JP6698525B2 - ポータブル式のケーブル締結器具 - Google Patents

Description

本発明は、対象物（特に、ケーブルハーネス）を、ストラップで締結するためのポータブル式工具であって、サイクル・コントローラを内部に備えた工具本体と、テンショニング装置と、そのためのドライブとを備える工具に関する。

例えばEP 0 428 116 A1に開示された公知のケーブル締結具は、サイクル・コントローラを作動させるドライブが提供されている。サイクル・コントローラは、様々な動きを実行させる。それらは、ある作動サイクルの流れのなかで、制御されたシーケンスで、ケーブル締結具によって実行されるべきものである。そこには、工具の把持クランプ（そのクランプ内には、締結されるべき対象物に取り回されるストラップが案内される）を閉じることと、ストラップの自由端を後方に配置されたロック内に導くことと、突出するストラップ端を切断することと、最後にクランプを開くことが含まれる。

操作サイクルにおいて制御されたシーケンスで実行されるべきこれらの操作工程には、締結されるべき対象物の周囲に案内されたストラップに、テンショニング装置でテンションをかけることも含まれている。テンショニング装置は、ストラップを（典型的には予め決定された）あるストラップテンションにまで締め上げる。この目的のための様々なタイプのテンショニング装置が知られている。例えば、鋭い歯が設けられプラスチック製ストラップの表面に係合する伸展ローラを有するテンショニング装置である（EP 0 432 477 A1）。ストラップが予め定められたストラップテンションに達すると、伸展ローラの歯によって負荷される牽引力は、もはや前進運動のために十分でなくなり、その結果、ストラップは制止し、伸展ローラの歯がストラップ表面に食い込む。実用的な意味でストラップ材料の弱化が（それは常に付きまとう）それ以上進行しない場合であっても、そこで生じるであろう摩耗は避けるべきである。この種の問題は、別のタイプのテンショニング装置で回避することができる。そのテンショニング装置においては、到達すべきテンションの制限値が摩擦クラッチによって設定される（US 4,610,076 A）。そのような摩擦クラッチの場合、摩耗の結果、再現性が低下するという問題がある。したがって、第１番目に言及した解決策においては生じる摩耗の問題が回避され、この場合はストラップテンションの均一な品質が達成される。

本発明の目的は、改善されたポータブル式工具を提供することである。本発明のポータブル式工具は、所望のストラップテンションで正確な締結を、とりわけ速い作動速度において達成する。

本発明による解決策は、独立請求項で特定される特徴を備えた工具に存する。有利な改良点は、従属請求項で規定している。

課題を解決するための手段および発明の効果

対象物（特に、ケーブルハーネス）を、ストラップで締結するためのポータブル式工具であって、当該工具は、サイクル・コントローラを内部に備えた工具本体と、テンショニング装置と、そのためのドライブと、を備えている。そして、本発明に従い、上記ドライブは、サイクル・コントローラおよびテンショニング装置が、それぞれ専用のドライブを有するように、デュアルドライブとして具現化されており、各ドライブは、制御設置によって独立して動作する。

本発明は、１つの専用ドライブを、一方ではサイクル・コントローラに、他方ではテンショニング装置のために、それぞれ設けるというコンセプトに基づいている。したがって、テンショニング装置に対して１つの専用ドライブを設けることによって、当該ドライブは、サイクル・コントローラに起因する干渉とは無縁となる。テンショニング装置によるより正確な締結が、このようにして行われる。このようにして、所望のストラップテンションがより正確に達成され、その結果、締結の品質が改善される。締結工程の結果は、ストラップテンションという観点で、このように高い再現性がある確実なものとなる。
上記テンショニング装置のドライブのためのトルク制御装置が設けられることが好ましい。トルク制御設置は、テンショニング装置に作用するトルク、およびそれによって生じるストラップテンションを正確にモニタリングすることを可能にする。テンショニングの間、実際に達成されているストラップテンションは、このようにしてリアルタイムでチェックされる。これによって、再現性がさらに高められる。さらに、そのようなトルク制御は、破裂があったことを識別可能とする。破裂の特徴は、テンショニング装置のトルクが上昇し、その後、ストラップが破裂した結果としてもはやストラップテンションが存在しないが故にテンションが急激に下降することである。そのような破裂識別によって、プロセスの信頼性が大きく高められる。

そのようなトルク制御装置を有する同期コントローラが、２つのドライブに対して設けられていることが好ましい。

テンショニング装置のドライブは、逆止め装置を備えていることが有利である。それによって、とりわけ弾性材料を締結する時に好ましくない状況が生じた場合に、ストラップの望ましくない戻り移動が発生するのを防ぐことができる。逆止め装置は、ドライブ内で一対のウォームギアとして具現化されてもよい。

テンショニング装置の電子ドライブのための電流モニタリング・モジュールが設けられることが好ましい。そのように電流をモニタリングすることによって、テンショニング装置のドライブによって負荷されるトルクは、特に効率的な方法でモニタリングされる。これによって、機械的なセンサで、過剰なトルクを測定できる。破断の識別も、そのような電流モニタリングに統合されることが有利である。

テンショニング装置は、好ましくは、鈍いテンショニングホイールによって、当該テンショニング装置が形状フィットの形態でストラップに作用するように実現される。ここで「鈍い」とは、テンショニングホイールが、ストラップ内に切り込むいかなる歯も有しておらず、特に、所望のストラップテンションに達した時にストラップに食い込むような歯を有していない、ということを意味している。そうではなくて、歯は、ストラップ表面の対応する相補的の表面形状に対して、形状フィットの形態で係合する。それは、ギア歯車がタイミング・ベルトに係合するのとよく似ている。このようにして、ストラップに対する確実なグリップが達成され、それによって、テンショニング装置に対するストラップの信頼できる連結、およびトルク・モニタリングが可能となる。プロセスの品質、およびそれに伴うストラップテンションの再現性は、このようにして、さらに改善される。

テンショニング装置およびサイクル・コントローラ上に、実際の回転速度のトランスデューサが配置されていることが好ましい。このようにして、実際に達成された動作速度が検知され、制御設置に伝達される。制御設置は、一方のサイクル・コントローラの回転速度と、他方のテンショニング装置の回転速度との間において、固定された相関を設定するよう構成されることが好ましい。このようにして、手順の信頼できる同期化が達成され、それによって、締結工程の再現性および信頼性がさらに高められる。

コントローラは、回転速度／トルクに対して様々な特性曲線をセットするよう構成された特性曲線モジュールを有していることが有利である。これによって、特性曲線を選択することで（サイクルタイムに応じて）多様な力または速度でテンショニング工程を行うことが可能となる。特性曲線モジュールは、参照表を備えていることが好ましい。この参照表は、様々な張力および速度（サイクルタイム）に対応するパラメータをマトリックスの形態で含むものである。様々な力レベル（例えば、力レベル１〜５）におけるテンショニング工程と、様々な品質評価（例えば、１〜３）とに対する回転速度の相関性は、このように記憶される。そのようなパラメータ・マトリックスにより、ユーザは、用途タイプに応じて、簡単で信頼できる方法で、パラメータのマッチングセットを制御設置にアップロードすることが可能となる。

制御設置は、力学モジュールをさらに備えていることが特に好ましい。この力学モジュールは、テンショニング工程中の選択可能な部分（好ましくは、最後の部分）においてテンショニング・ドライブを減速させるよう構成されたものである。これによって、設定されたストラップテンションが達成される特に臨界的な（クリティカルな）瞬間において、手順をゆっくりと実行することが可能となる。その結果、過度のストラップ速度による望ましくない動的な影響を減じることができる。このようにして、再現性をさらに高めることができる。

本発明により、一方のサイクル・コントローラのドライブと、他方のテンショニング装置のドライブとが分離されているので、サイクル・コントローラの減速（それ自体は望ましくはない）につながるテンショニング・ドライブの減速が生じることはない。この限度において、力学モジュールは、制御された方法で、それ自体は固定されている各回転速度間の相関をキャンセルすることができる。このようにして、締結における品質および信頼性の向上が達成され、そのために、サイクルタイムが長くなるという潜在的な代償を払うこともない。

ポータブル式の工具は、記憶装置をさらに備えていることが好ましい。この記憶装置は、テンショニング工程における最大電流、平均電流、保持時間、および／またはサイクルタイムに関係するデータセットを含むものである。このようにして、テンショニング工程を記録する能力が達成される。本発明に従い、テンショニング・ドライブをサイクル・コントローラから分離しているので、テンショニング・ドライブによる電流入力は、ストラップにテンションを負荷すること専用に使用される。したがって、テンショニング装置の電流入力を単純に測定することによって、このような好都合かつ効率的な方法で、記録能力（capability for documenting）が達成される。サイクル・コントローラの他の工程による干渉要因（例えば、ストラップ上の摩擦によるもの）は、このように干渉効果を有しない。このようにして、高品質で意味のあるドキュメンテーションは、驚くほど簡単な方法で達成される。このようにして、締結の品質がトレース可能となり、例えば統計的なプロセス・モニタリング等、それ自体が産業において有益である手段に従って評価することが可能となる。このことは、ストラップ上の破断を識別する場合に、各制御設置によって、局所的なやり方で実現することもできる。

記憶装置に保存されるデータセットがさらに提供されてもよい。それは、外部で引き続き行われる処理のためのものである。この目的のため、データセットを記憶設置から読み出すため、およびデータセットをプロセス・モニタリング・ユニットに送るためのインターフェースを提供することが好ましい。

添付の図面を参照し、そして例示的な実施形態を通じて、以下に本発明をより詳細に説明する。

ポータブル式締結器具の側面図。 図１のポータブル式締結器具の分解図。 制御のためのブロックダイヤグラム。 伸展ローラの詳細図。

図示した例示的な実施形態において、ポータブル式の締結器具は、ケーブル・タイを処理するために提供される。締結器具の器具本体１は、その下端に、ピストル・タイプのハンドルを有する。着脱可能なマガジン２が、器具本体１の上端に設けられている。マガジン２は、供給されるケーブル・タイ９を受け入れる。クランプ３は、互いに移動可能なクランプ部３０、３１から構成されるもので、器具本体１の前方側に配置されている。器具本体がその側面に備えるコマンド・パネル１８は、ディスプレイおよび入力キーを有している。電力を供給する電源パック１０が設けられている。

作動中、締結されるべき目的物（ケーブル・ストランド９９）は、開いたクランプ部３０、３１の間へと移動される。クランプ部３０、３１が互いに近寄り、それによってクランプ３が閉じる。ここで、ケーブル・タイ９は、その先端側の自由端が、クランプ３の内側のガイド溝（図示せず）に通されて、ケーブル・ストランド９９の周囲に案内される。このことは、上記自由端が再び器具本体へと戻って、ケーブル・タイ９の後端に配置されたロック内に入るまで、行われる。ロックを通って案内された自由端は、捕まれて伸ばされ、最終的には、切断されて取り出される。そして、クランプ３が開かれ、そして、ケーブル・タイ９によって束ねられたケーブル・ストランド９９が取り出される。

これらの手順を達成するために、サイクル・コントローラ５およびテンショニング装置６が器具本体１内に配置されている。サイクル・コントローラ５およびテンショニング装置６は、これらを支持するシャシー要素４と共に、図２の分解図に示されている。サイクル・コントローラ５は、電動モータの形態の第１ドライブ７５を有する。この電動モータは、複数の歯車を備える減速ギア５１を介してカム・ディスク５０に接続され、カム・ディスク５０を駆動する。テンションを負荷すること以外の上述した各手順（ケーブル・タイの供給、クランプ内への導入、ロック内への導入、突出部の切断および取出し）を実行する複数の装置は、詳細には図示していないが、このカム・ディスク５０によって、制御されたシーケンスで作動する。

テンショニングを達成するため、本発明に従い、専用のテンショニング装置６が設けられている。図示した例示の実施形態においては、テンショニング装置６は、シャシー要素４上で、サイクル・コントローラ５に対向して配置されている。テンショニング装置６は、第２の専用ドライブ７６を備えていて、このドライブ７６は、減速ギア６１、および両端にトラックローラ６３、６４を有するタイミング・ベルト・ドライブ６２に力を伝達する。トラックローラ６４は、低減ギア歯車６５を介して、テンションローラ６０を駆動する。テンションローラ６０は、その外周面によってケーブル・タイ９のストラップを掴んで、案内する（図４参照）。２つの支持ローラ６６は、テンションローラ６０とは反対の側に配置されていて、テンションローラ６０に対する対向ベアリングを構成している。ケーブル・タイ９のストラップは、テンションローラ６０と支持ローラ６６の間を通って案内される。テンションローラ６０は、その外周面上に、鈍いグリップ歯（blunt gripping teeth）６９を備えている。グリップ歯６９は、ストラップの上側に設けられた段部（fluting）に形状フィットの形態で係合する。このようにして、機能的に信頼できる案内およびテンショニングを確実としている。形状フィットの形態で係合するが故に、テンションローラ６０とストラップ９の間に滑りが発生することはなく、それにより、ストラップ９の摩耗、およびいかなる劣化をも回避できる。

任意要素として、逆止め装置（non-return device）６７を、テンショニング装置６内に設けてもよい（図示の例では、テンションローラ６４内に一体化されているが、別の箇所に配置することもできる）。

個別のドライブ７５、７６は、制御装置８によって駆動される。制御装置８は、テンショニング・ドライブ６の動作を、サイクル・コントローラ５と同期するように構成されている。この目的のため、同期制御モジュール８２が提供される。サイクル・コントローラ５およびテンショニング６のための各ドライブの実際の回転数を示す信号は、エンコーダ８５、８６によって検知されて、入力信号として適用される。制御設置８はトルク制御装置をさらに含んでいて、このトルク制御装置は、テンショニング装置６のドライブ７６のための電流モニタリング・モジュール８１を有している。テンショニング装置６によってストラップ９に負荷される張力（テンション）は、ドライブ７６へ流れる電流を電流センサ８０で測定することで決定できる。前もって決めた所定値に一旦到達すれば、突出するストラップの残余部分の切断が行われる前に、サイクル・コントローラによって電流、および従ってテンション（張力）が所定の時間だけ維持されて、締結手順が終了される。

様々なタイプの応用に適用させるため、制御設置８は、特性曲線モジュール８３をさらに含んでいる。特性曲線モジュール８３は、参照表（lookup table）として具現化されたパラメータ・マトリックス８４を備えている。コマンド・パネル１８から選択される張力（テンション）に応じて（例えば、レベル１〜５）、かつ、所望の締結品質に応じて（例えば、レート１〜３）、対応するパラメータのセットがマトリックス８４からアップロードされ、制御設置によって使用される。パラメータのセットに応じて、別の固定された相関（correlation）がセットされる。この相関は、一方では、サイクル・コントローラ５の回転速度のためのものであり、他方では、テンショニング・ドライブ６のためのものである。張力が比較的高い場合には、テンショニング装置のドライブ７６のために、より高い電流がここでパラメータ化される。比較的高品質の場合には、サイクルタイムが増大され、したがって、工具の作動速度が減じられる。

締結すべき対象９９の寸法が小さい場合であっても、さらには、例えば低品質で締結力が低い場合（すなわち、特にサイクルタイムが短い場合）等、問題のありそうな応用の場合であっても、信頼性の高い締結を実現するために、力学モジュール（dynamics module）８７が提供されている。力学モジュール（dynamics module）８７は、上に概説したような重大な作動状況下において、テンショニング工程の最後の部分を比較的低速度で実行するよう構成されている。それ自体が速い作動速度による（サイクルタイムが短いことによる）好ましくない力学的影響は、このようにして回避される。この減速は比較的小さい部分だけで行なわれるので、それが原因となってサイクルタイムが明らかに増加することはない。分離して構成されたテンショニング装置のドライブ７６のおかげで、引き続き張力に影響が及ぶことはない。

記憶装置８８が制御設置８に接続されている。記憶装置８８は、実行済みのテンショニング工程に関するデータセットを記憶する。そのデータセットは、テンショニングにおける最大電流、テンショニングにおいて実際に流れた電流の平均値、保持時間、およびサイクルタイムに関係する情報アイテムを備える。これらの情報アイテムは、例えば、統計プロセス制御によって評価される。外部における処理のために、特に書類化（documentation）のために、データセットは、インターフェース８９によって読み取られる。インターフェースは、工具自体の上に配置されてもよいし、例えばＵＳＢソケット８９’の形態で電源パック１０上に配置されてもよい。任意に、読取りを工具自体上で行って、それぞれの結果をコマンド・パネル１８上に呼び出してもよい。

Claims (14)

1. 対象物を、ストラップ（９）で締結するためのポータブル式の工具であって、
   当該工具は、サイクル・コントローラ（５）を内部に備えた工具本体（１）と、テンショニング装置（６）と、そのためのドライブと、を備えていて、
   上記ドライブは、サイクル・コントローラ（５）およびテンショニング装置（６）が、それぞれ専用のドライブ（７５、７６）を有しており、各ドライブは、単一の制御設置（８）によって独立して動作し、
   上記制御設置（８）は、テンショニング工程中の最後の部分において上記テンショニング装置（６）の前記ドライブ（７６）を減速させており、
   前記最後の部分は、サイクルタイムが明らかに増加することのない、テンショニング工程中の比較的に小さい部分だけであることを特徴とする、工具。
2. 上記テンショニング装置（６）の前記ドライブ（７６）のためのトルク制御装置が設けられていることを特徴とする、請求項１記載の工具。
3. 上記ドライブ（７５、７６）のための同期制御モジュール（８２）が設けられていることを特徴とする、請求項１または２記載の工具。
4. 上記テンショニング装置（６）のドライブ（７６）のための電流モニタリング・モジュール（８１）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の工具。
5. 上記テンショニング装置（６）は、形状フィットの形態でストラップ（９）に係合するテンショニングホイール（６０）を有していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の工具。
6. 上記サイクル・コントローラ（５）およびテンショニング装置（６）上に、実際の回転速度のトランスデューサ（８５、８６）が配置されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の工具。
7. 上記制御設置（８）は、サイクル・コントローラ（５）の回転速度と、テンショニング装置（６）の回転速度との間で固定された相関をセットするよう構成されていることを特徴とする、請求項６記載の工具。
8. 上記制御設置（８）は、回転速度／トルクに対して様々な特性曲線をセットするよう構成された特性曲線モジュール（８３）を有していることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１つに記載の工具。
9. 上記特性曲線モジュール（８３）は、様々な張力および速度に対するパラメータ・マトリックスを備える参照表（８４）を備えていることを特徴とする、請求項８記載の工具。
10. テンショニング工程における最大電流、平均電流、保持時間、および／またはサイクルタイムに関係するデータセットを含んだ記憶装置（８８）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１つに記載の工具。
11. 外部において引き続き処理を行うため、上記記憶装置（８８）には、当該工具上に配置された、または外部の要素上に配置されたインターフェイス（８９）が設けられていることを特徴とする、請求項１０記載の工具。
12. 請求項１に記載の工具において、
    前記対象物は、ケーブルハーネスであることを特徴とする工具。
13. 請求項５に記載の工具において、
    前記形状フィットの形態は、鈍い歯であることを特徴とする工具。
14. 請求項１１に記載の工具において、
    前記外部の要素は、電源パック（１０）であることを特徴とする工具。

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