EP3163586B1 - Twisting device for electrical lines - Google Patents

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EP3163586B1
EP3163586B1 EP15191926.3A EP15191926A EP3163586B1 EP 3163586 B1 EP3163586 B1 EP 3163586B1 EP 15191926 A EP15191926 A EP 15191926A EP 3163586 B1 EP3163586 B1 EP 3163586B1
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EP
European Patent Office
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twisting
travel
clamping
force
head
Prior art date
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EP15191926.3A
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Uwe Keil
Roland Kampmann
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Schleuniger Holding AG
Original Assignee
Schleuniger Holding AG
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Publication date
Application filed by Schleuniger Holding AG filed Critical Schleuniger Holding AG
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    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/02Stranding-up
    • H01B13/0271Alternate stranding processes
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/02Stranding-up
    • H01B13/0278Stranding machines comprising a transposing mechanism
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/02Stranding-up
    • H01B13/0207Details; Auxiliary devices

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Verdrillvorrichtung für elektrische Leitungen, gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren dafür, gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 13.The invention relates to a twisting device for electrical lines, according to the preamble of claim 1, and a method therefor, according to the preamble of claim 13.
  • In der WO2013068990A1 ist ein Verfahren zum Verdrillen von elektrischen oder optischen Leitungen, wie Drähten, Kabeln, Leitungsbündel, Lichtleitfasern, etc., in einer Verdrillvorrichtung mit zwei gegenläufig verdrehbaren Verdrillköpfen offenbart. Die Leitungen werden nacheinander in die Verdrillvorrichtung zwischen die Verdrillköpfe eingezogen und während des Verdrillvorganges wird der Abstand der Verdrillköpfe voneinander verringert, vorzugsweise in Abhängigkeit der Umdrehungen der Verdrillköpfe, um die Gesamtlängenverkürzung der verdrillten Leitungen beim Verdrillen auszugleichen. Vorteilhafte Varianten sehen vor, die Drehzahl der Verdrillköpfe während eines ersten Abschnittes des Verdrillvorganges sukzessive zu erhöhen und während eines zweiten Abschnittes des Verdrillvorganges sukzessive zu verringern oder auch die Drehzahlen der Verdrillköpfe separat zu erhöhen und zu verringern oder nach programmierbaren Drehzahlprofilen.In the WO2013068990A1 For example, there is disclosed a method for twisting electrical or optical lines, such as wires, cables, bundles of lines, optical fibers, etc., in a twisting device having two counter-rotating twisting heads. The wires are successively drawn into the twisting device between the twisting heads, and during the twisting operation, the pitch of the twisting heads is reduced from each other, preferably in response to the turns of the twisting heads, to compensate for the total length shortening of the twisted wires during twisting. Advantageous variants provide for gradually increasing the rotational speed of the twisting heads during a first portion of the twisting operation and for successively reducing them during a second portion of the twisting operation or for separately increasing and reducing the rotational speeds of the twisting heads or for programmable rotational speed profiles.
  • Bei derartigen Verfahren sind wesentliche Störgrößen die Längenschwankung der Einzelleitungen, Toleranzen durch Leitungsübergaben in der Maschine, Temperaturschwankungen und Toleranzen des Leitungsaußendurchmessers. Die Qualität der Verdrillung ist auch abhängig von der Kraft, die beim Verdrillen in der Leitungsachse aufgebracht wird. Die Leitungen beim Verdrillen entsprechend dem Verkürzungsprofil mit konstanter Kraft zu beaufschlagen, ist in einem automatisierten Prozess sehr anspruchsvoll. Eine rechnerische (theoretische) Bestimmung des Verkürzungsprofils muss bei jeder Verdrillung individuell angepasst werden, um die Störgrößen auszuschalten.In such methods, significant disturbances are the length fluctuation of the individual lines, tolerances due to cable changes in the machine, temperature fluctuations and tolerances of the cable outer diameter. The quality of the twist also depends on the force applied when twisting in the cable axis. Applying a constant force to the wires during twisting according to the shortening profile is very demanding in an automated process. An arithmetical (theoretical) determination of the shortening profile must be individually adjusted for each twist to eliminate the disturbance variables.
  • Dies gilt genauso bei einer Vorrichtung wie in der EP1032095B1 offenbart, wo eine Regelung des Verkürzungsprofils vorgesehen ist. Die Leitung ist beidseitig eingespannt, an einem festen Greifer ist ein Kraftsensor angebracht. Ein Verdrillrotor ist beweglich eingebaut und fährt die Verkürzung der Leitung möglichst synchron zur tatsächlichen Leitungsverkürzung ab, wobei seine Position unter Berücksichtigung der gemessenen Kraft geregelt wird. Die Zugkraft wird an der feststehenden Leitungsklemme ermittelt und davon abgeleitet der Vorschubweg des Verdrillmotors geregelt. Diese Lösung erfordert eine sehr schnelle Signal-Verarbeitung. Allerdings schwankt im Regelprozess die Kraft um einen voreingestellten Wert, wobei aufgrund des äusserst dynamischen Prozesses nur verzögert reagiert werden kann, so dass auf einen Fehler nur schwer geregelt werden kann. Das Einhalten einer exakten Zugkraft ist fast unmöglich, was auch hier zu einem hohen Anteil an Ausschuss führen kann. Dies gilt insbesondere bei kurzen zu verdrillenden Leitungen, die axial kaum dämpfend wirken; es wird ein äusserst hoher Regelaufwand benötigt.This applies equally to a device as in the EP1032095B1 discloses where a regulation of the shortening profile is provided. The cable is clamped on both sides, on a fixed gripper a force sensor is attached. A twisting rotor is movably installed and moves the shortening of the line as synchronously as possible to the actual line shortening, whereby its position is controlled taking into account the measured force. The tensile force is determined at the fixed terminal and derived derived from the feed path of the Verdrillmotors. This solution requires very fast signal processing. However, in the control process, the force fluctuates around a preset value, whereby due to the extremely dynamic process, it is only possible to respond with a delay, so that it is difficult to control an error. Maintaining an exact traction is almost impossible, which can also lead to a high percentage of rejects here. This applies in particular to short lines to be twisted, which have little damping effect axially; It is an extremely high standard effort required.
  • Eine andere Gruppe von Maschinen, die sogenannten halbautomatischen Leitungsverdriller, arbeiten im Bereich der Leitungsverkürzung gegen eine permanente Kraft, die typischerweise pneumatisch aufgebracht wird. Eine Qualitätsüberwachung wäre wegen der langen Wege des Verkürzens nur unter erheblichen Kostenaufwänden zu realisieren. Das Thema hat bei der manuellen Verarbeitung wenig Priorität, da der Bediener jede Leitung in der Produktion sieht und Fehler so relativ gut erkennen kann.Another group of machines, the so-called semi-automatic line twisters, work in the area of line shortening against a permanent force, which is typically applied pneumatically. A quality control would be because of the long ways of shortening to realize only at considerable expense. The topic has little priority in manual processing because the operator sees every line in the production and can thus detect errors relatively well.
  • Ähnliche Probleme wie oben erläutert treten auch beim Verseilen auf. So offenbart beispielsweise die DE19631770A1 eine Verseilmaschine, in der vorbereitete Leitungen manuell eingespannt werden. Das Verseilen der beiden Leitungen erfolgt durch Rotieren der beiden Leitungen beginnend an den im Verdrillkopf eingespannten Leitungsenden bei gleichzeitigem gesteuerten Verfahren eines Drillschiffes, so dass der Abstand zwischen Drillschiff und Verdrillkopf bei fortschreitendem Prozess größer wird. Verdrillt werden bei diesem Prozess die Leitungsabschnitte, die sich zwischen Drillschiff und Verdrillkopf befinden. In der DE19631770A1 wird auch beschrieben, dass die Verdrillspannaufnahmen mittels einer Vorschubeinrichtung, z.B. ein Pneumatikzylinder mit Gegendrucksteuerung, entlang der Linearführungen verfahrbar angeordnet sind. Diese Vorschubeinrichtung mit Pneumatikzylinder und Gegendrucksteuerung, montiert unter dem Verdrillkopf mit den Verdrillspannaufnahmen verfährt den gesamten Verkürzungsweg, der beim Verdrillen entsteht.Similar problems as explained above also occur during stranding. For example, the DE19631770A1 a stranding machine in which prepared lines are manually clamped. The stranding of the two lines takes place by rotating the two lines starting from the cable ends clamped in the twisting head with simultaneous controlled movement of a drillship so that the distance between the drillship and the twisting head increases as the process progresses. In this process, the pipe sections that are located between the drillship and the twisting head are twisted. In the DE19631770A1 is also described that the Verdrillspannaufnahmen are arranged movable by means of a feed device, such as a pneumatic cylinder with back pressure control, along the linear guides. This feed device with pneumatic cylinder and counter pressure control, mounted under the twisting head with the Verdrillspannaufnahmen moves the entire shortening path that arises during twisting.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, eine Verdrillvorrichtung derart auszubilden, dass damit der sehr dynamische und auch aufgrund von Störgrössen wie Materialtoleranzen nur schwer zu regelnde Verdrillprozess einfach zu überwachen ist, dass eine Prozessautomatisierung bei möglichst gleichbleibender Zugkraft ermöglicht ist, wobei Belastungsspitzen an den Leitungen vermieden werden können, und dass eine Möglichkeit zur unmittelbaren Qualitätskontrolle der verdrillten Leitungen geschaffen ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung war ein Verfahren zur Herstellung verdrillter Leitungen mit den genannten Vorteilen.The object of the present invention was therefore to design a twisting device such that the very dynamic and difficult to control due to disturbances such as material tolerances twisting process is easy to monitor that a process automation is possible with the same constant traction, with load peaks on the Lines can be avoided, and that a possibility for immediate quality control of the twisted lines is created. Another object of the invention was a method for producing twisted lines with the advantages mentioned.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 und des unabhängigen Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Figuren und in den abhängigen Patentansprüchen dargelegt.The object is solved by the features of independent claim 1 and independent claim 13. Advantageous developments are set forth in the figures and in the dependent claims.
  • Ausgangspunkt ist eine Vorrichtung mit zumindest einem relativ zu einer Basis um eine Drehachse motorisch verdrehbaren Verdrillkopf und einer Einspannvorrichtung für die dem Verdrillkopf gegenüberliegenden Enden der Leitungen, wobei der Verdrillkopf in Richtung seiner Drehachse auf die Einspannvorrichtung hin verfahrbar ist. Die Einspannvorrichtung kann beispielsweise eine feststehende, d.h. nicht rotierende Leitungsklemme sein. Die motorische Bewegbarkeit des Verdrillkopfes kann durch beliebige Antriebe bewerkstelligt werden, wie beispielsweise Elektromotoren, Fluidmotoren auf pneumatischer oder hyraulischer Basis, etc.The starting point is a device having at least one twisting head which can be rotated by a motor about a rotation axis and a clamping device for the ends of the lines opposite the twisting head, wherein the twisting head can be moved towards the clamping device in the direction of its axis of rotation. For example, the chuck may have a fixed, i. be non-rotating line clamp. The motor mobility of the twisting head can be accomplished by any drive, such as electric motors, fluid motors on pneumatic or hydraulic basis, etc.
  • Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist eine derartige Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrillkopf auf einem ersten, automatisch motorisch verfahrbaren Längenausgleichsschlitten sitzt, wobei die Einspannvorrichtung auf einem zum Längenausgleichsschlitten im Wesentlichen parallel zur Drehachse des Verdrillkopfes beweglichen Wegausgleichsschlitten sitzt, der über ein krafterzeugendes Element mit einer im Wesentlichen parallel zur Drehachse wirkenden Kraft beaufschlagbar ist.To solve the problem, such a device is characterized in that the twisting head is seated on a first, automatically motor-driven length compensating slide, wherein the clamping device is mounted on a Wegausgleichsschlitten to a length compensating slide substantially parallel to the axis of rotation of the twisting head, via a force-generating element with a Acting essentially parallel to the axis of rotation force can be acted upon.
  • Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass auf dem Wegausgleichsschlitten als Einspannvorrichtung ein weiterer Verdrillkopf sitzt, welcher um eine mit dem ersten Verdrillkopf gemeinsame Drehachse gegenläufig verdrehbar ist.Preferably, it is provided that a further twisting head is seated on the path compensating slide as a clamping device, which is rotatable in opposite directions about an axis of rotation common to the first twisting head.
  • Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Wegausgleichsschlitten passiv verfahrbar und ist durch ein Vorspannelement mit einer vom ersten Verdrillkopf weg weisenden Kraft beaufschlagt. Auf diese Weise wird über den gesamten Verfahrbereich der während des Verdrillprozesses bewegten Elemente eine Zugkraft auf die Leitungen aufgebracht, um dadurch den Verdrillprozess und dessen Qualität zu verbessern.According to a preferred embodiment of the invention, the path compensating slide is passively movable and is acted upon by a biasing element with a force away from the first twisting head. In this way, a tensile force is applied to the lines over the entire travel range of the elements moved during the twisting process, thereby improving the twisting process and its quality.
  • Bevorzugt ist dabei die Vorspannkraft des Vorspannelementes zumindest vor Beginn der Aktivierung des Antriebs des Längenausgleichsschlittens einstellbar und bleibt vorzugsweise während des Verdrillvorganges konstant. Auf diese Weise kann über den gesamten Verfahrbereich eine konstante Zugkraft beim Verdrillen aufgebracht werden. Materialbedingte Toleranzen werden damit beim Verdrillen kompensiert, indem die axial bewegliche Einspannvorrichtung entsprechend der konstanten Zugkraft ihre axiale Halteposition anpasst.Preferably, the biasing force of the biasing element is adjustable at least before the start of the activation of the drive of the length compensation slide and preferably remains constant during the twisting process. This way you can talk about the entire traversing range a constant tensile force when twisting be applied. Material-related tolerances are compensated during the twisting by the axially movable clamping device according to the constant tensile force adapts their axial holding position.
  • Bei einfacher und gut regelbarer Bauweise ist gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform das Vorspannelement ein über ein ansteuerbares Drucksteuerventil mit einer Druckquelle verbundener Fluidzylinder, vorzugsweise ein Pneumatikzylinder.In a simple and easily controlled design, the biasing element is connected via a controllable pressure control valve to a pressure source fluid cylinder, preferably a pneumatic cylinder according to an advantageous embodiment.
  • Ein weiteres optionales Merkmal gemäss der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die Kolbenstange des Fluidzylinders bzw. der Wegausgleichschlitten mit einem Wegmesssensor versehen oder gekoppelt ist, welcher mit einer Auswerteeinrichtung zur Ermittlung und Auswertung des Fahrprofils des Kraftausgleichsschlittens verbunden ist. Beispielsweise kann die Position der Kolbenstange bzw. des Schlittens überwacht werden, welche der Halteposition der Einspannvorrichtung entspricht. Aufgrund der geringen axialen Bewegungen der Einspannvorrichtung während des Verdrillvorganges, die typischerweise im Bereich von 40mm liegen, ist damit der Verdrillprozess innerhalb der "normalen" Toleranzen gut überwachbar. Störungen und Fehler außerhalb dieses normalen Verdrill-Prozesses führen dazu, dass der Überwachungs-Toleranzschlauch verlassen wird. Damit ist eine Qualitätskontrolle des Verdrillvorganges realisierbar. Anstelle des Wegmesssensors sind auch Initiatoren denkbar, die bedämpft sind, solange der Schlitten im zulässigen Überwachungs-Toleranzschlauch verfahren wird.Another optional feature according to the present invention resides in that the piston rod of the fluid cylinder or the path compensation slide is provided or coupled with a distance measuring sensor which is connected to an evaluation device for determining and evaluating the travel profile of the force compensation slide. For example, the position of the piston rod or the carriage can be monitored, which corresponds to the holding position of the clamping device. Due to the small axial movements of the clamping device during the twisting process, which are typically in the range of 40mm, so that the twisting process within the "normal" tolerances is well monitored. Faults and faults outside of this normal twisting process will cause the monitoring tolerance tube to leave. This quality control of the twisting process can be realized. Instead of Wegmesssensors also initiators are conceivable, which are damped as long as the carriage is moved in the allowable monitoring tolerance hose.
  • Anstelle eines Vorspannelementes, das zum Ausgleich von unterschiedlichen axialen Wegen während des Verdrillvorganges mit einer konstanten Vorspannkraft beaufschlagt ist, kann gemäss einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsform der Kraftausgleichsschlitten mit einem Kraftmesssensor und einem motorischen Antrieb als krafterzeugendes Element ausgestattet sein. Dabei ist der Kraftausgleichsschlitten in Abhängigkeit von den Signalen des Kraftmesssensors durch den Antrieb zumindest während des Verdrillvorganges mit einer vom ersten Verdrillkopf weg weisenden und allenfalls veränderlichen Kraft beaufschlagt.Instead of a biasing element, which is acted upon to compensate for different axial paths during the Verdrillvorganges with a constant biasing force, according to another inventive embodiment of the force balance slide with a force measuring sensor and a motor drive can be equipped as a force-generating element. In this case, the power compensation slide is acted upon in dependence on the signals of the force measuring sensor by the drive at least during the twisting operation with a direction away from the first twisting head and possibly variable force.
  • Für die Qualitätskontrolle des Verdrillvorganges kann in diesem Fall ebenfalls das - nun aber aktiv vorgebbare - Fahrprofil der Einspannvorrichtung herangezogen werden. Dazu ist erfindungsgemäss der Antrieb oder eine Steuereinrichtung des Kraftausgleichsschlittens für den Antrieb mit einer Auswerteeinrichtung zur Ermittlung und Auswertung des Fahrprofils des Kraftausgleichsschlittens verbunden.For the quality control of the twisting operation, the driving profile of the clamping device can also be used in this case - but now actively prescribable. For this purpose, according to the invention, the drive or a control device of the force compensation slide connected to the drive with an evaluation device for determining and evaluating the driving profile of the force balance slide.
  • Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Antrieb für den Längenausgleichsschlitten über eine programmierbare Steuerung aktivierbar ist, um ein für jede Leitung, Leitungsart und/oder Verdrillparameter vorgegebenes Fahrprofil überwiegend in Richtung auf die Einspannvorrichtung hin abzufahren, und wobei der maximal mögliche Verfahrweg des Wegausgleichsschlittens durch vorzugsweise einstellbare Anschläge geringer gehalten ist als der maximale Verfahrweg des Längenausgleichsschlittens. Durch den Verdrillprozess wird die Länge der verdrillten Leitung in Abhängigkeit von den Verdrillumdrehungen nach einer Parabel-Funktion verkürzt. Variable im Verdrillprozess sind z.B. Leitungsdurchmesser, Leitungsmaterial, Leitungslänge, Anzahl der Verdrillumdrehungen (vorwärts und anschließend rückwärts zum Entspannen), Zugkraft beim Verdrillen und Verdrillschlaglänge, die als Verdrillergebnis erzielt werden soll. Die Längen-Verkürzung im Verdrillprozess ist also mathematisch beschreibbar entsprechend der vorgenannten Variablen und kann als Datei (sog. Rezeptur) gespeichert werden. Die Basisdaten für diese Rezepturen werden in Vorversuchen für jeden Leitungsquerschnitt initial ermittelt. Von einmal ermittelten Basisdaten können die Daten für andere Leitungslängen mathematisch abgeleitet werden. Theoretisch würde die axiale Zugkraft in dem zu verdrillenden Leitungspaar entsprechend der Rezeptur weitgehend konstant bleiben, wenn dies nicht durch Störgrössen wie etwa Materialtoleranzen verhindert wäre. Der Ausgleich dieser Toleranzen durch eine konstante Haltekraft auf die Einspannvorrichtung ist jedoch durch eine viel geringere axiale Verschiebung möglich, als die Verdrillung an sich benötigt.According to a further embodiment of the invention, it is provided that a drive for the length compensating slide can be activated via a programmable controller in order to drive off a travel profile predetermined for each line, line type and / or twisting parameter predominantly in the direction of the clamping device, and the maximum possible travel path the Wegausgleichsschlittens by preferably adjustable stops is kept smaller than the maximum travel of the length compensation slide. Due to the twisting process, the length of the twisted wire is shortened depending on the twisting rotations after a parabolic function. Variables in the twisting process are e.g. Line diameter, line material, line length, number of twist rotations (forward and then backward for decompression), traction during twisting and twisting length, which is to be achieved as Verdrillergebnis. The length reduction in the twisting process is thus mathematically describable according to the aforementioned variables and can be stored as a file (so-called recipe). The basic data for these formulations are initially determined in preliminary tests for each line cross-section. Once basic data has been determined, the data for other line lengths can be derived mathematically. Theoretically, the axial tensile force in the pair of wires to be twisted would remain substantially constant according to the recipe, unless this was prevented by disturbances such as material tolerances. The compensation of these tolerances by a constant holding force on the jig, however, is possible by a much smaller axial displacement than the twist itself requires.
  • Um die möglichst weitgehend automatisierte Durchführung und auch Überwachung des Verdrillprozesses zu ermöglichen, ist bevorzugt zumindest der Antrieb des Längenausgleichsschlittens mit einer Steuereinheit verbunden, in der für jede Kombination von Leitungen und Verdrillparametern ein Fahrprofil zur Ansteuerung des Antriebs des Längenausgleichsschlittens abgelegt ist.In order to enable the largely automated implementation and monitoring of the twisting process, preferably at least the drive of the length compensating slide is connected to a control unit in which for each combination of lines and Verdrillparametern a driving profile for controlling the drive of the length compensation slide is stored.
  • Vorteilhafterweise ist dabei vorgesehen, dass in der Steuereinheit ein Ablauf implementiert ist, der die Auswerteeinrichtung und/oder den Wegmesssensor abfragt und abhängig vom ermittelten Fahrprofil des Wegausgleichsschlittens eine Qualitätsaussage generiert und/oder das Fahrprofil des Längenausgleichsschlittens adaptiert, allenfalls als neues Fahrprofil für diese Kombination von Leitungen und Verdrillparametern in der Steuereinheit hinterlegt, und/oder den Verdrillvorgang mit einer Fehlermeldung abbricht.Advantageously, it is provided that in the control unit, a sequence is implemented, which interrogates the evaluation and / or the Wegmesssensor and depending on the determined driving profile of Wegausgleichsschlittens generates a quality statement and / or adapted the driving profile of the length compensation slide, possibly as stored new driving profile for this combination of lines and Verdrillparametern in the control unit, and / or aborts the twisting operation with an error message.
  • Die Überwachung des Verdrillvorganges kann auch dazu genutzt werden, die Parameter des Verdrillvorganges automatisiert anzupassen. Dazu ist besonders vorteilhaft eine Vorrichtung geeignet, die dadurch gekennzeichnet ist, dass in der Steuereinheit ein Ablauf implementiert ist, der den Längenausgleichsschlitten derart steuert, dass die vom Wegmesssensor gelieferten Werte in einem vorgegebenen Bereich liegen, und abhängig vom ermittelten Fahrprofil des Wegausgleichsschlittens eine Qualitätsaussage generiert und/oder das Fahrprofil des Längenausgleichsschlittens adaptiert, allenfalls als neues Fahrprofil für diese Kombination von Leitungen und Verdrillparametern in der Steuereinheit hinterlegt, und/oder den Verdrillvorgang mit einer Fehlermeldung abbricht.The monitoring of the twisting process can also be used to automatically adjust the parameters of the twisting process. For this purpose, a device is particularly advantageous which is characterized in that a sequence is implemented in the control unit, which controls the length compensation slide such that the values supplied by the Wegmesssensor lie in a predetermined range, and generates a quality statement depending on the determined driving profile of Wegausgleichsschlittens and / or the driving profile of the length compensating carriage adapted, possibly deposited as a new driving profile for this combination of lines and Verdrillparametern in the control unit, and / or the Verdrillvorgang aborts with an error message.
  • Zur Lösung der eingangs gestellten Aufgabe kann auch ein Verfahren zum Verdrillen von elektrischen Leitungen angepasst werden. Die grundlegenden Schritte eines derartigen Verfahrens umfassen die Schritte:
    • Ablängen einer ersten Leitung und Übergabe an einen aktiv verfahrbaren Verdrillkopf und eine gegenüberliegende verschiebbare Einspannvorrichtung,
    • Spannen der Leitung zwischen Verdrillkopf und Einspannvorrichtung durch Verfahren zumindest des Verdrillkopfes weg von der Einspannvorrichtung,
    • Aktivieren des Verdrillkopfes zur Drehung um eine parallel zu den eingespannten Leitungen liegende Drehachse, unter gleichzeitigem Verfahren des Verdrillkopfes in Richtung der Einspannvorrichtung gemäss einem vorgegebenen Fahrprofil.
    To solve the problem set above, a method for twisting electrical lines can be adapted. The basic steps of such a process include the steps:
    • Cutting to length of a first line and transfer to an actively movable twisting head and an opposing displaceable clamping device,
    • Tensioning the line between the twisting head and the clamping device by moving at least the twisting head away from the clamping device,
    • Activation of the twisting head for rotation about an axis of rotation parallel to the clamped lines, with simultaneous movement of the twisting head in the direction of the clamping device according to a predetermined driving profile.
  • Ein derartiges Verfahren ist erfindungsgemäss gekennzeichnet durch folgende Schritte:
    • Beaufschlagung zumindest der Einspannvorrichtung mit einer vom Verdrillkopf weg gerichteten Kraft, allenfalls unterschiedlicher Stärke, zumindest während des Verdrillvorganges, und
    • Ermittlung und Auswertung eines Fahr- oder Kraftprofils für die verschiebbare Einspannvorrichtung.
    Such a method according to the invention is characterized by the following steps:
    • Actuation of at least the clamping device with a direction away from the twisting force, possibly different strength, at least during the twisting process, and
    • Determination and evaluation of a driving or force profile for the displaceable clamping device.
  • Bevorzugt sind als weitere optionale Schritte vorgesehen:
    • motorisch angetriebenes Verschieben des Verdrillkopfes weg von der Einspannvorrichtung nach Einspannen der Leitung und vor Beginn des eigentlichen Verdrillvorganges, solange bis die Einspannvorrichtung um einen vordefinierten Verfahrweg verschoben ist oder eine vordefinierte Kraft anliegt,
    • Messung oder zumindest mittelbare Bestimmung eines für die Länge der Leitung charakteristischen Wertes aus der dann eingenommenen Position des Verdrillkopfes,
    • Wiederholung der obigen Schritte mit einer zweiten oder jeder weiteren, zusammen mit der ersten Leitung zu verdrillenden Leitung, wobei aus den Messwerten oder charakteristischen Werten ein Korrekturwert für das Ablängen der zweiten oder jeder weiteren Leitung bestimmt wird.
    Preference is given as further optional steps:
    • motor-driven displacement of the twisting away from the jig after clamping the line and before the beginning of the actual twisting until the jig is moved by a predefined travel or a predefined force is applied,
    • Measurement or at least indirect determination of a characteristic of the length of the line value from the then assumed position of the twisting head,
    • Repeating the above steps with a second or each further line to be twisted together with the first line, wherein a correction value for the cutting of the second or each further line is determined from the measured values or characteristic values.
  • Eine weitere erfindungsgemässe Variante des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrillkopf ein für jede Leitungsart und/oder Verdrillparameter programmgesteuert vorgegebenes Fahrprofil in Richtung auf die Einspannvorrichtung hin abfährt, während diese durch die bei Verkürzung der verdrillten Leitungen bewirkte Kraft entgegen der Wirkung eines krafterzeugenden Elementes auf den Verdrillkopf hin verschoben wird.A further variant of the method according to the invention is characterized in that the twisting head moves away in a driving direction in the direction of the clamping device for each line type and / or twisting parameter, while the force caused by shortening the twisted lines counteracts the effect of a force-generating element the twisting head is shifted.
  • Eine vorteilhafte Vorbereitung des eigentlichen Verdrillvorganges ist möglich durch eine Erfindungsvariante, bei welcher vor Beginn des eigentlichen Verdrillvorganges die zu verdrillenden Leitungen locker eingespannt werden, wonach die Leitungen nach einer losen Anfangsverdrillung durch Verfahren des Verdrillkopfes auf Spannung gebracht werden, bis die Einspannvorrichtung etwa um die Hälfte des maximalen Verfahrwegs verschoben wurde, wobei die Einspannvorrichtung mit einer Kraft vom Verdrillkopf weg beaufschlagt wird.An advantageous preparation of the actual twisting process is possible by a variant of the invention in which before starting the actual twisting the lines to be twisted are loosely clamped, after which the lines are brought to a loose initial twisting by moving the twisting head to tension until the jig about half of the maximum travel has been shifted, wherein the clamping device is acted upon by a force away from the twisting head.
  • Eine Qualitätsüberwachung des Verdrillvorganges insbesondere bei automatisiertem Prozessablauf ist vorteilhaft dann möglich, wenn das Fahrprofil der Einspannvorrichtung während der Verdrillung ausgewertet wird, wobei vorzugsweise das Überschreiten einer vorgegebenen Grenze für den Verfahrweg und die zugeordnete Umdrehung überwacht wird, so dass ein Überwachungsschlauch darstellbar ist, der bei Bedarf eine detaillierte Zuordnung der Grenzwertüberschreitung in Zuordnung zur Umdrehung zulässt.Quality monitoring of the twisting process, in particular in the case of an automated process sequence, is advantageously possible if the driving profile of the clamping device is evaluated during the twisting operation, whereby the exceeding of a predetermined limit for the travel path and the associated revolution is preferably monitored, so that a monitoring hose can be displayed which is at Demand requires a detailed assignment of the limit violation in association with the revolution.
  • Vorzugsweise kann eine erfindungsgemässe Variante vorsehen, dass das Fahrprofil des Verdrillkopfes in Abhängigkeit vom Fahrprofil der Einspannvorrichtung adaptiert wird, vorzugsweise für eine vorgebbare Anzahl von Verdrillvorgängen mit gleichartigen Leitungen und Verdrillparametern.Preferably, a variant according to the invention can provide that the driving profile of the twisting head is adapted as a function of the driving profile of the clamping device, preferably for a predefinable number of twisting operations with similar lines and twisting parameters.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which with reference to the drawings embodiments of the invention are described. The features mentioned in the claims and in the description may each be essential to the invention individually or in any desired combination.
  • Die Bezugszeichenliste ist wie auch der technische Inhalt der Patentansprüche und Figuren Bestandteil der Offenbarung. Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bedeuten gleiche Bauteile, Bezugszeichen mit unterschiedlichen Indices geben funktionsgleiche oder ähnliche Bauteile an.The list of reference numerals as well as the technical content of the claims and figures are part of the disclosure. The figures are described coherently and comprehensively. The same reference symbols denote the same components, reference symbols with different indices indicate functionally identical or similar components.
  • Es zeigen dabei:
    • Fig. 1 beispielhaft eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemässen Verdrillvorrichtung mit zwei Verdrillköpfen,
    • Fig. 2 eine vergrösserte Einzeldarstellung der Baugruppe der Verdrillvorrichtung der Fig. 1 mit der zum Wegausgleich verschiebbaren Einspannvorrichtung in komplett zurückgefahrener Stellung,
    • Fig. 3 eine vergrösserte Einzeldarstellung der Baugruppe der Fig. 2 in komplett ausgefahrener Stellung, und
    • Fig. 4 ein Beispiel für einen pneumatischen Schaltplan für die Ansteuerung des Vorspannelementes für die Einspannvorrichtung.
    It shows:
    • Fig. 1 by way of example a schematic side view of a twisting device according to the invention with two twisting heads,
    • Fig. 2 an enlarged detail of the assembly of the twisting the Fig. 1 with the clamping device displaceable for path compensation in completely retracted position,
    • Fig. 3 an enlarged detail of the assembly of Fig. 2 in fully extended position, and
    • Fig. 4 an example of a pneumatic circuit diagram for the control of the biasing member for the jig.
  • Die in Fig. 1 dargestellte Verdrillvorrichtung mit Ausgleich der theoretischen Längenverkürzung beim Verdrillprozess weist einen Verdrillkopf 1 auf. Auf der dem Verdrillkopf 1 gegenüberliegenden Seite wird ein zu verdrillendes Leitungspaar 3 durch einen zweiten Verdrillkopf 5 gehalten, wobei die beiden Verdrillköpfe 1, 5 in entgegengesetztem Sinn um eine gemeinsame Drehachse in Drehung versetzt werden können. Anstelle des zweiten Verdrillkopfes 5 kann auch eine nicht-rotative Einspannvorrichtung vorgesehen sein. Die nicht-rotative Einspannvorrichtung kann als Variante auch anstelle des ersten Verdrillkopfes 1 vorgesehen sein, wobei dann der zweite Verdrillkopf 5 in Drehung versetzt wird. Prinzipiell ist auch das Verdrillen von drei oder mehr Leitungen denkbar, wenn die Verdrillköpfe 1, 5 bzw. die Einspannvorrichtung, insbesondere deren Einspannmechanismen, entsprechend ausgelegt sind.In the Fig. 1 shown twisting device with compensation of the theoretical length reduction in the twisting process has a twisting 1 on. On the opposite side of the twisting head 1, a pair of wires 3 to be twisted is held by a second twisting head 5, wherein the two twisting heads 1, 5 can be rotated in the opposite sense about a common axis of rotation. Instead of the second twisting head 5, a non-rotary clamping device may also be provided. The non-rotary clamping device can be provided as a variant and instead of the first twisting head 1, in which case the second twisting 5 is rotated. In principle, the twisting of three or more lines is also conceivable if the twisting heads 1, 5 or the clamping device, in particular their clamping mechanisms, are designed accordingly.
  • Nach Übergeben des Leitungspaares 3 an die Verdrillköpfe 1, 5 sind die Leitungen zunächst nebeneinander parallel angeordnet und an den Enden in den Greifern der Verdrillköpfe 1, 5 eingespannt. Sobald der Verdrillprozess gestartet wird, werden die beiden Leitungen durch die Wirkung zumindest des Verdrillkopfes 1 umeinander verdrillt, wobei die axiale Zugkraft beim Verdrillen konstant sein sollte. Eventuell ist aber auch eine variable Zugkraft in Abhängigkeit vom fortschreitenden Verdrillprozess sinnvoll. Durch den Verdrillprozess wird die Länge der verdrillten Leitung 3 zwischen den Verdrillköpfen 1, 5 verkürzt. Die Verkürzung erfolgt in Abhängigkeit von den Verdrillumdrehungen nach einer Parabel-Funktion. Die Anzahl der für den Verdrillauftrag erforderlichen Verdrillumdrehungen ist annäherungsweise gleich der Länge der verdrillten Leitung 3 (It. Zeichnung/Auftrag) geteilt durch Schlaglänge. Zusätzlich müssen beispielsweise ca. 40% Überdrillung gerechnet werden, die dann wieder zurück zu drillen sind.After passing the line pair 3 to the twisting heads 1, 5, the lines are initially arranged side by side in parallel and clamped at the ends in the grippers of the twisting heads 1, 5. Once the twisting process starts, the two will Lines by the action of at least the twisting head 1 twisted around each other, wherein the axial tensile force should be constant during twisting. However, a variable tensile force depending on the progressive twisting process may also make sense. By the twisting process, the length of the twisted wire 3 between the twisting heads 1, 5 is shortened. Shortening takes place as a function of the twist rotations after a parabolic function. The number of twist rotations required for the twist application is approximately equal to the length of the twisted pipe 3 (plot / job) divided by lay length. In addition, for example, about 40% of overdrive must be expected, which then have to be drilled back.
  • Die Längen-Verkürzung im Verdrillprozess ist mathematisch mit Hilfe der Variablen im Verdrillprozess (z.B. Leitungsdurchmesser, Leitungsmaterial, Leitungslänge, Anzahl der Verdrillumdrehungen (vorwärts und anschließend rückwärts zum Entspannen), Zugkraft beim Verdrillen und Verdrillschlaglänge, die als Verdrillergebnis erzielt werden soll, etc) beschreibbar. Die Parameter des Verdrillprozesses für eine bestimmte Konfiguration dieser Variablen kann als Datei (sog. "Rezeptur") gespeichert werden. Die Basisdaten für diese Rezepturen werden in Vorversuchen für jeden Leitungsquerschnitt initial ermittelt. Von einmal ermittelten Basisdaten können die Daten für andere Leitungslängen mathematisch abgeleitet werden.The length reduction in the twisting process can be described mathematically using the variables in the twisting process (eg line diameter, line material, line length, number of twist rotations (forward and backwards for decompression), traction during twisting and twisting length to be achieved as twisting result, etc.) , The parameters of the twisting process for a specific configuration of these variables can be saved as a file (so-called "recipe"). The basic data for these formulations are initially determined in preliminary tests for each line cross-section. Once basic data has been determined, the data for other line lengths can be derived mathematically.
  • Die theoretische Längen-Verkürzung wird beim Verdrillprozess umgesetzt, indem der erste Verdrillkopf 1 auf einem Längenausgleichsschlitten 2 sitzt, der über einen programmierbaren Servoantrieb entsprechend der erforderlichen Rezeptur beim Verdrillen aktiv und vorzugsweise entsprechend den Verdrillumdrehungen verfahren werden kann und damit die Verkürzung der zu verdrillenden Leitungen 3 beim Verdrillprozess kompensiert. Theoretisch müsste dabei die axiale Zugkraft in dem zu verdrillenden Leitungspaar 3 weitgehend konstant bleiben, wie dies auch für die meisten Verdrillprozesse erwünscht ist. Über die geeignete Rezeptur könnte aber auch ein über die Verdrillung variabler Zugkraftverlauf programmiert werden.The theoretical length reduction is implemented in the twisting process by the first twisting head 1 sitting on a length compensating slide 2, which can be actively moved by a programmable servo drive according to the required recipe during twisting and preferably according to the Verdrillumdrehungen and thus the shortening of the lines to be twisted third compensated during the twisting process. Theoretically, the axial tensile force in the cable pair 3 to be twisted would have to remain substantially constant, as is desirable for most twisting processes. On the basis of the appropriate recipe, however, a variable traction force profile could also be programmed via the twisting.
  • Der zweite Verdrillkopf 5 - bzw. auch jede nicht-rotative Einspannvorrichtung - sitzt auf einem weiteren Linearschlitten, einem Wegausgleichsschlitten 4, der von einem einstellbaren Vorspannelement mit einer einstellbaren Vorspannkraft beaufschlagbar ist, welche Kraft in einer dem ersten Verdrillkopf 1 entgegengesetzten und parallel zur gemeinsamen Drehachse der Verdrillköpfe 1, 5 orientierten Richtung wirkt. Vorzugsweise wird der Schlitten 4 mit einer konstanten und vor allem unabhängig von der Schlittenposition konstanten Zugkraft beaufschlagt. Die beim Verdrillen auf die Leitungen 3 über den Verdrillkopf 1 beaufschlagte axiale Zugkraft entspricht der am Wegausgleichsschlitten 4 wirkenden Zugkraft.The second twisting 5 - or any non-rotary clamping device - sitting on another linear slide, a Wegausgleichsschlitten 4, which is acted upon by an adjustable biasing member with an adjustable biasing force, which force in a first twisting head 1 opposite and parallel to the common Rotary axis of the twisting heads 1, 5 oriented direction acts. Preferably, the carriage 4 is subjected to a constant and above all independent of the carriage position constant tensile force. The applied during the twisting on the lines 3 via the twisting head 1 axial tensile force corresponds to the force acting on the path equalizing slide 4 traction.
  • Wenn bedingt durch z.B. Material-Toleranzen im Prozeß das Verkürzungsmaß der verdrillten Leitung nicht exakt dem gemäß Fahrprofil programmierten und verfahrenen Soll-Weg des Längenausgleichsschlittens unter Verdriller 1 entspricht, soll der Wegausgleichsschlitten 4 unter dem Verdrillkopf 5 diesen Differenzweg ausgleichen. Die Zugkraft bleibt dieselbe.When conditioned by e.g. Material tolerances in the process the shortening of the twisted wire not exactly the programmed according to driving profile and moved target path of the length compensation slide under Verdriller 1, the path compensating slide 4 under the twisting 5 compensate for this difference. The traction remains the same.
  • Als Vorspannelement kann beispielsweise ein Pneumatikzylinder 6 zum Einsatz kommen, dessen einer Arbeitsraum mit einstellbarem und unabhängig von der Kolbenstellung konstantem Druck beaufschlagt ist. Auf diese Weise kann über den gesamten Verfahrbereich des Längenausgleichsschlittens 2 durch die ausgleichende Wirkung des Wegausgleichsschlittens 4 eine definierte Zugkraft, beispielsweise konstant über den gesamten Verfahrbereich beider Schlitten 2, 4 auf das zu verdrillende Leitungspaar 3 beim Verdrillen aufgebracht werden. Der Pneumatikdruck zur Versorgung des Zylinders 6 wird - wie dies in Fig. 4 in einem beispielhaften Pneumatikschaltplan dargestellt istmittels eines programmierbaren Druckregelventils, vorzugsweise eines 5/2-Wegeventils 44 per Benutzeroberfläche eingestellt. Das Pneumatiksystem umfasst insgesamt die Druckluftquelle 41, einen zwischen dieser und dem Druckluftspeicher 42 eingesetzten elektropneumatischen Regler 43, als auch zwei Schalldämpfer 47 an den Auslassöffnungen des Ventils 44. Ein Stopfen 45 verschliesst einen zum Zylinder 6 parallelen Pfad des Ventils 44. Der Pneumatikzylinder 6 wird mit dem Pneumatikdruck einseitig versorgt, so dass die an der Kolbenstange vorhandene Zugkraft über den gesamten Verfahrbereich des Kolbens konstant vorhanden ist. Materialbedingte Toleranzen werden dadurch beim Verdrillen kompensiert, indem der nun axial bewegliche Verdrillkopf 2 entsprechend der konstanten Zugkraft seine axiale Halteposition anpasst.As a biasing element, for example, a pneumatic cylinder 6 are used, a working space with adjustable and independent of the piston position constant pressure is applied. In this way, over the entire travel range of the length compensation carriage 2 by the compensating effect of Wegausgleichsschlittens 4 a defined tensile force, for example, over the entire travel range of both carriages 2, 4 are applied to the twisted pair of wires 3 during twisting. The pneumatic pressure to supply the cylinder 6 is - as in Fig. 4 shown in an exemplary pneumatic circuit diagram is set by means of a programmable pressure control valve, preferably a 5/2-way valve 44 by user interface. The pneumatic system comprises in total the compressed-air source 41, an electropneumatic regulator 43 inserted between the latter and the compressed-air accumulator 42, as well as two mufflers 47 at the outlet openings of the valve 44. A stopper 45 closes a path of the valve 44 parallel to the cylinder 6. The pneumatic cylinder 6 becomes supplied with the pneumatic pressure on one side, so that the existing on the piston rod traction over the entire travel range of the piston is constant. Material-related tolerances are compensated during the twisting by the now axially movable twisting head 2 according to the constant tensile force adapts its axial holding position.
  • Alternativ ist es auch möglich, in Zuordnung zu den Verdrillumdrehungen den Pneumatikdruck und damit die auf die Leitungen 3 wirkende Zugkraft zu variieren, so dass z.B. zu Beginn des Verdrillprozesses eine geringere Zugkraft wirkt, danach eine größere. Weiters sind alternative Ausführungsformen möglich, bei welchen der Pneumatikdruck und damit die Vorspannkraft des Zylinders 6 nach einem programmierten Profil gefahren wird. Das betrifft auch den anschliessenden Rückverdrillprozess.Alternatively, it is also possible to vary in association with the Verdrillumdrehungen the pneumatic pressure and thus acting on the lines 3 tensile force, so that, for example, at the beginning of the Verdrillprozesses a lower tensile force acts, then a larger. Furthermore, alternative embodiments are possible in which the Pneumatic pressure and thus the biasing force of the cylinder 6 is driven to a programmed profile. This also applies to the subsequent re-twisting process.
  • Die durch Toleranzen zu kompensierende Verdrill-Verkürzung erfordert nur einen relativ kurzen Verfahrweg des unter Verdrillkopf 5 montierten Wegausgleichsschlittens 4, insbesondere im Vergleich zum Verfahrweg des Längenausgleichsschlittens 2 für den ersten Verdrillkopf 1, typischerweise im Bereich von ca. 40 mm. Dies ist auch durch Vergleich der Fig. 2 und 3 zu erkennen. Wenn die Position der Kolbenstange, des Schlittens 4 bzw. des Verdrillkopfes 5, also die Verdrillkopf-Halteposition, mittels eines Wegsensors 7 überwacht wird, ist damit der Verdrillprozess innerhalb der "normalen" Toleranzen gut überwachbar. Störungen und Fehler außerhalb dieses normalen Verdrill-Prozesses führen dazu, dass der Überwachungs-Toleranzschlauch verlassen wird. Dies kann durch eine Auswerteeinheit detektiert, verarbeitet und angezeigt werden. Auch können weitere Aktionen - Abbrechen des Verdrillvorganges, Ausscheiden des Leiterpaares als fehlerhaft, etc. - davon ausgelöst werden, so das damit ein Monitoring bzw. eine Qualitätskontrolle realisierbar ist. Vorteilhafterweise ist der maximal mögliche Verfahrweg des Wegausgleichsschlittens 4 durch vorzugsweise einstellbare Anschläge 8a, 8b geringer gehalten als der maximale Verfahrweg 8 des Längenausgleichsschlittens 2.The twist reduction to be compensated for by tolerances requires only a relatively short travel of the path compensating slide 4 mounted below the twisting head 5, in particular in comparison to the travel of the length compensating slide 2 for the first twisting head 1, typically in the range of approximately 40 mm. This is also by comparing the FIGS. 2 and 3 to recognize. If the position of the piston rod, of the carriage 4 or of the twisting head 5, ie the twisting head holding position, is monitored by means of a displacement sensor 7, the twisting process can thus be monitored well within the "normal" tolerances. Faults and faults outside of this normal twisting process will cause the monitoring tolerance tube to leave. This can be detected, processed and displayed by an evaluation unit. Also, further actions - cancel the twisting operation, leaving the pair of conductors as faulty, etc. - be triggered by it, so that a monitoring or quality control can be realized. Advantageously, the maximum possible travel path of the path compensating slide 4 is kept smaller by preferably adjustable stops 8a, 8b than the maximum travel path 8 of the length compensating slide 2.
  • Gemäss der Erfindung wird der Verdrillprozess also in zwei Bewegungen aufgeteilt. Nachdem die Leitung 3 in beide Verdrillköpfe 1, 5 locker eingespannt wurde, wird die Leitung 3 sofort oder nach einer losen Anfangsverdrillung mit dem Längenausgleich servomotorisch auf Spannung gebracht, bis der Verdrillkopf 5 oder eine andere, dem Verdrillkopf 1 gegenüberliegende Einspannvorrichtung etwa die Mitte des möglichen Verfahrwegs des Wegausgleichschlittens erreicht hat. Der Pneumatikzylinder 6 beaufschlagt die Leitung 3 nun mit der eingestellten Kraft konstant. Dann wird die Verdrillung gestartet und vom Längenausgleich des Verdrillkopfes 1 mit einem vorgegebenen Fahrprofil abgefahren, wobei der Verdrillkopf 1 eine rechnerisch ermittelte Ausgleichsfahrt durchführt, um die Verkürzung der zu verdrillenden Leitungen 3 nachzuempfinden.According to the invention, the twisting process is thus divided into two movements. After the line 3 has been loosely clamped in both twist heads 1, 5, the line 3 is servomotorically brought to tension immediately or after a loose initial twisting with the length compensation until the twisting 5 or another, the twisting head 1 opposite jig about the middle of the possible Traversing the Wegausgleichschlittens has reached. The pneumatic cylinder 6 acts on the line 3 now with the set force constant. Then, the twisting is started and traversed by the length compensation of the twisting head 1 with a predetermined driving profile, wherein the twisting head 1 performs a computationally determined compensation ride to simulate the shortening of the lines to be twisted 3.
  • Die zweite Einspannvorrichtung, hier also der zweite Verdrillkopf 5, fährt dem ersten Verdrillkopf 1 über eine Führung entgegen (sie kann unter bestimmten Bedingungen auch vom Verdrillkopf 1 weg fahren), wobei der Verfahrweg abhängig ist von der am Vorspannelement 6 voreingestellten Kraft zum Spannen der Leitungen 3 beim Verdrillen. Der Verdrillkopf 5 bzw. der ihn tragende Wegausgleichsschlitten 4 kompensiert lediglich kleine Abweichungen vom idealen, programmierten Leitungsverkürzungsweg.The second clamping device, in this case the second twisting head 5, drives against the first twisting head 1 (it can also move away from the twisting head 1 under certain conditions), the travel distance being dependent on the force preset on the biasing element 6 for tensioning the lines 3 while twisting. The twisting head 5 or the path compensating slide 4 supporting it only compensates small deviations from the ideal, programmed shortening of the cable.
  • Ein Wegmesssensor 7 oder beliebige andere Signalgeber in Verbindung mit dem zweiten Verdrillkopf 5 ermittelt dessen Fahrprofil während einer Verdrillung und in einer Auswerteeinheit wird die Abweichung der Leitungsverkürzung ermittelt. Für eine Qualitätsüberwachung wird das Fahrprofil des Verdrillkopfes 5 über die Verdrillung der Leitung 3 aufgezeichnet und ausgewertet. Eine fehlerhafte Verdrillung kann so über den gesamten Verlauf erkannt werden, auch eine statistische Auswertung ist möglichA displacement sensor 7 or any other signal generator in conjunction with the second twisting 5 determines its driving profile during a twist and in an evaluation unit, the deviation of the line shortening is determined. For quality monitoring, the driving profile of the twisting head 5 is recorded and evaluated via the twisting of the line 3. A faulty twist can thus be detected over the entire course, even a statistical evaluation is possible
  • Weiters ist eine Optimierung des Maschinenprozesses möglich. Dazu wird das Fahrprofil des Längenausgleichs von Verdrillkopf 1 unter Berücksichtigung des Ausgleichweges von Verdrillkopf 5 im Zuge der ersten Verdrillungen für gleichartige Leitungen 3 bzw. gleichartige Verdrillparameter schrittweise nachgesteuert.Furthermore, an optimization of the machine process is possible. For this purpose, the driving profile of the length compensation of twisting head 1, taking into account the balancing path of twisting 5 in the course of the first twists for similar lines 3 or similar Verdrillparameter is gradually adjusted.
  • Weitere Vorteile der Vorrichtung und des Verfahrens gemäss der oben beispielhaft erläuterten Erfindung:
    • Überwachungsfähigkeit der Verdrillung bei exakt gleichbleibender Zugkraft im Automatikprozess.
    • Prüfung / Überwachung der fertig verdrillten Länge
    • Überwachung der Verkürzung bei Verdrillen als Qualitätsmerkmal
    • Sehr sensibles Ansprechen der Längenkorrektur verhindert Belastungsspitzen der Leitungen
    • Qualitätssteigerung der Verdrillung durch absolut gleichbleibende Zugkraft im automatischen Verdrillprozess
    • Zugkraftprofil programmierbar im automatischen Verdrillprozess, mit Zugkraft zugeordnet zu den Verdrillumdrehungen bei fortschreitendem Verdrillprozess und/oder beim anschliessenden Rückverdrillen
    • Verbesserte Erkennung einer Schlechtverdrillung
    • Die Leitungen werden beim Verdrillen in axialer Richtung nicht überlastet.
    • Prüfung / Überwachung der unverdrillten Leitungslänge
    Further advantages of the device and the method according to the invention exemplified above:
    • Monitoring ability of the twisting at exactly the same tensile force in the automatic process.
    • Checking / monitoring the finished twisted length
    • Monitoring the reduction in twisting as a quality feature
    • Very sensitive response of the length correction prevents load peaks of the lines
    • Increasing the quality of twisting by means of absolutely constant tensile force in the automatic twisting process
    • Tensile force profile programmable in the automatic twisting process, with tensile force assigned to the twisting rotations as the twisting process progresses and / or during the subsequent reverse twisting
    • Improved detection of poor twisting
    • The cables are not overloaded when twisting in the axial direction.
    • Checking / monitoring the untwisted cable length
  • Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass der Wegausgleichsschlitten 4 oder jede gleichartig wirkende Anordnung eine automatische Ermittlung des Fahrprofils für den ersten Verdrillkopf 1 ermöglicht. Das Fahrprofil folgt typischerweise einer Parabel-Funktion. Wenn die Ist-Werte für den Anfangsbereich der Parabel bekannt sind, kann daraus die komplette Parabel berechnet werden.A variant of the invention provides that the path compensating slide 4 or any arrangement having the same effect enables automatic determination of the driving profile for the first twisting head 1. The driving profile typically follows a parabolic function. If the actual values for the initial range of the parabola are known, the complete parabola can be calculated from this.
  • Erfindungsgemäss werden zwei alternativ auch drei oder mehr zu verdrillende Leitungen 3 abgelängt und zwischen den Verdrillköpfen 1, 5 eingespannt. Dazu wird die Leitungslänge vorgegeben, vorzugsweise über eine graphische Benutzerschnittstelle, so dass der Längenausgleichsschlitten 2 positioniert werden kann. Die gewünschte Zugkraft auf die Leitungen 3 wird dann am Druckregelventil 44 des Wegausgleichschlittens 4 eingestellt. Typische Werte liegen bei ca. 50N. Danach wird der Schlitten 1 soweit zurückgefahren, dass der Schlitten 4 des Verdrillkopfes 5 durch die eingespannten Leitungen 3 in den pneumatisch geregelten Verfahrbereich gezogen wird.According to the invention two alternatively three or more to be twisted lines 3 are cut to length and clamped between the twist heads 1, 5. For this purpose, the line length is predetermined, preferably via a graphical user interface, so that the length compensation slide 2 can be positioned. The desired tensile force on the lines 3 is then adjusted to the pressure control valve 44 of the path compensation slide 4. Typical values are around 50N. Thereafter, the carriage 1 is moved back far enough that the carriage 4 of the twisting head 5 is pulled by the clamped lines 3 in the pneumatically controlled travel range.
  • Anschliessend wird der Verdrillvorgang mit langsamer Drehzahl des Verdrillkopfes 1 oder der Verdrillköpfe 1, 5 gestartet und solange durchgeführt, bis der Schlitten 4 sein Verfahrwegende erreicht hat. Gleichzeitig wird über den Wegmesssensor 7 des Schlittens 4 der Verfahrweg in Zuordnung zu den Umdrehungen erfasst. Damit sind die Ist-Daten für den Beginn der Fahrprofil-Parabel erfasst. Aus diesen Daten kann die Parabel berechnet werden inklusive des weiterführenden Fahrprofiles. Damit ist das Fahrprofil für den Verdrillkopf 1 bzw. den Längenausgleichsschlitten 2 programmierbar. Das berechnete Fahrprofil basiert auf einer relativ kleinen Anzahl an Ist-Daten, so dass die Abweichungen aller weiteren Verdrillvorgänge bei Bedarf korrigiert werden müssen. Die notwendigen Korrekturen können mittels des Wegesensors 7 des Wegausgleichsschlittens 4 ermittelt und für die Korrektur der Fahrprofil-Parabel herangezogen werden.Subsequently, the twisting operation is started at a slow speed of the twisting head 1 or the twisting heads 1, 5 and carried out until the carriage 4 has reached its Verfahrwegende. At the same time, the travel path in association with the revolutions is detected via the distance measuring sensor 7 of the carriage 4. Thus, the actual data for the beginning of the driving profile parabola are recorded. From this data, the parabola can be calculated including the continuing driving profile. Thus, the driving profile for the twisting head 1 and the length compensation slide 2 is programmable. The calculated driving profile is based on a relatively small number of actual data, so that the deviations of all other twisting operations must be corrected if necessary. The necessary corrections can be determined by means of the path sensor 7 of the path compensation slide 4 and used for the correction of the driving profile parabola.
  • Eine weitere vorteilhafte Anwendung der Erfindung ist es, den Wegausgleichsschlitten 4 zum automatisierten vergleichenden Messen der Ist-Längen der beiden oder mehrerer einzeln nacheinander abgelängten Einzelleitungen 3 zu nutzen, um für beide oder mehr zu verdrillenden Leitungen 3 die gleiche Länge im Verdrillbereich zu gewährleisten.A further advantageous application of the invention is to use the path compensating slide 4 for automated comparative measurement of the actual lengths of the two or more individually sequentially cut individual lines 3 in order to ensure the same length in the twisting region for both or more lines 3 to be twisted.
  • Nach dem Ablängen der ersten Leitung mittels des Leitungseinzugs und Übernahme in die Greifer der beiden Verdrillköpfe 1, 5 wird der Längenausgleichsschlitten 2 von der gegenüberliegenden Einspannvorrichtung weg verfahren, bis die Leitung 3 gestrafft ist und weiter der Wegausgleichsschlitten 4 bewegt wird und damit seine eingestellte Zugkraft axial auf die Einzelleitung 3 wirkt. Der Längenausgleichsschlitten 2 wird dann noch weiter verfahren bis zu einem definierten Referenzpunkt des Schlittens 4, welcher als Referenzpunkt mittels eines Wertes des Wegsensors 7 oder eines fixen Signalgebers festgestellt wird. Der an diesem Punkt erreichten Wegepunkt des Längenausgleichschlittens 2 (ermittelt aus Resolver-Daten seines Servomotors) wird dann gespeichert.After the first line has been cut to length by means of the line feed and taken over into the grippers of the two twist heads 1, 5, the length compensating slide 2 is moved away from the opposite clamping device until the line 3 is tightened is and continues the path compensation slide 4 is moved and thus its set tensile force acts axially on the single line 3. The length compensation carriage 2 is then moved further to a defined reference point of the carriage 4, which is determined as a reference point by means of a value of the displacement sensor 7 or a fixed signal generator. The waypoint of the length compensation carriage 2 reached at this point (determined from the resolver data of its servomotor) is then stored.
  • Der Längenausgleichschlitten 2 wird dann in Ausgangsposition zurückgefahren, wobei die auf die Leitung 3 axial wirkende Zugkraft wieder auf Null reduziert wird und der Wegausgleichsschlitten 4 auf seine Ausgangsposition zurückfährt und die vermessene Leitung aus den Verdrillköpfen 1, 5 entnommen bzw. ausgeworfen werden kann.The length compensation slide 2 is then returned to its original position, wherein the tensile force acting on the line 3 is reduced again to zero and the path compensating slide 4 moves back to its starting position and the measured line can be removed or ejected from the twisting heads 1, 5.
  • Danach wird dieselbe Prozedur mit der zweiten Leitung 3 durchgeführt. Durch Vergleich der Wegepunkt-Positionen des Längenausgleichschlittens 2 für erste und zweite und eventuell weitere Einzelleitung 3 kann nun die Differenz-Länge der beiden Leitungen berechnet werden. Dieses Differenzmaß kann nun für die Korrektur des Ablängvorganges der Leitungen 3 genutzt werden.Thereafter, the same procedure is performed on the second line 3. By comparing the waypoint positions of the length compensation slide 2 for first and second and possibly further individual line 3, the difference length of the two lines can now be calculated. This difference measure can now be used for the correction of the Ablängvorganges the lines 3.

Claims (18)

  1. Twisting device for electrical conductors, with at least one twisting head (1) that is drivable by motor power to rotate about an axis of rotation relative to a base, and a clamping device for the ends of the conductors (3) opposite of the twisting head (1), wherein the twisting head (1) is movable in the direction of its axis of rotation towards the clamping device, characterized in that the twisting head (1) is mounted on a first motorised length compensation carriage (2) which is movable automatically, wherein the clamping device is mounted on a travel compensation carriage (4) which is movable towards the length compensation carriage (2) in a direction essentially parallel to the axis of rotation of the twisting head (1), and to which a force acting essentially parallel to the axis of rotation is applied via a force generating element.
  2. Twisting device according to Claim 1, characterized in that a further twisting head (5) which is rotatable in a direction opposite to that of the first twisting head (1) about a common axis of rotation is mounted on the travel compensation carriage (4) as a clamping device.
  3. Twisting device according to Claim 1 or 2, characterized in that the travel compensation carriage (4) is displaceable passively and is subjected to a force directed away from the first twisting head (1) by means of a preload element.
  4. Twisting device according to Claim 3, characterized in that the preload force of the preload element is adjustable at least before the start of activation of the length compensation carriage (2) drive means and preferably remains constant during the twisting process.
  5. Twisting device according to Claim 3, characterized in that the preload element is a fluid cylinder, preferably a pneumatic cylinder (6) which is connected to a pressure source (41, 42, 43) via a controllable pressure control valve (44).
  6. Twisting device according to any one of Claims 1 to 5, characterized in that the piston rod of the fluid cylinder (6) and/or the travel compensation carriage (4) is equipped or coupled with a displacement sensor (7) that is connected to an evaluation unit for determining and evaluating the travel profile of the travel compensation carriage (4).
  7. Twisting device according to Claim 1 or 2, characterized in that the travel compensation carriage (4) is equipped with a force measuring sensor and a motorised drive unit as the force-generating element, wherein the travel compensation carriage (4) is subjected to a force that is directed away from the first twisting head (1) and variable as necessary depending on signals from the force measuring sensor, applied by the drive unit at least during the twisting process.
  8. Twisting device according to Claim 7, characterized in that the drive unit or a control device of the travel compensation carriage (4) for the drive unit is connected to an evaluation unit for determining and evaluating the travel profile of the travel compensation carriage (4).
  9. Twisting device according to any one of Claims 1 to 8, characterized in that a drive unit for the length compensation carriage (2) is activatable via a programmable controller to travel a travel profile prescribed for each conductor (3), conductor type and/or twist parameter, primarily towards the clamping device, and wherein the maximum possible displacement path of the travel compensation carriage (4) is kept shorter than the maximum displacement path (8) of the length compensation carriage (2) by preferably adjustable limit stops (8a, 8b).
  10. Twisting device according to any one of Claims 1 to 9, characterized in that at least the drive unit of the length compensation carriage (2) is connected to a control unit in which a travel profile is stored for actuating the drive unit of the length compensation carriage (2) for each combination of conductors (3) and twist parameters.
  11. Twisting device according to Claim 10, characterized in that a routine is implemented in the control unit which interrogates the evaluation unit and/or the displacement sensor (7), and generates a quality assessment and/or adapts the travel profile of the length compensation carriage (2) depending on the determined travel profile of the travel compensation carriage (4), optionally stores it in the control unit as the new travel profile for this combination of conductors (3) and twist parameters, and/or cancels the twisting process with an error message.
  12. Twisting device according to Claim 10, characterized in that a routine is implemented in the control unit which controls the length compensation carriage (2) in such manner that the values delivered by the force measuring sensor lie within a prescribed range, and which depending on the determined travel profile of the travel compensation carriage (4) generates a quality assessment and/or adapts the travel profile of the length compensation carriage (2), optionally stores it in the control unit as a new travel profile for this combination of conductors (3) and twist parameters, and/or cancels the twisting process with an error message.
  13. Method for twisting electrical conductors (3), comprising the steps of:
    - cutting the conductors (3) to size and transferring them to an actively displaceable twisting head (1) and an oppositely positioned displaceable clamping device,
    - clamping the conductors (3) between the twisting head (1) and the clamping device by moving at least the twisting head (1) away from the clamping device,
    - activating the twisting head (1) so that it rotates about an axis of rotation parallel to the clamped conductors (3) while at the same time actively moving the twisting head (1) towards the clamping device according to prescribed travel profile,
    characterized by the following steps:
    - applying a force directed away from the twisting head (1) and optionally of different magnitude to at least the clamping device, at least during the twisting process, and
    - determining and evaluating a travel and/or force profile for the displaceable clamping device.
  14. Method according to Claim 13, characterized by:
    - motorised displacement of the twisting head (1) away from the clamping device after the conductor (3) has been clamped in place and before the actual twisting process begins, until the clamping device has been moved a predefined travel distance or a predefined force is exerted,
    - measuring or at least indirectly determining a characteristic value for the length of the conductor (3) from the position subsequently taken up by the twisting head (1),
    - repeating the above steps with a second or any further conductor (3) which is to be twisted together with the first conductor (3), wherein a correction value for cutting the second or any further conductor (3) to length is determined from the measured values or characteristic values.
  15. Method according to Claim 13 or 14, characterized in that the twisting head (1) completes a pre-programmed travel profile towards the clamping device for each conductor type and/or twist parameter while the clamping device is shifted towards the twisting head (1) by the force created by the shortening of the twisted conductors (3) against the effect of a force-generating element.
  16. Method according to Claim 13, characterized in that the conductors (3) to be twisted are clamped loosely before the start of the actual twisting process, after which the conductors are preferably brought to the required tension after a loose initial twisting by moving the twisting head (1) until the clamping device has been displaced by about half of its maximum travel path, wherein the clamping device is subjected to a force acting away from the twisting head (1).
  17. Method according to Claim 13 or 14, characterized in that the the travel profile of the clamping device is evaluated during the twisting, wherein preferably exceeding a predetermined limit for the travel path and the assigned rotation are monitored, so that a monitoring range can be represented which if required enables a detailed assignment of events in which the limit values are exceeded with the rotation.
  18. Method according to Claim 17, characterized in that the travel profile of the twisting head (1) is adapted according to the travel profile of the clamping device, preferably for a definable number of twisting processes with conductors (3) and twist parameters of the same kind.
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