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Technisches Umfeld
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdrillen von Leitungen,
die ein Gestell mit gegenüberliegenden Halterungen zur
klemmenden Aufnahme der zu verdrillenden Leitungen umfasst, so dass sich
zwischen den Halterungen eine Verdrillstrecke bildet, wobei die
eine Halterung an dem Gestell durch einen Antrieb rotierend antreibbar
ist und wobei die zweite, gegenüberliegende Halterung an
dem Gestell an einem Schlitten verfahrbar angeordnet ist.
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Stand der Technik
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In
vielen technischen Bereichen werden zur Erfüllung bestehender
Vorschriften bezüglich der Vermeidung von elektrischen,
magnetischen oder elektromagnetischen Störfeldern verdrillte,
auch konfektionierte Leitungen benötigt, beispielsweise
zur Herstellung von Kabelbäumen für den Fahrzeugbau und
für den Hausgerätebau. Somit werden an die Herstellung
von verdrillten, konfektionierten Leitungen hohe Anforderungen auch
bezüglich der Einhaltung von Toleranzen gestellt. Zur Herstellung
derart verdrillter Leitungen bedient man sich einer Vorrichtung,
die im Wesentlichen aus einem Gestell besteht, an dem zwei gegenüberstehende
Halterungen angeordnet sind, mit denen die zu verdrillenden Leitungen mit
ihren Enden eingespannt werden, so dass sich der zu verdrillende
Bereich der vorher auf Länge geschnittenen und ggf. mit
Steckverbindern versehenen Leitungen zwischen diesen beiden Halterungen erstreckt.
Eine der Halterungen ist dabei als rotierende Halterung ausgebildet,
während die andere, gegenüberliegende Halterung
gegen eine frei einstellbare Kraft verschiebbar auf einem Schlitten
gelagert ist. Um den Verdrillvorgang vorzunehmen wird der Abstand
zwischen den beiden Halterungen durch Verfahren der nicht rotierenden
verfahrbare Halterung so weit vergrößert, dass
sich die Leitungen straff gespannt zwischen den Halterungen erstrecken. Dann
wird die rotierbare Halterung in Drehung versetzt, so dass die Leitungen
verdrillt werden. Durch die beim Verdrillvorgang entstehende Verkürzung des
Leitungsstranges wird die verfahrbare Halterung in Richtung der
rotierenden Halterung gezogen, so dass es zu keinen Überspannungen
oder Rissen bei den zu verdrillenden Leitungen kommt.
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So
ist gemäß der
DE OS 196 49 759 ein Verfahren zum Herstellen
von verdrillten, konfektionierten Leitungen sowie die dazu ausgebildete
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bekannt. Diese
nach dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung ist derart ausgelegt,
dass sie ein automatisiertes Verdrillen von konfektionierten Leitungen
ermöglicht, wobei dieses mittels einer klemmenden Halterung, die
ausschließlich motorisch betätigt ist, erfolgen kann.
Es ist jedoch auch gefordert, nicht konfektionierte Leitungen entsprechend
manuell zu verspannen, um kleinere Stückmengen vorhalten
zu können. Um Letzteres rationell und kostengünstig
durchzuführen, wird in diesem Zusammenhang auf die
DE 298 21 664 verwiesen,
die eine Vorrichtung beschreibt, mittels der man zur manuellen Einspannung der
Leitungen dies mit einem Klemmhebel löst, der die Leitungen
gegen einen Anschlag presst. Diese Ausbildung ermöglicht
insbesondere ein schnelles und sicheres Verdrillen von zwei Leitungen.
Denn aufgrund der Klemmhalterung wird bei dieser Ausführungsform
einerseits ein sicheres Einspannen der Leitungen gewährleistet,
wobei andererseits die Leitungen derart eingeklemmt werden, dass
der Klemmhebel die Leitungen gegen einen Anschlag presst. Der Klemmhebel
selbst erfasst somit sicher die zu verdrillenden Leitungen infolge
einer Presskraft, die die Leitungsenden für eine Weiterverarbeitung
beschädigungsfrei erfasst.
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Als
nachteilig bei dieser aus dem Stand der Technik bekannten, letztgenannten
Druckschrift wird es angesehen, dass zwar die Möglichkeit
besteht, eine saubere Verdrillung von zwei Leitungsenden mit dieser
manuell zu bedienenden Vorrichtung vorzunehmen. Will man aber beispielsweise
drei Leitungen ineinander verdrillen und diese mit dem Klemmhebel einspannen, so
ist es nahezu unmöglich die Leitungen ohne Knotenbildung
zu verdrillen. Dies ist unter den bereits oben beschriebenen Anforderungen
an verdrillte Leitungen gänzlich zu vermeiden.
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Aufgabe
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Der
Erfindung stellt sich somit das Problem, eine auch manuell bedienbare
Vorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist mindestens zwei
Leitungen derart zu verdrillen, dass sie den gestellten Anforderungen
auch bezüglich der Einhaltung von Toleranzgrenzen gerecht
wird.
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Lösung
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Erfindungsgemäß wird
dieses Problem durch den Hauptanspruch gelöst; vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß der
Erfindung wird zum Verdrillen von wenigstens zwei Leitungen vorgeschlagen,
dass bei der erfindungsgemäßen Vorrichtungen die
Halterungen so ausgebildet sind, dass die Leitungen jeweils im Endbereich
der zu verdrillenden Länge auf einem Kreis oder Teilkreis
geführt werden, wobei zumindest eine der Halterungen je
eine mit einem Längenausgleichssystem versehene einzelne
Klemmung für jede Leitung aufweist. Wenn die Leitungen unter
Zugspannung gesetzt werden, ergibt sich aufgrund dieser Ausbildung
im Verdrillbereich auch dann eine zumindest annähernd gleiche
Vorspannung und bzgl. der Rotationsachse gleiche Lage der zu verdrillenden
Leitungen, wenn die einzelnen Leitungen beim Einspannen nicht exakt
gleich lang eingespannt wurden und/oder die Leitungen unterschiedliche
Eigenschaften haben. Beim Einleiten der Rotation ergibt sich so über
die gesamte Verdrillstrecke eine saubere und kontrollierte Verdrillung
der Leitungen zueinander, so dass sich saubere Windungen ohne Knoten
bilden. Denn durch die definierte Positionierung der Einzelleitungen
in Verbindung mit dem Längenausgleich ergeben sich für
alle Leitungen weitestgehend gleiche Verdrillparameter, wodurch
ein kontrolliertes gleichmäßiges Verdrillbild über
die gesamte Verdrillstrecke entsteht.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung besteht hierbei eine der Halterungen
aus separat ausgebildeten spannbaren Klemmzangen, die auf einem
Teilkreis oder einem Kreis verteilt angeordnet und um einen gewissen
Bereich in Längsrichtung der eingespannten Leitung verschiebbar
sind, wobei die Klemmzangen untereinander durch ein Längenausgleichssystem
verbunden sind. Das Längenausgleichssystem verbindet die
Klemmzangen derart miteinander, daß die Summe der Längenausgleichsbewegungen
aller Klemmzangen bezogen auf eine Neutrallage gleich Null ist.
Beim Einleiten der Zugspannung, die auf eine der Halterungen aufgebracht
wird, ergibt sich so eine gleiche Vorspannkraft für jede
der zu verdrillenden Leitungen. Bei einer möglichen Ausgestaltung
des Längenausgleichssystems verbindet ein Seilzug alle Klemmzangen
miteinander. Bei einer anderen Ausgestaltung ist jeder Klemmzange
eine Kolben-Zylindereinheit zugeordnet, wobei diejenigen Zylinderkammern,
die bei Aufbringen der Zugspannung unter Druck stehen, miteinander
in Verbindung stehen.
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Denkbar
ist auch eine Ausgestaltung, bei der das Längenausgleichssystem
sowohl die Zugspannung aufbringt als auch die beim Verdrillvorgang
entstehende Verkürzung des Leitungsstranges auffängt. In
diesem Fall kann der Spannzylinder, der auf die gesamte Halterung
wirkt, entfallen. Ein derart kombiniertes Vorspannungs-Längenausgleichssystem
ist beispielsweise zu realisieren, wenn jeder Klemmzange eine Kolben-Zylindereinheit
mit großem Hub für den Längenausgleich
zugeordnet wird und der Druck in der jeweiligen für die
Vorspannung zuständigen Zylinderkammer durch ein Druckbegrenzungssystem auf
einen Wert begrenzt wird, der der gewünschten Vorspannkraft
entspricht. Dabei ist es sowohl möglich, alle Leitungen
mit der gleichen Vorpannung zu verdrillen, als auch jeder Leitung
durch unterschiedliche Drücke in den Zylinderkammern eine
eigene Vorspannung zuzuordnen. Dieses kann sinnvoll sein, wenn Leitungen
mit unterschiedlichen Eigenschaften miteinander zu verdrillen sind.
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In
Fällen, wo nur ein geringer Ausgleichshub erforderlich
ist und die Vorspannkraft nur in einem geringen Bereich eingestellt
werden muß, ist für den Längenausgleich
auch eine federnde Aufhängung der Klemmzangen denkbar.
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Die
spannbaren Klemmzangen sind radial bezogen auf die Rotationsachse
angeordnet. Vor die Klemmzangen kann zusätzlich koaxial
zur Rotationsachse eine Scheibe vorgeschaltet werden, wobei an der
Scheibe Aussparungen, insbesondere in Form von Nuten am Scheibenrand
für die Leitungen angeordnet sind. Diese Scheibe kann einerseits
die Positionierung der Leitung im Verdrillbereich verbessern und
gleichzeitig für die Einstellung des nicht zu verdrillenden
Leitungsbereiches dienen.
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Eine
der Halterungen, bevorzugt die rotierbare, kann auch so ausgebildet
sein, dass alle zu verdrillenden Leitungen mit einem einzigen Klemmelement
gehalten werden. Die Positionierung im Verdrillbereich auf einem
Kreis bzw. Teilkreis erfolgt dann in der schon beschriebenen Weise
mit einer Scheibe.
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Es
versteht sich nun von selbst, dass das jeweilige Leitungsende zunächst
in die Klemmzange eingefügt wird, wobei dann der Leitungsmantel
in die jeweilige Nut an der Scheibe eingelegt wird. Dies geschieht
auf beiden Seiten. Danach wird die gesamte Halterung auf Zugspannung
gebracht, so dass hier die einzelnen Leitungsstränge eine
bzgl. der Rotationsachse gleiche Lage einnehmen. Es versteht sich weiter
von selbst, dass bei der Verdrillung von drei Leitungen die Nuten
an der Scheibe vorzugsweise jeweils um 120° Grad versetzt
angeordnet sind. Will man beispielsweise mit der Vorrichtung vier
Leitungen verdrillen, wären hier die Einteilungen der am Rand
vorgesehenen Aufnahmenuten jeweils um 90° Grad versetzt
anzuordnen.
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Eine
andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die spannbaren
Klemmzangen in Reihe nebeneinander angeordnet sind, wobei dann dieser
derart ausgeführten Anordnung der Klemmzangen entsprechend
die Kreis- oder Teilkreisscheibe vorgeschaltet wird.
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In
Weiterbildung der Erfindung sind hierbei die Klemmzangen in einem
Gehäuse angeordnet, wobei außerhalb des Gehäuses
Bedienelemente zur Betätigung der Klemmzangen vorgesehen
sind. Die einzelne Klemmzange besteht aus einer feststehenden Backe
und einer schwenkbar gelagerten Klemmbacke, die jeweils über
das am Gehäuse vorgesehene Betätigungselement
betätigt werden kann.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen
rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher
beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß der
Erfindung;
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2 eine
perspektivische Einzeldarstellung der Halterung mit einzeln spannbaren
Klemmzangen, Längenausgleichssystem und Teilkreisscheibe, wobei
diese Halterung hier beispielsweise am Schlitten angeordnet ist;
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3 eine
weitere perspektivische Darstellung der Halterung mit Spannzange
zum gemeinsamen Klemmen aller Leitungen sowie mit einer Teilkreisscheibe,
wobei diese Halterung hier beispielsweise als rotierende Halterung
vorgesehen ist;
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4 eine
Prinzipskizze der Halterung nach 2 mit einem
fluidischen Längenausgleichssystem; und
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5 eine
weitere Ausführungsform der Halterung nach 2 mit
einem mechanischen Längenausgleichssystem unter Verwendung
eines Seilzuges.
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Ausführungsbeispiele
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Die 1 zeigt
in der perspektivischen Darstellung eine Vorrichtung 1 zum
Verdrillen von Leitungen. Die dort abgebildete Vorrichtung 1 ist
insbesondere zur Verarbeitung von Leitungssträngen bestimmt,
die zur Verdrillung manuell in die Vorrichtung 1 eingelegt
bzw. eingespannt werden. Hierbei besteht die Vorrichtung 1 im
Wesentlichen aus einem Gestell 2, an dem gegenüberliegend
Halterungen 3 und 4 zur klemmenden Aufnahme der
zu verdrillenden Leitungen 5.1, 5.2, 5.3,
wie diese in den 2 und 3 dargestellt
sind, angeordnet sind. Zwischen den beiden Halterungen 3 und 4 wird
eine Verdrillstrecke gebildet, innerhalb der dann die Leitungen 5.1, 5.2, 5.3 zu
Windungen verdrillt werden, wie dies in den 2 und 3 angedeutet
wird. Wie aus der 1 zu erkennen ist, ist dabei
eine der Halterungen 3 an dem Gestell 2 durch
einen Antrieb, der in dem Gehäuse 6 untergebracht
ist, rotierend antreibbar. Die zweite Halterung 4, die
gegenüberliegend an dem Gestell 2 angeordnet ist,
ist an einem Schlitten 7 an der Schiene 8 des
Gestells 2 verfahrbar angeordnet. Dabei wird der Schlitten 7 mit
der daran angeordneten Halterung 4 durch einen mit dem Gestell 2 verbundenen
Spannzylinder 25 so unter Vorspannung gehalten, dass sich
der Schlitten 7 auf die gegenüberliegende Halterung 3 zubewegen kann,
wenn sich die Leitungen 5.1, 5.2, 5.3 beim
Verdrillvorgang ineinander verschlingen und sich dadurch der verdrillte
Bereich der Leitungen 5.1, 5.2, 5.3 verkürzt.
Um nun insbesondere eine knotenfreie und exakte Verdrillung der
Leitungen 5.1, 5.2, 5.3 zu gewährleisten,
werden die freien Enden 9 der Leitungen 5.1, 5.2, 5.3 jeweils
unter Zugspannung auf einem Kreis oder Teilkreis 10 verteilt
an den Halterungen 3 und 4 angeordnet, wobei eine
der Halterungen, hier die Halterung 4, mit dem Schlitten 7 auf
Zugspannung gehalten wird, so dass es zu einer zumindest nahezu
gleichen Ausrichtung der Leitungen 5.1, 5.2, 5.3 bzgl.
der Rotationsachse 29 kommt, bevor die Verdrillung durch
die Rotation der Halterung 3 erfolgt.
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Wie
aus der 2 zu erkennen ist, besteht die
Halterung 4 aus einem Grundkörper 30,
der mit der Befestigung 13 am Schlitten 7 befestigt
ist. Die separat ausgebildeten spannbaren Klemmzangen 11.1, 11.2, 11.3 sind
in Führungsnuten 31 des Grundkörpers 30 parallel
zur Längsachse der eingespannten Leitungsenden verschiebbar
gelagert. Wie aus der Figur weiter zu erkennen ist, wirkt dabei
jede einzelne Klemmzange 11.1, 11.2, 11.3 mit
einem Längenausgleichselement 12.1, 12.2, 12.3 zusammen,
wodurch die Verbindung zwischen den Klemmzangen 11.1, 11.2, 11.3 und
dem Grundkörper 30 hergestellt wird. Die Längenausgleichselemente 12.1, 12.2, 12.3 sind
hier als Kolbenzylinder-Anordnung ausgebildet, wie dies als Prinzip
in der 4 dargestellt ist. Die Längenausgleichselemente 12.1, 12.2, 12.3 können auch
aus einem Seilzug bestehen, wie dieses in der 5 dargestellt
ist. Möglich ist auch jede andere Ausgestaltung, die unterschiedliche
Leitungslängen im Verdrillbereich kompensiert. Bei eingeschränkten Anforderungen
an den Ausgleichsweg ist ferner ein Längenausgleichssystem
denkbar, bei dem die einzelnen Klemmzangen 11.1, 11.2, 11.3 mit
federnden Elementen mit der Halterung 4 verbunden sind.
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Wie
aus der 2 zu erkennen ist, ist vor den
spannbaren Klemmzangen 11.1, 11.2, 11.3 koaxial
zur Rotationsachse 29 eine Scheibe 14 angeordnet,
die am Scheibenrand Aufnahmenuten 15 für die Leitungen 5.1, 5.2, 5.3 aufweist.
Die Scheibe 14 wird hierbei bzgl. der Rotationsachse 29 längsverschiebbar
mittels eines Stellelementes 16 am Grundkörper 30 befestigt.
Durch die Verschiebbarkeit der Scheibe 14 kann die Länge
des nicht verdrillten Bereiches der Leitungen 5.1, 5.2, 5.3 eingestellt
werden. Ferner verbessert die Scheibe 14 die Positionierung
der Leitungen 5.1, 5.2, 5.3 auf einem
Teilkreis 10. Denkbar ist auch eine Ausführung
der Halterung 4 ohne diese Scheibe, da die Leitungen 5.1, 5.2, 5.3 in
diesem Fall schon durch die Anordnung der Klemmzangen 11.1, 11.2, 11.3 auf
einem Teilkreis 10 positioniert sind. Dabei kann insbesondere
die Halterung 4 an dem Schlitten 7 derart ausgestaltet
sein, wie dies in der 2 dargestellt ist. 3 zeigt
eine mögliche Ausgestaltung der gegenüberliegenden
Halterung 3. Sie umfasst hier beispielsweise eine Spannzange 17,
die die Enden 9 gemeinsam ergreift, wobei ebenfalls eine Scheibe 18 vorgesehen
ist, die Ausspa rungen 19 zur Aufnahme der jeweiligen Ummantelung
der einzelnen Leitungen 5.1, 5.2, 5.3 aufweist.
Auch hier kann die Scheibe 18 verstellbar angeordnet sein,
wie dies aufgrund der Zapfeneinrichtung 20 dargestellt
ist, an der die Scheibe 18 mit einer Feststellvorrichtung 21 entsprechend
variierbar gehalten wird. Die Spannzange 17 als solches
besteht hierbei aus zwei Klemmbacken 22 und 23,
die die Enden 9 gemeinsam erfassen und diese zwischen sich
einklemmen. Dabei ist ein einstellbarer Anschlag 24 vorgesehen, welcher
das korrekte Einlegen der Leitungen 5.1, 5.2, 5.3 erleichtert.
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Nach
einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, kann beispielsweise
auch vorgesehen werden, dass die spannbaren Klemmzangen 11.1, 11.2, 11.3 in
Reihe nebeneinander angeordnet sind. Diese Anordnung entspricht
in etwa der in den 4 und 5 dargestellten
Anordnungen.
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Die 4 und 5 stellen
den prinzipiellen Aufbau einer Halterung dar, die aus separaten Klemmzangen 11.1, 11.2, 11.3,
dem Längenausgleichssystem 12.1, 12.2, 12.3,
der Teilscheibe 10 und dem Vorspannzylinder 25 besteht.
Dabei zeigt 4 einmal die Ausführungsform
mit einem Längenausgleichssystem, das durch eine Kolben-Zylindereinheit
gebildet wird. Bei der Ausführungsform nach 5,
wird das Längenausgleichssystem durch eine flaschenzugartige
Verbindung der Klemmzangen 11.1, 11.2, 11.3 gebildet.
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Bei
der gemäß der 2 dargestellten
Halterung 4 sind die Klemmzangen 11.1, 11.2, 11.3 in
einem Gehäuse angeordnet, wobei außerhalb des
Gehäuses Betätigungselemente 26 zur Betätigung
der Klemmzangen 11.1, 11.2, 11.3 vorgesehen
sind. Die einzelne Klemmzange 11.1, 11.2 bzw. 11.3 besteht hierbei
aus einer feststehenden Backe 27 und einer schwenkbar gelagerten
Klemmbacke 28. Es versteht sich nun von selbst, dass in
Handhabung der Vorrichtung 1 zunächst für
drei abgelängte Leitungen 5.1, 5.2, und 5.3 nach
Einlegen in die Aussparungen 15, die Leitungsenden 9 in
den Klemmzangen 11.1, 11.2, 11.3 eingespannt
werden. Entsprechendes erfolgt auch bei Halterung 3, wobei
hier die Leitungsenden 9 ebenfalls zunächst in die
Aussparungen 19 der Scheiben 18 eingefügt
werden, bevor sie dann mit der Spannzange 17 eingespannt
werden. Dabei ist immer mit gewissen, wenn auch geringen, Längenunterschieden
zwischen den Leitungen 5.1, 5.2, 5.3 im
Bereich zwischen den Halterungen 3 und 4 zu rechnen.
Danach wird die Halterung 4 mittels Spannzylinder 25 verfahren,
so dass die Leitungen 5.1, 5.2, 5.3 unter
Zugspannung gesetzt werden. Beim Aufbringen der Zugspannung gleichen
die den einzelnen Klemmzangen 11.1, 11.2, 11.3 zugeordneten
Längenausgleichselemente 12.1, 12.2, 12.3 die
Längenunterschiede zwischen den Leitungen 5.1, 5.2, 5.3 aus, so
dass alle Leitungen 5.1, 5.2, 5.3 unter
nahezu gleicher Vorspannung stehen. Dadurch ergibt sich eine quasi
gleiche Lage der Leitungen 5.1, 5.2, 5.3 bezogen
auf die Rotationsachse 29, bevor dann die Rotation beginnt.
Infolge der Rotation wird sich dann eine kontrollierte Verdrillung
der drei Leitungen 5.1, 5.2, 5.3 ergeben,
was eine Knotenbildung während des Verdrillvorganges unterbindet,
weil jede der drei Leitungen 5.1, 5.2, 5.3 zumindest
nahezu gleichen Verdrillparametern unterliegt.
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Das
beschriebene Beispiel für drei Leitungen lässt
sich ebenfalls erweitern auf vier oder fünf Leitungen bzw.
sechs Leitungen, wobei hier entsprechend die Halterungen auszurichten
sind bzw. die Aufnahmenuten an den Scheiben entsprechend einzuteilen
sind.
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Gestell
- 3
- Halterung
- 4
- Halterung
- 5
- Leitung 5.1, 5.2, 5.3
- 6
- Gehäuse
- 7
- Schlitten
- 8
- Schiene
- 9
- freie
Enden
- 10
- Kreis
oder Teilkreis
- 11
- Klemmzange 11.1, 11.2, 11.3
- 12
- Längenausgleichselement 12.1, 12.2, 12.3
- 13
- Befestigung
- 14
- Scheibe/Halterung 4
- 15
- Aussparungen
- 16
- Stellelement
- 17
- Spannzange
- 18
- Scheibe/Halterung 3
- 19
- Aussparungen
- 20
- Zapfeneinrichtung
- 21
- Feststelleinrichtung
- 22
- Backe
- 23
- Backe
- 24
- Anschlag
- 25
- Spannzylinder
- 26
- Betätigungselement
für Backe 28
- 27
- Backe
feststehend
- 28
- Backe
schwenkbar
- 29
- Rotationsachse
- 30
- Grundkörper
- 31
- Führungsnuten
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19649759
A [0003]
- - DE 29821664 [0003]