用于電導體的扭絞裝置的制作方法

本發(fā)明涉及根據權利要求1前序部分的用于電導體的扭絞裝置，及其根據權利要求13前序部分的方法。

背景技術：

wo2013068990a1中公開了一種用于在扭絞裝置中扭絞電導體或光導體(例如線材、電纜、電纜束、波導等)的方法，該扭絞裝置具有兩個可反向旋轉的扭絞頭。導體在扭絞頭之間被相繼牽拉到扭絞裝置中，并且扭絞頭之間的距離隨著扭絞過程的進行而減小，優(yōu)選地作為扭絞頭的轉(revolution)數的函數，以補償被扭絞導體在扭絞繼續(xù)時的整體縮短。有利的變體提供了在扭絞過程的第一階段逐漸增加扭絞頭的旋轉速度并且接著在扭絞過程的第二階段逐漸降低速度，或者還單獨地增加和減少扭絞頭的旋轉速度，或者根據可編程速度分布對其進行扭絞。

與這種方法相關的重要問題包括單根導體的縱向可變性、因機器中的導體傳輸所引起的公差、溫度波動和導體外徑的公差。扭絞的質量還取決于扭絞時沿導體軸線所施加的力。當在自動化加工中進行扭絞時，向導體施加與縮短分布相對應的恒力是極其困難的。這種對縮短分布的算術(理論)確定必須單獨對每次扭絞進行適配，以排除擾動變量。

這也適用于旨在調節(jié)縮短分布的裝置，諸如ep1032095b1中所公開的裝置。導體在兩側被夾持在合適位置，力傳感器被施加在固定夾具上。扭絞轉子可移動地安裝并且在導體的縮短部分上行進，以盡可能接近地與導體的實際縮短同步，其中通過考慮所測量的力來調節(jié)扭絞轉子的位置。在固定位置的導體端子處計算張力，并且據此調節(jié)扭絞電機的進給路徑。該解決方案需要非?？斓男盘柼幚怼＜词谷绱耍υ诳刂七^程中也以一預定值波動，并且由于過程是極其動態(tài)的，所以反應肯定會延遲，故非常難以對誤差進行補償。幾乎不可能維持精確的張力，并且這也可能導致高的剔除(reject)率。這特別適用于對短導體進行扭絞，因為它們幾乎沒有任何的軸向阻尼效應；必須施加極大的努力來進行控制。

另一組機器，即“半自動化導體扭絞器”，在導體區(qū)域中工作以抵抗永久力，該永久力通常被氣動地施加。由于縮短路徑較長，所以質量監(jiān)測只有在投入大量資金的情況下方可進行。該問題對于手動處理不是特別重要，這是由于操作者在生產中看到每根導體并且因此能夠相當有效地檢測故障。

在絞合(stranding)中也出現了與上述類似的問題。因此，例如de19631770a1中公開了一種手動地夾持制備導體的絞合機。通過在固定于扭絞頭中的導體端處開始旋轉兩根導體并且同時通過受控的扭絞梭過程來絞合這兩根導體，使得扭絞梭與扭絞頭之間的距離隨著過程的繼續(xù)而變大。在該過程中，位于扭絞梭與扭絞頭之間的導體部分被扭絞。文件de19631770a1還描述了扭絞夾具安裝件如何被布置成可借助于向前運動裝置(例如，具有反壓控制的氣壓缸)沿線性引導件移動。具有氣壓缸和反壓控制的該向前運動裝置安裝在具有扭絞夾具安裝件的扭絞頭下方，沿著通過扭絞所產生的整個縮短路徑行進。

技術實現要素：

因此，本發(fā)明的目的在于設計一種這樣的扭絞裝置，其能夠容易地監(jiān)測高度動態(tài)的并且因諸如材料公差之類的干擾因素故也很難調節(jié)的扭絞過程，能夠使過程自動化，同時盡可能地保持拉伸強度不變并且提供扭絞導體的直接質量控制的能力，其中，可以避免導體處的負載峰值。本發(fā)明的另一個目的在于用于制造具有所述優(yōu)點的扭絞導體的方法。

以上目的通過獨立權利要求1的特征和獨立權利要求13的特征來解決。附圖和從屬權利要求中闡明了有利的進展。

出發(fā)點在于具有至少一個扭絞頭和夾持裝置的裝置，該扭絞頭能夠由電機動力驅動以繞旋轉軸線相對于基座旋轉，該夾持裝置用于導體的離該扭絞頭最遠的端部，其中，扭絞頭能夠沿其旋轉軸線的方向朝夾持裝置移動。夾持裝置可以是例如固定位置，即非旋轉導體夾具。扭絞頭的機動化(motorised)移動性可以通過任何形式的動力，例如電動機、基于氣動或液壓的流體電機等來實現。

為了解決所述問題，這種類型的裝置，其特征在于，扭絞頭安裝在第一自動和機動化的可移動長度補償滑架上，其中，夾持裝置安裝在行進補償滑架上，該行進補償滑架能夠沿基本上平行于扭絞頭的旋轉軸線的方向朝長度補償滑架移動，并且可以經由力產生元件對該行進補償滑架施加基本上平行于該旋轉軸線作用的力。

在這種情況下，優(yōu)選地設置：另一扭絞頭作為夾持裝置安裝在行進補償滑座上，該另一扭絞頭能夠繞與第一扭絞頭共用的旋轉軸線相對于第一扭絞頭在相反方向上旋轉。

根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例，行進補償滑架能夠被動地發(fā)生位移并且承受借助于預緊元件所施加的、遠離第一扭絞頭指向的力。以這種方式，在扭絞過程期間移動的元件的整個位移范圍內向導體施加張力，從而改善扭絞過程及其質量。

在這種情況下，預緊元件的預緊力至少在長度補償滑架的驅動單元的激活開始之前是可調節(jié)的，并且優(yōu)選地在整個扭絞過程中保持恒定。以這種方式，可以在扭絞期間在整個位移范圍內施加恒定的張力。因此，在扭絞期間對與材料相關的公差進行補償，因為可軸向移動的夾持裝置根據恒定的張力適應了其軸向保持位置。

根據有利的實施例，通過經由受控的壓力控制閥連接到壓力源的液壓缸，優(yōu)選氣壓缸，實現了預緊元件的簡單且容易調節(jié)的結構。

根據本發(fā)明的另一可選特征在于，液壓缸的活塞桿和/或行進補償滑架分別配備有或耦合有位移傳感器，該位移傳感器連接到用于計算和評估行進補償滑架的行進分布的評估單元。例如，可以監(jiān)測活塞桿和滑架的位置，其對應于夾持裝置的保持位置。由于夾持裝置在扭絞過程期間的軸向移動非常小，通常為大約40mm的量級，因此可以在“正?！钡墓顑容p松地監(jiān)測扭絞過程。該正常扭絞過程以外的故障和錯誤導致了監(jiān)測公差裕度的偏離。因此，可以實現扭絞過程的質量控制。除了位移傳感器之外，還可以想到啟動器，并且只要滑架在可允許的監(jiān)測公差范圍內發(fā)生位移，啟動器就被阻尼。

除了暴露于恒定的預緊力以對扭絞過程期間的不同軸向路徑進行補償的預緊元件之外，根據本發(fā)明的另一實施例，力補償滑架可以配備有力測量傳感器和作為力產生元件的機動化驅動單元。在這種情況下，行進補償滑架承受依據力測量傳感器的信號的、遠離第一扭絞頭指向的力。如果需要時，可變力至少在扭絞過程期間經由驅動單元來施加。

在這種情況下，夾持裝置的行進分布(盡管現在是可主動界定的)也可以被納入以用于扭絞過程的質量控制。為此目的，根據本發(fā)明，驅動單元或用于力補償滑架的控制裝置連接到用于計算和評估力補償滑架的行進分布的評估單元。

根據本發(fā)明的另一實施例，用于長度補償滑架的驅動單元能夠經由可編程的控制器而激活，以主要朝向夾持裝置行進針對每根導體、導體類型和/或扭絞參數所規(guī)定的行進分布，并且其中，行進補償滑架的最大可能位移路徑通過優(yōu)選可調節(jié)的限位擋塊保持得比長度補償滑架的最大可能位移路徑短。扭絞過程具有如下效果：根據與所執(zhí)行的扭絞轉數對應的拋物線函數來縮短扭絞導體的長度。扭絞過程中的變量例如是導體直徑、導體材料、導體長度、扭絞轉數(向前并且然后向后以減小張力)、扭絞過程中的張力和因扭絞的作用所要獲得的扭絞節(jié)距長度。因此，扭絞過程中的長度縮短可以依據上述變量以數學方式描述，并且可以存儲為文件(“公式”)。最初在針對每個導體橫截面的初步測試中計算這些公式的基礎數據。在已被發(fā)現之后，基礎數據可接著用作為以數學方式導出其他導體長度的基礎。從理論上講，只要沒有諸如材料公差之類的干擾因素妨礙這種情況，根據公式的導體對的軸向拉伸強度就將保持基本上恒定。然而，對這些公差的補償可以通過夾持裝置上的恒定保持力來確保，該夾持裝置具有比扭絞本身所需的小得多的軸向位移。

為了不僅能夠使過程自動化，而且能夠盡可能地監(jiān)測扭絞過程，優(yōu)選地至少長度補償滑架的驅動單元連接到控制單元，在該控制單元中，存儲了針對導體和扭絞參數的每種組合的行進分布以致動長度補償滑架的驅動單元。

在這種情況下，有利地設置：在控制單元中執(zhí)行程序，該程序查詢評估單元和/或位移傳感器，并且依據所計算出的行進補償滑架的行進分布生成質量評定和/或適應長度補償滑架的行進分布，必要時，將其存儲在控制單元中以作為用于導體和扭絞參數的這種組合的新行進分布，和/或利用錯誤的消息取消扭絞過程。

扭絞過程的監(jiān)測也可以用于自動地適應扭絞過程的參數。用于此的理想裝置是這樣的裝置，其特征在于，在控制單元中執(zhí)行程序，并且該程序以使得由位移傳感器所傳遞的數值落在規(guī)定范圍內的方式控制長度補償滑架，并且基于所計算出的行進補償滑架的行進分布生成質量評定和/或適應長度補償滑架的行進分布，必要時，將其存儲在控制單元中以作為用于導體和扭絞參數的這種組合的新行進分布，和/或利用錯誤的消息取消扭絞過程。

為了解決引言中所述的問題，也可以采用一種適于扭絞電導體的方法。這種方法的基本步驟包括以下步驟：

將第一導體切割成一定尺寸并將其傳輸到可主動移位的扭絞頭和相對定位的可移位夾持裝置，

通過至少使扭絞頭遠離夾持裝置移動來將導體夾持在扭絞頭與夾持裝置之間，

激活扭絞頭，使其繞平行于被夾持的導體的旋轉軸線旋轉，同時根據規(guī)定的行進分布使扭絞頭朝夾持裝置移動。

根據本發(fā)明，這種方法的特征在于以下步驟：

至少在扭絞過程期間向至少夾持裝置施加遠離扭絞頭的力，必要時，該力具有不同大小，以及

確定和評估用于可移動夾持裝置的行進或力分布。

以下步驟優(yōu)選提供為進一步的任選步驟：

在將導體夾持到合適位置之后并且在實際的扭絞過程之前，開始扭絞頭遠離夾持裝置的機動化位移，直到夾持裝置已經移動了預定的行進距離或預定的力，

測量或至少間接地確定導體由扭絞頭隨后占用了位置的長度的特性值，

利用將與第一導體一起進行扭絞的第二導體或任何另外的導體重復上述步驟，其中，用于將第二導體或任何另外的導體切割成一定長度的校正值由測量值或特性值來確定。

根據本發(fā)明的方法的另一變體，其特征在于，扭絞頭針對每種導體類型和/或扭絞參數朝向夾持裝置完成預編程的行進分布，同時夾持裝置在通過縮短扭絞導體所產生的力的作用下克服力產生元件的作用朝扭絞頭移動。

實際扭絞過程的有利制備可以通過本發(fā)明的變體來進行，其中，在實際扭絞過程開始之前，將待扭絞導體松弛地夾持，在此之后，在初始松弛扭絞之后，通過移動扭絞頭使導體達到所需的張力，直到夾持裝置已經移動了最大行進路徑的大約一半，其中夾持裝置承受遠離扭絞頭的力。

有利地，扭絞過程的質量監(jiān)測特別是在自動加工流程的情況中當在扭絞期間對夾持裝置的行進分布進行評估時是可行的，其中，監(jiān)測優(yōu)選地覆蓋超過行進路徑和關聯旋轉的預定極限，使得能夠表示在需要時實現超過極限值的事件與旋轉的具體關聯的監(jiān)測范圍。

在根據本發(fā)明的一個變體中，優(yōu)選地可以設置，扭絞頭的行進分布根據夾持裝置的行進分布優(yōu)選地適應于可界定數量的、具有相同種類的導體和扭絞參數的扭絞過程。

附圖說明

下面的描述將揭示本發(fā)明的其它優(yōu)點、特征和特性，其中參考附圖描述本發(fā)明的幾個示例性實施例。在權利要求和說明書中所描述的特征以單獨自身或以任意組合都對本發(fā)明至關重要。

附圖標記列表和權利要求的技術內容及附圖一樣是本公開內容的一部分。附圖以邏輯的、相互關聯的次序描述。相同的附圖標記表示相同的部件，具有不同附標的附圖標記表示功能上等同或類似的部件。

在圖中：

圖1是根據本發(fā)明的具有兩個扭絞頭的示例性扭絞裝置的示意性側視圖，

圖2是圖1的扭絞裝置組件在完全縮回位置的放大單獨表示，其中該扭絞裝置組件具有用于路徑補償的可移動夾持裝置，

圖3是圖1的組件位于完全伸展位置的放大單獨表示，

圖4示出了用于致動夾持裝置的預緊元件的氣動回路圖的示例。

具體實施方式

圖1所示的、在扭絞過程期間對理論長度縮短進行補償的扭絞裝置具有扭絞頭1。待扭絞導體對3通過第二扭絞頭5保持在與扭絞頭1相對的那側上的合適位置，其中，兩個扭絞頭1、5可以繞共同的旋轉軸線在相反方向上旋轉。也可以設置非旋轉夾持裝置來代替第二扭絞頭5。作為變體，也可以設置非旋轉夾持裝置來代替第一扭絞頭1，在這種情況下，第二扭絞頭5發(fā)生旋轉。原則上，如果扭絞頭1、5和夾持裝置，特別是其夾持機構被相應地設計，也可以設想三根或更多根導體的扭絞。

在導體對3已經傳輸到扭絞頭1、5后，導體首先布置為彼此平行，并且其端部被夾持到扭絞頭1、5的夾持器中。一旦扭絞過程開始，兩根導體至少在扭絞頭1的作用下彼此纏繞，其中，軸向張力在扭絞期間應當盡可能地保持恒定。然而，引入可依據扭絞過程的進行發(fā)生變化的張力可能是有益的。扭絞過程具有縮短被扭絞導體3的在扭絞頭1、5之間的長度的效果。縮短根據依據扭絞旋轉的拋物線函數來發(fā)生。該量級所需的扭絞轉數大約等于被扭絞導體3(根據附圖/量級)的長度除以節(jié)距長度。此外，必須預期約40％的過度扭絞，該過度扭絞隨后必須被解扭。

扭絞過程中的長度縮短可以借助于扭絞過程中的變量(例如，導體直徑、導體材料、導體長度、扭絞轉數(向前然后向后以減小張力)、扭絞期間的張力和因扭絞的作用所要獲得的扭絞節(jié)距長度等)來以數學方式得以描述。用于這些變量的特定配置的扭絞過程的參數可以存儲為文件(“公式”)。首先在針對每個導體橫截面的初步測試中計算用于這些公式的基礎數據。在已被找出之后，基礎數據可接著用作為以數學方式導出其他導體長度的基礎。

在扭絞過程中通過將第一扭絞頭1安裝在長度補償滑架2上進行理論長度縮短，該長度補償滑架可在扭絞期間根據所需的公式主動地移動，并且優(yōu)選地可基于扭絞旋轉經由可編程的伺服驅動單元移動，以便對待扭絞導體3在扭絞過程期間的縮短進行補償。理論上，導體對3中的軸向張力應當保持基本上恒定，如大多數扭絞過程也期望的。然而，用于扭絞的可變張力分布也可基于合適的公式來編程。

第二扭絞頭5或者也是非旋轉夾持裝置安裝在另一個線性滑架(即行進補償滑架4)上，該行進補償滑架可以承受經由可調節(jié)的預緊元件所施加的可控預緊力，該預緊力沿與第一扭絞頭1相反且與扭絞頭1、5共同的旋轉軸線平行的方向作用?；?優(yōu)選經受恒定的張力，該張力尤其與滑架位置無關。在扭絞期間經由扭絞頭1作用在導體3上的張力對應于作用在行進補償滑架4上的張力。

如果由于過程中的材料公差，例如被扭絞導體的縮短尺寸與長度補償滑架在行進分布中所編程的并在扭絞器1上所行進的參考路徑不完全匹配，則行進補償滑架4應該在扭絞頭5上對該路徑差進行補償。張力保持不變。

預緊元件可以例如由氣壓缸6構成，該氣壓缸的工作區(qū)域受到了可控的且不受活塞位置影響的恒定壓力。以這種方式，可以通過行進補償滑架4的均衡效應向在長度補償滑架2的整個行進范圍的扭絞操作中待扭絞的導體對3施加界定的張力，其中該張力例如在兩個滑架2、4的整個行進范圍內恒定。如圖4所示的示例性氣動回路中所示的，用于供應缸6的氣動壓力借助于可編程的壓力調節(jié)閥(優(yōu)選地，5/2向閥44)從用戶界面來調節(jié)。氣動系統(tǒng)總體上包括壓縮空氣源41、位于壓縮空氣源與壓縮空氣存儲器42之間的電動氣動調節(jié)器43、以及閥44的出口上的兩個消聲器47。柱塞45阻斷從閥44到缸6的平行路徑。缸6在一側被供給有氣動壓力，使得活塞桿上存在的張力在活塞的整個行進范圍內也持續(xù)存在。由于此時可軸向移動的扭絞頭2的軸向保持位置適應了與恒定張力相一致，所以在扭絞期間對因材料所產生的公差進行補償這是。

可替代地，還可以改變氣動壓力，并且可以因此改變作為扭絞旋轉函數的、作用在導體3上的張力，使得例如較低的張力在扭絞過程開始時施加，并且逐漸增加。根據所編程的分布來操作缸6的氣動壓力以及預緊力的替代實施例也是可能的。這也適用于隨后的解扭過程。

公差所要進行補償的扭絞縮短僅需要安裝在扭絞頭5下方的行進補償滑架4的相對較短的行進路徑，特別是與用于第一扭絞頭1的長度補償滑架2的行進路徑相比，通常為大約40mm的量級。這也可以通過比較圖2和圖3來看出。如果活塞桿、滑架4和扭絞頭5的位置，即扭絞頭保持位置由路徑傳感器7監(jiān)測，則可以非常有效地監(jiān)測“正常公差”內的扭絞過程。該正常扭絞過程外的故障和錯誤導致了監(jiān)測公差裕度的偏離。這也可以由評估單元來檢測、處理和顯示。從而，還可以觸發(fā)進一步的動作，即扭絞過程的取消、導體對因故障的剔除等，從而實現了監(jiān)測和質量控制功能。有利地，優(yōu)選地由可調節(jié)極限8a、8b所界定的、行進補償滑架4的最大可能行進路徑保持得比長度補償滑架2的最大行進路徑8短。

因此，根據本發(fā)明，扭絞過程分為兩個運動。在導體3已被松弛地夾持在兩個扭絞頭1、5中之后，導體3立即或在松弛的初始扭絞之后通過伺服動力長度補償處于張力下，直到扭絞頭5或布置為與扭絞頭1相對的另一夾持裝置已經到達行進補償滑架的可能行進路徑的大約一半。然后，氣壓缸6對導體3施加調節(jié)過的恒力。然后，開始扭絞，并且扭絞頭1的長度補償根據規(guī)定的行進分布來進行，其中，扭絞頭1執(zhí)行算術計算的平衡路徑，以反映正被扭絞的導體3的縮短。

第二夾持裝置，在這種情況下是第二扭絞頭5，在引導件上朝向第一扭絞頭1行進(在某些條件下它也可以遠離扭絞頭1行進)，其中，行進路徑由在扭絞期間在預緊元件6處所預設的、用于夾持導體3的力來確定。扭絞頭5和支撐它的行進補償滑架4僅對與理想的被編程的導體縮短路徑的小偏差進行補償。

位移傳感器7或任何其它換能器連同第二扭絞頭5一起在扭絞期間檢測其行進分布，并且在評估單元中計算導體縮短的偏差。為了質量監(jiān)測，記錄和評估用于導體3的扭絞的扭絞頭5的行進分布。以這種方式，在整個操作中可以檢測到故障扭絞，并且也可以進行統(tǒng)計評估。

還可以優(yōu)化加工過程。為此，隨后，在考慮到扭絞頭5在類似導體3的第一次扭絞期間的補償路徑和類似的扭絞參數的步驟中，對扭絞頭1的長度補償的行進分布進行控制。

根據本發(fā)明的針對上述示例性目的所解釋的裝置和方法的其它優(yōu)點：

能夠在自動化過程中以完全恒定的張力監(jiān)測扭絞。

測試/監(jiān)測所完成的扭絞長度

監(jiān)測因扭絞所產生的縮短以作為質量特征

非常靈敏地激活長度校正防止導體中的負載峰值

通過自動扭絞過程中絕對一致的張力提高扭絞質量

可在自動化扭絞過程中編程張力分布，其中張力在扭絞過程進行時和/或在隨后的解扭期間與扭絞旋轉相關

改善對不正確扭絞所進行的檢測

導體在扭絞期間不會軸向過載。

測試/監(jiān)測解扭的導體長度

本發(fā)明的變體提供了行進補償滑架4或任何類似的操作配置能夠自動地計算用于第一扭絞頭1的行進分布。行進分布通常遵循拋物線函數。如果已知用于拋物線的初始范圍的實際值，則可以由此計算整個拋物線。

根據本發(fā)明，將待扭絞的兩根或甚至三根或更多根導體3切割成一定尺寸并將其夾持在扭絞頭1、5之間。為此目的，優(yōu)選地經由圖形用戶界面預先指定導體的長度，使得長度補償滑架2能夠定位。然后，在行進補償滑架4的壓力調節(jié)閥44處設定作用在導體3上的期望張力。典型值約為50n的量級。接著，移回滑架1，直到扭絞頭5的滑架4被夾持導體3拉入可氣動地調節(jié)的行進范圍內。

然后，以緩慢的扭絞頭1或扭絞頭1、5的旋轉速度開始扭絞操作并繼續(xù)，直到滑架4到達其行進路徑的端部。同時，經由滑架4的位移傳感器7檢測行進路徑與旋轉的相關性。以這種方式，收集實際數據以用于行進式分布拋物線的開始。根據該數據，可以計算包括漸進式行進分布的拋物線。以這種方式，用于扭絞頭1和長度補償滑架2的行進分布是可編程的。所計算的行進分布以相對較小的實際數據集為基礎，因此必要時必須校正后續(xù)所有扭絞操作的偏差。可借助于行進補償滑架4的行進傳感器7來確定必要的校正，并且為了校正行進分布拋物線可包括必要的校正。

本發(fā)明的另一有利應用在于使用行進補償滑架4對已被逐個切割成一定長度的兩根以上單個導體3的實際長度進行自動比較測量，以確保完全相同長度的待扭絞導體3存在于扭絞區(qū)域中。

在第一導體已借助于導體回縮機構被切割成一定長度并且被傳輸到兩個扭絞頭1、5中的夾持器之后，長度補償滑架2遠離相對的夾持裝置移動，直到導體3被張緊，并且然后，行進補償滑架4發(fā)生移動，使得它的預設張力軸向作用在單根導體3上。然后，長度補償滑架2進一步移動到行進補償滑架4的界定基準點，該界定基準點由來自行進傳感器7或固定換能器的數值界定為基準點。接著，在該點(其由來自伺服電機的解析數據確定)處存儲長度補償滑架2所到達的行進點。

然后，長度補償滑架2縮回到其起始位置，其中，軸向作用在導體3上的張力也減小到零，并且行進補償滑架4返回到其起始位置，并且被測量的導體可從扭絞頭1、5中移除或彈出。

然后，對第二導體3執(zhí)行相同的程序。通過比較長度補償滑架2的用于第一導體和第二導體以及可能的其它單根導體3的行進點位置，可以計算兩個導體之間的長度差。該差分尺寸現在可用于校正切割導體3長度的操作。