schwenkbacke eine beispielsweise schalenartige Aufnahme zum Einlegen des zu verpressenden Teils aufweist und so eine Gegenhalterung im Hinblick auf die mit dem Werkzeugteil versehene Schwenkbacke bildet. Die Aufnahme der einen Schwenkbacke kann hierbei, wie bevorzugt, geeignet sein zur Aufnahme von Teilen unterschiedlicher Außenabmessungen innerhalb einer vorgegebenen Bandbreite.
Auch kann jede Schwenkbacke ein Werkzeugteil aufweisen. In einer solchen Ausgestaltung können beide Werkzeugteile entlang des Schwenkkreises im Zuge des Verpressvorganges aufeinander zu bewegt sein, dies unter Zwischenschaltung des zu verpressenden Teils. Hierbei kann das Werkzeugteil, wie auch generell möglich, integraler Bestandteil der Schwenkbacke sein, alternativ jedoch auch ein der Schwenkbacke zuordbares und hieran befestigbares Teil, beispielsweise Austauschteil.
Ein Werkzeugteil, insbesondere jedes der Werkzeugteile bei einer Anordnung eines Werkzeugteils an jeder Schwenkbacke, kann eine Mehrzahl von in Richtung der Schwenkachse hintereinander angeordnete Rippen aufweisen. Diese Rippen können in Richtung der Schwenkachse zueinander beabstandet sein. Es können sich hierbei zwischen zwei Rippen Freiräume ergeben, in welche die Rippen des anderen Werkzeugteiles im Zuge einer Verpressung einfahren können. Entsprechend ist hierdurch eine Werkzeugteile-Paarung gegeben, deren Rippen im Zuge der Verpressung kammartig ineinanderfahren können.
Hierdurch kann zunächst eine günstige Führung der Werkzeugteile aneinander im Zuge des Verpressvorganges gegeben sein. Darüber hinaus können die Rippen, wie weiter auch bevorzugt, unmittelbar zur Verpressung des Teiles, beispielsweise der Hülse oder des Kabelschuhs, genutzt sein, weiter insbesondere deren in Schwenkrichtung im Zuge des Verpressvorganges weisende Randkanten der Rippen. Hierdurch ergibt sich eine entsprechende Verpressgeometrie des zu verpressenden Teils.
Die Rippen eines Werkzeugteils können in erste und zweite Rippen unterteilt sein, die in Richtung der Schwenkachse versetzt zueinander angeordnet sind. Die ersten und zweiten Rippen können unterschiedlich gestaltet sein, insbesondere bezüglich der in Schwenkrichtung im Zuge des Verpressvorgangs weisenden Stirnrandkante. Auch können diese ersten und zweiten Rippen im Wesentlichen zu dem Schwenkkreis beziehungsweise zu einer Tangentialen zum Schwenkkreis spiegelsymmetrisch ausgebildet sein.
Erste und zweite Rippen wechseln sich gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung in Richtung der Schwenkachse hintereinander angeordnet regelmäßig ab.
Die ersten Rippen können bezogen auf eine zwischen den Werkzeugteilen verbleibende, im Wesentlichen in Richtung der Schwenkachse rechteckig erscheinende Pressöffnung eine erste, im Wesentlichen geradlinig verlaufende Randkante der Pressöffnung bilden und die zweiten Rippen eine zu der ersten Randkante im Wesentlichen rechtwinklig verlaufende zweite Randkante. Mit Bezug auf eine Projektion entlang der Schwenkachse in eine quer zur Schwenkachse gegebene Ebene ergibt sich so durch den Verlauf der ersten und zweiten Randkanten der beiden Werkzeugteile eine rechteckig erscheinende Pressöffnung, mit gegebenenfalls gleichlangen Randkanten im Bereich der Pressöffnung, welche Randkantenlänge abhängig ist von der Außenabmessung des verpressten Teils.
Die ersten und zweiten Randkanten können sich, wie auch bevorzugt, jeweils in einem spitzen Winkel zu dem Schwenkkreis beziehungsweise einer Tangente des Schwenkkreises erstrecken, so dass die Pressöffnung im Wesentlichen rautenartig erscheint.
In einer möglichen Ausgestaltung sind beide Werkzeugteile gleich ausgebildet, insbesondere bezüglich der Ausbildung und Anzahl von ersten und zweiten Rippen.
Auch kann das Werkzeugteil an der Schwenkbacke beweglich angebracht sein. Diese Beweglichkeit kann sich auf eine Schwenkbeweglichkeit begrenzen, mit einer Schwenkachse, die parallel verläuft zu der Schwenkachse der Schwenkbacke. Darüber hinaus kann auch alternativ oder kombinativ zu der Verschwenkbarkeit eine Drehbarkeit des Werkzeugteiles um eine senkrecht zur Ausrichtung der Schwenkachse verlaufende Drehachse gegeben sein.
Bei Anordnung von zwei Werkzeugteilen können auch beide Werkzeugteile beweglich, insbesondere schwenkbeweglich angeordnet sein, alternativ nur eines der Werkzeugteile.
Die vor- und nachstehend angegebenen Bereiche beziehungsweise Wertebereiche oder Mehrfachbereiche schließen hinsichtlich der Offenbarung auch sämtliche Zwischenwerte ein, insbesondere in 1/10-Schritten der jeweiligen Dimension, gegebenenfalls also auch dimensionslos. Beispielsweise beinhaltet die Angabe 28 bis 35 kN auch die Offenbarung von 28,1 bis 35 kN, 28 bis 34,9 kN, 28,1 bis 34,9 kN, etc., die Offenbarung von 8 bis 12 mm auch die Offenbarung von 8,1 bis 12 mm, 8 bis 11,9 mm, 8,1 bis 11,9 mm etc. Diese Offenbarung kann einerseits zur Eingrenzung einer genannten Bereichsgrenze von unten und/oder oben, alternativ oder ergänzend aber zur Offenbarung eines oder mehrerer singulärer Werte aus dem jeweilig angegebenen Bereich dienen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung erläutert, die aber lediglich Ausführungsbeispiele darstellt. Ein Teil, das nur bezogen auf eines der Ausführungsbeispiele erläutert ist und bei einem weiteren Ausführungsbeispiel aufgrund der dort herausgestellten Besonderheit nicht durch ein anderes Teil ersetzt ist, ist damit auch für dieses weitere Ausführungsbeispiel als jedenfalls mögliches vorhandenes Teil beschrieben. Die Zeichnung zeigt:

.Fig. 1: ein Presswerkzeug in perspektivischer Darstellung, betreffend eine erste Ausführungsform, hierbei im Wesentlichen aufweisend ein Antriebsgeräteteil und einen Arbeitskopf mit Schwenkbacken;
Fig. 2: den Arbeitskopf gemäß Figur 1 in einer Einzeldarstellung;
Fig. 3: die Stirnansicht gegen den Arbeitskopf;
Fig. 4: die Seitenansicht gegen den Arbeitskopf, betreffend eine Grundstellung des Werkzeuges mit einer größten Öffnungsweite zwischen den Schwenkbacken;
Fig. 5: Presswerkzeug gemäß Figur 1 in einer Längsschnittdarstellung, jedoch eine Zwischenstellung im Zuge eines Verpressvorganges betreffend, bei einer Verpressung einer Hülse mit einer größeren Außenabmessung;
Fig. 6: eine Folgedarstellung zu Figur 5, die Stellung zum Ende des Verpressvorganges betreffend, bei Erreichen einer maximalen Kolbenkraft;
Fig. 7: eine im Wesentlichen der Figur 4 entsprechende Darstellung, bei einer bezüglich der Außenabmessung kleineren zu verpressenden Hülse;
Fig. 8: die Pressendstellung der Situation gemäß Figur 7;
Fig. 9: den Schnitt gemäß der Linie IX-IX in Figur 8;
Fig. 10: das Werkzeugteil der ersten Ausführungsform in einer perspektivischen Einzeldarstellung;
Fig. 11: den Schnitt gemäß der Linie XI-XI in Figur 10;
Fig. 12: den schematischen Kraftverlauf der Presskraft bei Erreichen der maximalen Kolbenkraft in Abhängigkeit zu einer Öffnungsweite der Schwenkbacken;
Fig. 13: eine der Figur 2 entsprechende perspektivische Darstellung des Arbeitskopfes, betreffend eine zweite Ausführungsform mit zwei kammartig ineinandergreifenden Werkzeugteilen;
Fig. 14: die Stirnansicht hierzu;
Fig. 15: den Arbeitskopf der zweiten Ausführungsform in Seitenansicht, betreffend eine Grundstellung mit größerer Öffnungsweite zwischen den Schwenkbacken;
Fig. 16: eine der Figur 15 entsprechende Darstellung, jedoch die Verpressstellung einer Hülse mit größerer Außenabmessung;
Fig. 17: eine der Figur 16 entsprechende Darstellung, jedoch bei einer Hülse mit kleinerer Außenabmessung;
Fig. 18: eine Längsschnittdarstellung durch den Arbeitskopf in einer Situation gemäß Figur 17;
Fig. 19: die Werkzeugteile der zweiten Ausführungsform in perspektivischer Einzeldarstellung;
Fig. 20: die Werkzeugteile in stirnseitiger Einzeldarstellung;
Fig. 21: den Schnitt gemäß der Linie XXI-XXI in Figur 20 durch die Werkzeugteile.

Beschreibung der Ausführungsformen

Dargestellt und beschrieben ist, zunächst mit Bezug zu der Darstellung in Figur 1, ein elektro-hydraulisch betätigbares Presswerkzeug 1 in stabartiger Ausgestaltung.
Das Presswerkzeug 1 weist zunächst und im Wesentlichen ein Antriebsgeräteteil 2 auf, welches zugleich einen Griffbereich 3 ausformen kann. Ein derartiges Antriebsgeräteteil 2 ist beispielsweise aus der WO 2003/084719 A2 ( US 7 254 982 B2 ) bekannt. Der Inhalt dieser WO-Schrift beziehungsweise US-Schrift wird hiermit vollinhaltlich in die Offenbarung vorliegender Erfindung mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser WO-Schrift beziehungsweise US-Schrift in Ansprüche vorliegender Erfindung mit einzubeziehen.
An dem Antriebsgeräteteil 2 schließt sich zu einem freien Ende des Arbeitsgerätes hin ein Arbeitskopf 4 an. Dieser kann auswechselbar an dem Presswerkzeug 1 gehaltert sein, dies bevorzugt durch eine Trennung im Bereich eines Hydraulikzylinders. Darüber hinaus kann, wie auch bevorzugt, der Arbeitskopf 4 um eine Arbeitskopf-Längsachse x relativ zu dem Antriebsgeräteteil 2 beziehungsweise der diesbezüglichen Aufnahme für den Arbeitskopf 4 frei drehbar gehaltert sein.
Mit Bezug beispielsweise zu der Darstellung in Figur 4 ist der Zusammenhang mit dem in der genannten WO 2003/084719 A2 ( US 7 254 982 B2 ) beschriebenen Gegenstand etwa im Hinblick auf ein Rücklaufventil 5, einen Tank 6 und einen Pumpstößel 7 zu erkennen. In diesem Zusammenhang ist auch zu erkennen, dass eine Hydraulikmittelpumpe 8 und ein Elektromotor 9 für die Hydraulikmittelpumpe 8 in Hintereinanderanordnung vorgesehen sein können. Die elektrische Versorgung insbesondere des Elektromotors 9, darüber hinaus aber auch einer nicht dargestellten Steuerungseinheit und weiterer elektrischer Komponenten in dem Presswerkzeug 1 ist gegeben durch die Anordnung eines Akkumulators 10.
Der Griffbereich 3 ist zur üblichen Umfassung des Presswerkzeug-Gehäuses mittels einer Hand ausgebildet. Ergonomisch günstig ist zugeordnet dem Griffbereich 3 eine Betätigungstaste 11 vorgesehen.
Insbesondere die vorstehend genannten Komponenten Rücklaufventil 5, Tank 6, Hydraulikmittelpumpe 8 mit Pumpstößel 7, Elektromotor 9, die Steuerungseinheit und weitere elektrische Komponenten, wie auch die Betätigungstaste 11, sind bevorzugt insgesamt Teile des Antriebsgeräteteils 2.
In dem Arbeitskopf 4 sind zwei aufeinander zu oder voneinander fort schwenkbewegliche Schwenkbacken 12 und 13 vorgesehen. Diese sind um eine gemeinsame geometrische Schwenkachse y schwenkbar, welche Schwenkachse y quergerichtet ist zu der Arbeitskopf-Längsachse x.
Die beiden Schwenkbacken 12 und 13 formen einerseits eines Lagerauges 14 den Pressbackenbereich 15 beziehungsweise 16 aus und andererseits des Lagerungsauges 14 an einem Backenschenkel 17 eine Einwirkungsfläche 18 in Form einer Kurvenbahn 18.
Die Einwirkungsflächen 18 beider Schwenkbacken 12 und 13 sind aufeinander zu weisend angeordnet.
Die Lagerungsaugen 14 beider Schwenkbacken 12 und 13 sind koaxial zueinander ausgerichtet und im Montagezustand durchsetzt von einem Bolzen 19, beispielsweise einem Verriegelungsbolzen. Dieser Bolzen 19 ist beidseitig der Schwenkbacken 12, 13 gehaltert in Aufnahmebohrungen eines antriebskopfseitigen Aufnahmehalses 20.
Der Aufnahmehals 20 ist in üblicher Weise gabelförmig ausgestaltet und weist eine quer zu einer Längserstreckung des Aufnahmehalses 20, Gabelschenkel 21 durchsetzende Bolzenaufnahme auf, bevorzugt in Form einer Durchgangsbohrung. In dieser Bolzenaufnahme ist der Bolzen 19 gehaltert.
Die Einwirkungsflächen 18 der Schwenkbacken 12 und 13 ragen in den Bereich zwischen den Gabelschenkeln 21 des Aufnahmehalses 20 ein und werden im Zuge eines Verpressvorganges durch bevorzugt hydraulisch in Richtung auf die Einwirkungsflächen 18 verlagerbare Rollen 22 des Antriebsgeräteteils 2 beaufschlagt, was ein Spreizen der Schwenkbacken 12, 13 im Bereich der Kurvenbahn 18 und infolge dessen ein Schließen des durch die Pressbackenbereich 15 und 16 geformten Pressmauls 23 bewirkt.
Zur Schwenkverlagerung der Schwenkbacken 12 und 13 in eine Pressmaul-Schließrichtung ist in dem Arbeitskopf 4 ein Hydraulikkolben 24 vorgesehen. Dieser ist entlang der Achse x in einem Hydraulikzylinder 25 gegen die Kraft einer Rückstellfeder 26 verlagerbar. Die umlaufende Fläche jeder Rolle 22 formt eine Zusammenwirkungsfläche, über die der Kolben 24 mittelbar auf die Einwirkungsflächen 18 wirkt.
Im Betrieb des Presswerkzeuges 1 wird bei entsprechender Betätigung der Betätigungstaste 11 über den Pumpstößel 7 Hydraulikmittel über eine Hydraulikleitung 27 in den Hydraulikzylinder 25 gepumpt, zur entsprechenden Beaufschlagung der dem Hydraulikmittel zugewandten Kolbenstirnfläche.
Der zufolge Hydraulikmittelbeaufschlagung entgegen der Kraft der Rückstellfeder 26 verlagerte Hydraulikkolben 24 bewegt einen über die Kolbenstange 28 beaufschlagten Träger für die Rollen 22 linear entlang der Längsachse x, wobei mit zunehmendem Verlagerungsweg der Rollen 22 ausgehend von einer Grundstellung gemäß Figur 4 das Pressmaul 23 zufolge kraftübertragender Zusammenwirkung von Rollen 22 und den kurvenbahnartigen Einwirkungsflächen 18 der Schwenkbacken 12 und 13 in Richtung auf eine Schließstellung verringert wird.
Mit Erreichen einer bevorzugt jeweils selben maximalen Kolbenkraft von beispielsweise etwa 25 bis 35 kN, weiter beispielsweise etwa 32 kN, erfolgt eine selbsttätige Beendigung des Pressvorganges, bevorzugt zufolge Öffnen des Rücklaufventils 5. Mit Beendigung, gegebenenfalls dem Öffnen des Rücklaufventils 5, können der Hydraulikkolben 24 und hierüber die Rollen 22 zurück in ihre Grundstellung gemäß Figur 4 verbracht werden. Die Schwenkbacken 12 und 13 schwenken ebenfalls zurück in ihre Grundstellung, beispielsweise durch die Anordnung einer entsprechenden Rückstellfeder.
Die Schwenkbacken 12 und 13 sind ausgelegt zum Verpressen oder Vercrimpen von Teilen, hier dargestellt von einer Hülse 30 in Form eines Kabelschuhs mit in einer Aufnahmeöffnung 49 der Hülse 30 gefassten Enden eines elektrischen Leiters 31.
Hierzu weist die eine Schwenkbacke 13 im Pressbackenbereich 16 eine Aufnahme 32 in Form einer schalenartigen Vertiefung auf, in welcher Aufnahme 32 das zu verpressende Teil, hier die Hülse 30, eingelegt wird. Dabei kann die Hülse 30 vollständig oder auch nur partiell in dieser Aufnahme 32 einliegen, abhängig von der jeweiligen Außenabmessung, insbesondere abhängig von dem Ausgangsdurchmesser der Hülse 30.
In den Darstellungen der Figuren 4 bis 6 ist eine Hülse 30 mit gegenüber der Ausführungsform in den Figuren 7 bis 9 größerem Ausgangsdurchmesser d in dem Pressmaul 23 einliegend dargestellt.
Die Aufnahme 32 ist derart angeordnet, dass deren in einem Längsschnitt gemäß Figur 4 sich ergebende tiefste Punkt auf dem Schwenkkreis S liegt, durch dessen Mittelpunkt die Schwenkachse y verläuft.
Ebenfalls auf dem Schwenkkreis S liegt mit Bezug zu der Längsschnittdarstellung im Bereich der anderen Schwenkbacke 12 zugeordnet dessen Pressbackenbereich 15 die Spitze beziehungsweise der Spitzenabschnitt eines Werkzeugteils 33. Das Werkzeugteil 33 ist in dem in den Figuren 1 bis 11 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel als spitzkegelförmiger Dorn 34 gebildet, dessen Längsachse z mit Bezug auf die Längsschnittdarstellung im Wesentlichen tangential zu dem Schwenkkreis S verläuft.
Der Dorn 34 weist den spitzkegeligen Werkzeugkopf 35 auf, der mit Bezug auf eine Ebene quer zur Längsachse z einen bevorzugt runden Grundriss aufweist. Ausgehend von einer Kegelbasis erstreckt sich entlang der Längsachse z ein zapfenartiger Halterungsvorsprung 36. Über diesen ist das Werkzeugteil 33 in der Schwenkbacke 12 gehaltert, gegebenenfalls auswechselbar gehaltert.
Der Werkzeugkopf 35 ragt in den Bereich des Pressmaules 23 ein, weiter gerichtet in Richtung auf die Aufnahme 32.
Darüber hinaus ist der Dorn 34, insbesondere der Werkzeugkopf 35, bei dem Ausführungsbeispiel und bevorzugt als Stufendorn in Gestalt eines Stufenkegels ausgebildet. Wie insbesondere aus den Darstellungen in den Figuren 10 und 11 ersichtlich, ergibt sich so mit Bezug auf einen Längsschnitt gemäß Figur 11 ausgehend von der Dornbasis eine stufenweise Reduzierung des Werkzeugkopf-Durchmessers bis hin zu der Werkzeugkopfspitze 37.
Im Zuge der Verpressung der Hülse 30 erfolgt über das Werkzeugteil 33 und die Aufnahme 32 eine Verformung der Hülse 30 durch Anpassung der Hülsenwandung an die durch das Werkzeugteil 33 und die Aufnahme 32 sich ergebende Kontur. Die in der Hülse 33 gefassten Leiterenden werden mit der Hülsenwandung vercrimpt.
Wie aus den Darstellungen in den Figuren 6 und 8 ersichtlich, ergeben sich durch die Verpressung etwa L-förmige Presslinge mit einer der Aufnahme 32 zugewandten konvexen Fläche und einer dem Dorn 34 zugewandten konkaven Fläche.
Mit zunehmenden und in den dargestellten Ausführungsformen gleichmäßigem Verschwenken beider Schwenkbacken 12, 13 in Richtung auf eine Pressmaul-Schließrichtung ergibt sich eine Verringerung der (maßgeblichen) Öffnungsweite a zwischen den Pressbackenbereichen 15 und 16 beziehungsweise entlang des Schwenkkreises S zwischen der Werkzeugspitze 37 und dem Grund der Aufnahme 32.
Zufolge der hebelarmartigen Kraftübersetzung zwischen dem Hydraulikkolben 24 und den Schwenkbacken 12, 13 kann sich insbesondere im Moment der maximalen Kolbenkraft eine hohe Presskraft im Pressbereich zwischen dem Werkzeugteil 33 und der Aufnahme 32 einstellen.
Bei durchmessergrößeren Hülsen 30 ist üblicherweise eine größere Öffnungsweite a im Moment der maximalen Kolbenkraft gegeben, als bei Hülsen 33 kleineren Durchmessers (vgl. Figuren 6 und 8). Entsprechend ergibt sich bei größeren Hülsen 30 ein geringerer Kolbenverlagerungsweg entlang der Achse x, als bei diesen gegenüber kleineren Hülsen 30. Die Rollen 22 wirken so über unterschiedliche Strecken mit den kurvenbahnartigen Einwirkungsflächen 18 zusammen. Der sich hierbei stetig verkürzende Hebelarm h zwischen der Schwenkachse y und dem Anlagepunkt P der Zusammenwirkungsfläche der Rolle 22 an der Einwirkungsfläche 18 führt zu einer Reduzierung der Kraftübersetzung.
Wie auch aus dem in Figur 12 dargestellten Kurvenverlauf der Presskraft F bei Erreichen der maximalen Kolbenkraft und in Abhängigkeit zur Öffnungsweite a zu erkennen, ergibt sich bei Erreichen der maximalen Kolbenkraft bei größeren Öffnungsweiten a eine höhere Presskraft F als bei jeder gegenüber dieser größeren Öffnungsweite a geringeren Öffnungsweite a, bei welcher gegenüber der höheren Presskraft F stets eine kleinere Presskraft F auf den Pressling einwirkt.
So kann sich beispielsweise bei einem (kreisrunden) Ausgangsquerschnittsmaß der Hülse 33 von beispielsweise 120 mm² im Moment der maximalen Kolbenkraft von beispielsweise etwa 28 bis 35 kN, weiter beispielsweise etwa 32 kN eine Öffnungsweite a von beispielsweise etwa 20 bis 30 mm, weiter etwa beispielsweise 25 mm und eine Presskraft von beispielsweise etwa 55 bis 65 kN, weiter beispielsweise etwa 60 kN einstellen, bei beispielsweise 50 mm² eine Öffnungsweite a von beispielsweise etwa 8 bis 12 mm, weiter beispielsweise etwa 10 mm und eine Presskraft von beispielsweise etwa 36 bis 40 kN, weiter beispielsweise etwa 38 kN und bei beispielsweise 10 mm² eine Öffnungsweite a von beispielsweise etwa 3 bis 4 mm, weiter beispielsweise etwa 3,5 mm und eine damit einhergehende Presskraft F von beispielsweise etwa 38 bis 35 kN, weiter beispielsweise etwa 32 kN einstellen.
Die vorbeschriebene Zusammenwirkung von Öffnungsweiten a und Presskraft F ergibt sich auch bei dem in den Figuren 13 bis 21 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel.
Das diesbezügliche Presswerkzeug 1 ist zunächst und grundsätzlich bezüglich des Antriebes und der grundsätzlichen Anordnung und Ausbildung der Schwenkbacken 12, 13 insbesondere im Bereich ihrer Einwirkungsflächen 18 gleich denen der ersten Ausführungform. Im Unterschied zu dieser ersten Ausführungsform ist hier jeder Schwenkbacke 12 und 13 ein Werkzeugteil 33 und 38 zugeordnet. Diese wirken im Zuge des aufeinander-zu-Schwenkens der Schwenkbacken 12 und 13 zusammen zum Verpressen von Teilen, beispielsweise einer Hülse 30 und eines Leiters 31.
Die Werkzeugteile 33 und 38 sind im Wesentlichen formgleich gestaltet, dabei bevorzugt jeweils im Pressbackenbereich 15 beziehungsweise 16 um eine Achse u schwenkbeweglich gehaltert. Diese Achse u erstreckt sich gleichgerichtet zu der Schwenkachse y der Schwenkbacken 12 und 13.
Jedes der Werkzeugteile 33 und 38 der zweiten Ausführungsform weist eine Mehrzahl einzeln angeordneter erster und zweiter Rippen 39, 40 auf, die in Richtung der Schwenkachse y beziehungsweise in Richtung der werkzeugteilseitigen Schwenkachse u in Hintereinanderanordnung vorgesehen sind.
Die ersten und zweiten Rippen 39 und 40 eines Werkzeugteiles 33 beziehungsweise 38 sind abwechselnd angeordnet, wobei diese in dieser abwechselnden Anordnung unmittelbar an den in Achsrichtung benachbarten Rippen ein- oder beidseitig anliegen können.
Wie im Detail aus der Darstellung in den Figuren 19 bis 21 zu erkennen, ergibt sich mit Blick auf eine Ebene quergerichtet zur Schwenkachse u jeweils eine dreieckförmige Gestaltung der Rippen 39 und 40. Wie insbesondere aus der Schnittdarstellung in Figur 21 zu erkennen, kann die Grundrissgestaltung einer Rippe 39, 40 als gleichschenkliges-rechtwinkliges Dreieck gegeben sein, wobei die Hypotenuse einer ersten Rippe 39 dieses Dreiecks eine erste, in einem spitzen Winkel zu dem Schwenkreis S beziehungsweise in einem Winkel von etwa 45 Grad zu einer Tangente T an dem Schwenkkreis S verlaufende Randkante 41 bilden kann.
Die diesbezügliche zweite Randkante 42 der zweiten Rippe 40 ist mit Bezug auf einen Grundriss oder eine Schnittdarstellung gemäß Figur 21 entgegengerichtet der ersten Randkante 41, verläuft entsprechend in einer Projektion entlang der Achse u zumindest etwa in einem Winkel von 90 Grad zu der ersten Randkante 41.
Die ersten und zweiten Rippen 39 und 40 sind auf einem gemeinsamen Sockel 43 befestigt, welcher Sockel 43 eine in Achsrichtung verlaufende Aufnahmebohrung 44 für einen backenseitig gefassten Schwenkzapfen 45 aufnimmt.
In Bewegungsrichtung der Werkzeugteile 38 und 33 betrachtet kann seitlich eines jeden Werkzeugteiles 33, 38 ein Führungsvorsprung 46 vorgesehen sein, der in eine entsprechend angepasste Führungsaufnahme 47 des anderen Werkzeugteiles 38, 33 einfährt, wodurch eine sichere Führung der beiden Werkzeugteile 33 und 38 zueinander im Zuge eines Verpressvorganges gegeben ist.
Die ersten und zweiten Rippen 39 und 40 beider Werkzeugteile 33 und 38 fahren kammartig ineinander ein, derart, dass sich in einer möglichen Ausgestaltung sowohl in einer vollständig geöffneten Grundstellung gemäß der Darstellung in Figur 15 als auch in jeder Verpress-Schließstellung gemäß den Darstellungen in den Figuren 16 und 17 sich eine in Richtung der Achse u beziehungsweise der Schwenkachse y im Wesentlichen rechteckig erscheinende Pressöffnung 48 einstellt. Diese ist umfangsmäßig begrenzt durch die ersten und zweiten Randkanten 41 und 42 der ersten und zweiten Rippen 39 und 40 der Werkzeugteile 33 und 38.
Durch die gegebene Schwenkbeweglichkeit der Werkzeugteile 33 und 38 über die Achse u ist auch durch schwenkbewegliches Aufeinander-zu-Fahren der Pressbackenbereiche 15, 16 der Schwenkbacken 12, 13 ein lineares Ineinanderfahren der Werkzeugteile 33 und 38 beziehungsweise deren ersten und zweiten Rippen 39 und 40 gegeben.
Auch bei dieser Ausführungsform der Werkzeugteile 33 und 38 ist insbesondere aufgrund der gegebenen Übersetzung zwischen dem Hydraulikkolben 24 - über die Rollen 22 - und den Einwirkungsflächen 18 der Schwenkbacken 12, 13 jeweils bei Erreichen der maximalen Kolbenkraft bei einer größeren Öffnungsweite a - bedingt durch die Verpressung eines Presslings, wie beispielsweise eine Hülse 30, mit einer größeren Außenabmessung - eine höhere, auf den Pressling beziehungsweise auf die Hülse 30 wirkende Presskraft F gegeben (vergleiche Figur 16), wohingegen bei jeder gegenüber dieser Öffnungsweite a kleineren Öffnungsweite a, wie beispielsweise in Figur 17 dargestellt, aufgrund eines in der Außenabmessung kleineren Presslings beziehungsweise Hülse 30, bei Erreichen der maximalen Kolbenkraft einer gegenüber der zuvor beschriebenen höheren Presskraft F geringere Presskraft F wirksam ist.

Claims

Presswerkzeug (1) zur Durchführung eines Pressvorganges zur Pressverbindung von Teilen, beispielsweise einer Hülse (30) mit einem elektrischen Leiter (31), wobei ein Teil, beispielsweise die Hülse (30) innerhalb einer vorgegebenen Bandbreite unterschiedliche Außenabmessungen aufweisen kann, wobei weiter das Presswerkzeug (1) ein Werkzeugteil (33, 38) zur Einwirkung auf das Teil, beispielsweise die Hülse (30) aufweist und das Werkzeugteil (33, 38) ein Teil einer Schwenkbacke (12, 13) ist, wobei weiter die Schwenkbacke (12, 13) eine Einwirkungsfläche (18) aufweist und um eine Schwenkachse (y) aus einer Anfangsstellung mit einer größten Öffnungsweite (a) in eine Pressstellung mit einer geringeren Öffnungsweite (a) verschwenkbar ist, wobei weiter das Presswerkzeug (1) einen in einem Hydraulikzylinder (25) verfahrbaren Hydraulikkolben (24) aufweist, der in Abhängigkeit eines Hydraulikdrucks in dem Hydraulikzylinder (25) eine Kolbenkraft ausübt, wobei bei jedem Verfahren des Hydraulikkolbens (24) eine selbsttätige Beendigung des Pressvorganges bei Erreichen einer selben maximalen Kolbenkraft erfolgt, wobei weiter der Hydraulikkolben (24) eine durch eine mit dem Hydraulikkolben (24) verbundene Rolle (22) gebildete Zusammenwirkungsfläche aufweist für eine kraftübertragende Zusammenwirkung des Hydraulikkolbens (24) mit der Einwirkungsfläche (18), wobei zufolge einer Geometrie der Einwirkungsfläche (18) die Kolbenkraft in eine abweichende Presskraft (F) umsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einwirkungsfläche (18) so ausgebildet ist, dass zugeordnet einer größeren Öffnungsweite (a) der Schwenkbacke (12, 13) bei Erreichen der maximalen Kolbenkraft eine höhere Presskraft (F) und zugeordnet jeder gegenüber der größeren Öffnungsweite (a) geringeren Öffnungsweite (a) der Schwenkbacke (12, 13) bei Erreichen der maximalen Kolbenkraft eine gegenüber der höheren Presskraft (F) geringere Presskraft (F) wirksam ist.
Presswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugteil (33) als ein tangential in Bezug auf einen Schwenkkreis (S), durch dessen Mittelpunkt die Schwenkachse (y) verläuft, gerichteter Dorn (34) ausgebildet ist.
Presswerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (34) als Stufendorn ausgebildet ist.
Presswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Schwenkbacken (12, 13) vorgesehen sind.
Presswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Schwenkbacke (13) eine Aufnahme (32) ausgebildet ist.
Presswerkzeug nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schwenkbacke (12, 13) ein Werkzeugteil (33, 38) aufweist.
Presswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Werkzeugteile (33, 38) eine Mehrzahl von in Richtung der Schwenkachse (y) hintereinander angeordneten Rippen (39, 40) aufweist und die Rippen (39, 40) der Werkzeugteile (33, 38) im Zuge einer Verpressung ineinanderfahren.
Presswerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (39, 40) eines Werkzeugteiles (33, 38) in erste (41) und zweite Rippen (42) unterteilt sind, die in Richtung der Schwenkachse (y) versetzt zueinander angeordnet sind.
Presswerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Rippen (39) bezogen auf eine zwischen den Werkzeugteilen (33, 38) verbleibende, im Wesentlichen in Richtung der Schwenkachse (y) rechteckig erscheinende Pressöffnung (48) eine erste, im Wesentlichen geradlinig verlaufende Randkante (41) der Pressöffnung (48) bilden und die zweiten Rippen (40) eine zu der ersten Randkante (41) im Wesentlichen rechtwinklig verlaufende zweite Randkante (42).
Presswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugteil (33, 38) an der Schwenkbacke (12, 13) beweglich angebracht ist.
Presswerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugteil (33, 38) an der Schwenkbacke (12, 13) schwenkbeweglich angebracht ist.