用于电导体的扭绞装置的制作方法

本发明涉及根据权利要求1前序部分的用于电导体的扭绞装置，及其根据权利要求13前序部分的方法。

背景技术：

wo2013068990a1中公开了一种用于在扭绞装置中扭绞电导体或光导体(例如线材、电缆、电缆束、波导等)的方法，该扭绞装置具有两个可反向旋转的扭绞头。导体在扭绞头之间被相继牵拉到扭绞装置中，并且扭绞头之间的距离随着扭绞过程的进行而减小，优选地作为扭绞头的转(revolution)数的函数，以补偿被扭绞导体在扭绞继续时的整体缩短。有利的变体提供了在扭绞过程的第一阶段逐渐增加扭绞头的旋转速度并且接着在扭绞过程的第二阶段逐渐降低速度，或者还单独地增加和减少扭绞头的旋转速度，或者根据可编程速度分布对其进行扭绞。

与这种方法相关的重要问题包括单根导体的纵向可变性、因机器中的导体传输所引起的公差、温度波动和导体外径的公差。扭绞的质量还取决于扭绞时沿导体轴线所施加的力。当在自动化加工中进行扭绞时，向导体施加与缩短分布相对应的恒力是极其困难的。这种对缩短分布的算术(理论)确定必须单独对每次扭绞进行适配，以排除扰动变量。

这也适用于旨在调节缩短分布的装置，诸如ep1032095b1中所公开的装置。导体在两侧被夹持在合适位置，力传感器被施加在固定夹具上。扭绞转子可移动地安装并且在导体的缩短部分上行进，以尽可能接近地与导体的实际缩短同步，其中通过考虑所测量的力来调节扭绞转子的位置。在固定位置的导体端子处计算张力，并且据此调节扭绞电机的进给路径。该解决方案需要非常快的信号处理。即使如此，力在控制过程中也以一预定值波动，并且由于过程是极其动态的，所以反应肯定会延迟，故非常难以对误差进行补偿。几乎不可能维持精确的张力，并且这也可能导致高的剔除(reject)率。这特别适用于对短导体进行扭绞，因为它们几乎没有任何的轴向阻尼效应；必须施加极大的努力来进行控制。

另一组机器，即“半自动化导体扭绞器”，在导体区域中工作以抵抗永久力，该永久力通常被气动地施加。由于缩短路径较长，所以质量监测只有在投入大量资金的情况下方可进行。该问题对于手动处理不是特别重要，这是由于操作者在生产中看到每根导体并且因此能够相当有效地检测故障。

在绞合(stranding)中也出现了与上述类似的问题。因此，例如de19631770a1中公开了一种手动地夹持制备导体的绞合机。通过在固定于扭绞头中的导体端处开始旋转两根导体并且同时通过受控的扭绞梭过程来绞合这两根导体，使得扭绞梭与扭绞头之间的距离随着过程的继续而变大。在该过程中，位于扭绞梭与扭绞头之间的导体部分被扭绞。文件de19631770a1还描述了扭绞夹具安装件如何被布置成可借助于向前运动装置(例如，具有反压控制的气压缸)沿线性引导件移动。具有气压缸和反压控制的该向前运动装置安装在具有扭绞夹具安装件的扭绞头下方，沿着通过扭绞所产生的整个缩短路径行进。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于设计一种这样的扭绞装置，其能够容易地监测高度动态的并且因诸如材料公差之类的干扰因素故也很难调节的扭绞过程，能够使过程自动化，同时尽可能地保持拉伸强度不变并且提供扭绞导体的直接质量控制的能力，其中，可以避免导体处的负载峰值。本发明的另一个目的在于用于制造具有所述优点的扭绞导体的方法。

以上目的通过独立权利要求1的特征和独立权利要求13的特征来解决。附图和从属权利要求中阐明了有利的进展。

出发点在于具有至少一个扭绞头和夹持装置的装置，该扭绞头能够由电机动力驱动以绕旋转轴线相对于基座旋转，该夹持装置用于导体的离该扭绞头最远的端部，其中，扭绞头能够沿其旋转轴线的方向朝夹持装置移动。夹持装置可以是例如固定位置，即非旋转导体夹具。扭绞头的机动化(motorised)移动性可以通过任何形式的动力，例如电动机、基于气动或液压的流体电机等来实现。

为了解决所述问题，这种类型的装置，其特征在于，扭绞头安装在第一自动和机动化的可移动长度补偿滑架上，其中，夹持装置安装在行进补偿滑架上，该行进补偿滑架能够沿基本上平行于扭绞头的旋转轴线的方向朝长度补偿滑架移动，并且可以经由力产生元件对该行进补偿滑架施加基本上平行于该旋转轴线作用的力。

在这种情况下，优选地设置：另一扭绞头作为夹持装置安装在行进补偿滑座上，该另一扭绞头能够绕与第一扭绞头共用的旋转轴线相对于第一扭绞头在相反方向上旋转。

根据本发明的优选实施例，行进补偿滑架能够被动地发生位移并且承受借助于预紧元件所施加的、远离第一扭绞头指向的力。以这种方式，在扭绞过程期间移动的元件的整个位移范围内向导体施加张力，从而改善扭绞过程及其质量。

在这种情况下，预紧元件的预紧力至少在长度补偿滑架的驱动单元的激活开始之前是可调节的，并且优选地在整个扭绞过程中保持恒定。以这种方式，可以在扭绞期间在整个位移范围内施加恒定的张力。因此，在扭绞期间对与材料相关的公差进行补偿，因为可轴向移动的夹持装置根据恒定的张力适应了其轴向保持位置。

根据有利的实施例，通过经由受控的压力控制阀连接到压力源的液压缸，优选气压缸，实现了预紧元件的简单且容易调节的结构。

根据本发明的另一可选特征在于，液压缸的活塞杆和/或行进补偿滑架分别配备有或耦合有位移传感器，该位移传感器连接到用于计算和评估行进补偿滑架的行进分布的评估单元。例如，可以监测活塞杆和滑架的位置，其对应于夹持装置的保持位置。由于夹持装置在扭绞过程期间的轴向移动非常小，通常为大约40mm的量级，因此可以在“正常”的公差内轻松地监测扭绞过程。该正常扭绞过程以外的故障和错误导致了监测公差裕度的偏离。因此，可以实现扭绞过程的质量控制。除了位移传感器之外，还可以想到启动器，并且只要滑架在可允许的监测公差范围内发生位移，启动器就被阻尼。

除了暴露于恒定的预紧力以对扭绞过程期间的不同轴向路径进行补偿的预紧元件之外，根据本发明的另一实施例，力补偿滑架可以配备有力测量传感器和作为力产生元件的机动化驱动单元。在这种情况下，行进补偿滑架承受依据力测量传感器的信号的、远离第一扭绞头指向的力。如果需要时，可变力至少在扭绞过程期间经由驱动单元来施加。

在这种情况下，夹持装置的行进分布(尽管现在是可主动界定的)也可以被纳入以用于扭绞过程的质量控制。为此目的，根据本发明，驱动单元或用于力补偿滑架的控制装置连接到用于计算和评估力补偿滑架的行进分布的评估单元。

根据本发明的另一实施例，用于长度补偿滑架的驱动单元能够经由可编程的控制器而激活，以主要朝向夹持装置行进针对每根导体、导体类型和/或扭绞参数所规定的行进分布，并且其中，行进补偿滑架的最大可能位移路径通过优选可调节的限位挡块保持得比长度补偿滑架的最大可能位移路径短。扭绞过程具有如下效果：根据与所执行的扭绞转数对应的抛物线函数来缩短扭绞导体的长度。扭绞过程中的变量例如是导体直径、导体材料、导体长度、扭绞转数(向前并且然后向后以减小张力)、扭绞过程中的张力和因扭绞的作用所要获得的扭绞节距长度。因此，扭绞过程中的长度缩短可以依据上述变量以数学方式描述，并且可以存储为文件(“公式”)。最初在针对每个导体横截面的初步测试中计算这些公式的基础数据。在已被发现之后，基础数据可接着用作为以数学方式导出其他导体长度的基础。从理论上讲，只要没有诸如材料公差之类的干扰因素妨碍这种情况，根据公式的导体对的轴向拉伸强度就将保持基本上恒定。然而，对这些公差的补偿可以通过夹持装置上的恒定保持力来确保，该夹持装置具有比扭绞本身所需的小得多的轴向位移。

为了不仅能够使过程自动化，而且能够尽可能地监测扭绞过程，优选地至少长度补偿滑架的驱动单元连接到控制单元，在该控制单元中，存储了针对导体和扭绞参数的每种组合的行进分布以致动长度补偿滑架的驱动单元。

在这种情况下，有利地设置：在控制单元中执行程序，该程序查询评估单元和/或位移传感器，并且依据所计算出的行进补偿滑架的行进分布生成质量评定和/或适应长度补偿滑架的行进分布，必要时，将其存储在控制单元中以作为用于导体和扭绞参数的这种组合的新行进分布，和/或利用错误的消息取消扭绞过程。

扭绞过程的监测也可以用于自动地适应扭绞过程的参数。用于此的理想装置是这样的装置，其特征在于，在控制单元中执行程序，并且该程序以使得由位移传感器所传递的数值落在规定范围内的方式控制长度补偿滑架，并且基于所计算出的行进补偿滑架的行进分布生成质量评定和/或适应长度补偿滑架的行进分布，必要时，将其存储在控制单元中以作为用于导体和扭绞参数的这种组合的新行进分布，和/或利用错误的消息取消扭绞过程。

为了解决引言中所述的问题，也可以采用一种适于扭绞电导体的方法。这种方法的基本步骤包括以下步骤：

将第一导体切割成一定尺寸并将其传输到可主动移位的扭绞头和相对定位的可移位夹持装置，

通过至少使扭绞头远离夹持装置移动来将导体夹持在扭绞头与夹持装置之间，

激活扭绞头，使其绕平行于被夹持的导体的旋转轴线旋转，同时根据规定的行进分布使扭绞头朝夹持装置移动。

根据本发明，这种方法的特征在于以下步骤：

至少在扭绞过程期间向至少夹持装置施加远离扭绞头的力，必要时，该力具有不同大小，以及

确定和评估用于可移动夹持装置的行进或力分布。

以下步骤优选提供为进一步的任选步骤：

在将导体夹持到合适位置之后并且在实际的扭绞过程之前，开始扭绞头远离夹持装置的机动化位移，直到夹持装置已经移动了预定的行进距离或预定的力，

测量或至少间接地确定导体由扭绞头随后占用了位置的长度的特性值，

利用将与第一导体一起进行扭绞的第二导体或任何另外的导体重复上述步骤，其中，用于将第二导体或任何另外的导体切割成一定长度的校正值由测量值或特性值来确定。

根据本发明的方法的另一变体，其特征在于，扭绞头针对每种导体类型和/或扭绞参数朝向夹持装置完成预编程的行进分布，同时夹持装置在通过缩短扭绞导体所产生的力的作用下克服力产生元件的作用朝扭绞头移动。

实际扭绞过程的有利制备可以通过本发明的变体来进行，其中，在实际扭绞过程开始之前，将待扭绞导体松弛地夹持，在此之后，在初始松弛扭绞之后，通过移动扭绞头使导体达到所需的张力，直到夹持装置已经移动了最大行进路径的大约一半，其中夹持装置承受远离扭绞头的力。

有利地，扭绞过程的质量监测特别是在自动加工流程的情况中当在扭绞期间对夹持装置的行进分布进行评估时是可行的，其中，监测优选地覆盖超过行进路径和关联旋转的预定极限，使得能够表示在需要时实现超过极限值的事件与旋转的具体关联的监测范围。

在根据本发明的一个变体中，优选地可以设置，扭绞头的行进分布根据夹持装置的行进分布优选地适应于可界定数量的、具有相同种类的导体和扭绞参数的扭绞过程。

附图说明

下面的描述将揭示本发明的其它优点、特征和特性，其中参考附图描述本发明的几个示例性实施例。在权利要求和说明书中所描述的特征以单独自身或以任意组合都对本发明至关重要。

附图标记列表和权利要求的技术内容及附图一样是本公开内容的一部分。附图以逻辑的、相互关联的次序描述。相同的附图标记表示相同的部件，具有不同附标的附图标记表示功能上等同或类似的部件。

在图中：

图1是根据本发明的具有两个扭绞头的示例性扭绞装置的示意性侧视图，

图2是图1的扭绞装置组件在完全缩回位置的放大单独表示，其中该扭绞装置组件具有用于路径补偿的可移动夹持装置，

图3是图1的组件位于完全伸展位置的放大单独表示，

图4示出了用于致动夹持装置的预紧元件的气动回路图的示例。

具体实施方式

图1所示的、在扭绞过程期间对理论长度缩短进行补偿的扭绞装置具有扭绞头1。待扭绞导体对3通过第二扭绞头5保持在与扭绞头1相对的那侧上的合适位置，其中，两个扭绞头1、5可以绕共同的旋转轴线在相反方向上旋转。也可以设置非旋转夹持装置来代替第二扭绞头5。作为变体，也可以设置非旋转夹持装置来代替第一扭绞头1，在这种情况下，第二扭绞头5发生旋转。原则上，如果扭绞头1、5和夹持装置，特别是其夹持机构被相应地设计，也可以设想三根或更多根导体的扭绞。

在导体对3已经传输到扭绞头1、5后，导体首先布置为彼此平行，并且其端部被夹持到扭绞头1、5的夹持器中。一旦扭绞过程开始，两根导体至少在扭绞头1的作用下彼此缠绕，其中，轴向张力在扭绞期间应当尽可能地保持恒定。然而，引入可依据扭绞过程的进行发生变化的张力可能是有益的。扭绞过程具有缩短被扭绞导体3的在扭绞头1、5之间的长度的效果。缩短根据依据扭绞旋转的抛物线函数来发生。该量级所需的扭绞转数大约等于被扭绞导体3(根据附图/量级)的长度除以节距长度。此外，必须预期约40％的过度扭绞，该过度扭绞随后必须被解扭。

扭绞过程中的长度缩短可以借助于扭绞过程中的变量(例如，导体直径、导体材料、导体长度、扭绞转数(向前然后向后以减小张力)、扭绞期间的张力和因扭绞的作用所要获得的扭绞节距长度等)来以数学方式得以描述。用于这些变量的特定配置的扭绞过程的参数可以存储为文件(“公式”)。首先在针对每个导体横截面的初步测试中计算用于这些公式的基础数据。在已被找出之后，基础数据可接着用作为以数学方式导出其他导体长度的基础。

在扭绞过程中通过将第一扭绞头1安装在长度补偿滑架2上进行理论长度缩短，该长度补偿滑架可在扭绞期间根据所需的公式主动地移动，并且优选地可基于扭绞旋转经由可编程的伺服驱动单元移动，以便对待扭绞导体3在扭绞过程期间的缩短进行补偿。理论上，导体对3中的轴向张力应当保持基本上恒定，如大多数扭绞过程也期望的。然而，用于扭绞的可变张力分布也可基于合适的公式来编程。

第二扭绞头5或者也是非旋转夹持装置安装在另一个线性滑架(即行进补偿滑架4)上，该行进补偿滑架可以承受经由可调节的预紧元件所施加的可控预紧力，该预紧力沿与第一扭绞头1相反且与扭绞头1、5共同的旋转轴线平行的方向作用。滑架4优选经受恒定的张力，该张力尤其与滑架位置无关。在扭绞期间经由扭绞头1作用在导体3上的张力对应于作用在行进补偿滑架4上的张力。

如果由于过程中的材料公差，例如被扭绞导体的缩短尺寸与长度补偿滑架在行进分布中所编程的并在扭绞器1上所行进的参考路径不完全匹配，则行进补偿滑架4应该在扭绞头5上对该路径差进行补偿。张力保持不变。

预紧元件可以例如由气压缸6构成，该气压缸的工作区域受到了可控的且不受活塞位置影响的恒定压力。以这种方式，可以通过行进补偿滑架4的均衡效应向在长度补偿滑架2的整个行进范围的扭绞操作中待扭绞的导体对3施加界定的张力，其中该张力例如在两个滑架2、4的整个行进范围内恒定。如图4所示的示例性气动回路中所示的，用于供应缸6的气动压力借助于可编程的压力调节阀(优选地，5/2向阀44)从用户界面来调节。气动系统总体上包括压缩空气源41、位于压缩空气源与压缩空气存储器42之间的电动气动调节器43、以及阀44的出口上的两个消声器47。柱塞45阻断从阀44到缸6的平行路径。缸6在一侧被供给有气动压力，使得活塞杆上存在的张力在活塞的整个行进范围内也持续存在。由于此时可轴向移动的扭绞头2的轴向保持位置适应了与恒定张力相一致，所以在扭绞期间对因材料所产生的公差进行补偿这是。

可替代地，还可以改变气动压力，并且可以因此改变作为扭绞旋转函数的、作用在导体3上的张力，使得例如较低的张力在扭绞过程开始时施加，并且逐渐增加。根据所编程的分布来操作缸6的气动压力以及预紧力的替代实施例也是可能的。这也适用于随后的解扭过程。

公差所要进行补偿的扭绞缩短仅需要安装在扭绞头5下方的行进补偿滑架4的相对较短的行进路径，特别是与用于第一扭绞头1的长度补偿滑架2的行进路径相比，通常为大约40mm的量级。这也可以通过比较图2和图3来看出。如果活塞杆、滑架4和扭绞头5的位置，即扭绞头保持位置由路径传感器7监测，则可以非常有效地监测“正常公差”内的扭绞过程。该正常扭绞过程外的故障和错误导致了监测公差裕度的偏离。这也可以由评估单元来检测、处理和显示。从而，还可以触发进一步的动作，即扭绞过程的取消、导体对因故障的剔除等，从而实现了监测和质量控制功能。有利地，优选地由可调节极限8a、8b所界定的、行进补偿滑架4的最大可能行进路径保持得比长度补偿滑架2的最大行进路径8短。

因此，根据本发明，扭绞过程分为两个运动。在导体3已被松弛地夹持在两个扭绞头1、5中之后，导体3立即或在松弛的初始扭绞之后通过伺服动力长度补偿处于张力下，直到扭绞头5或布置为与扭绞头1相对的另一夹持装置已经到达行进补偿滑架的可能行进路径的大约一半。然后，气压缸6对导体3施加调节过的恒力。然后，开始扭绞，并且扭绞头1的长度补偿根据规定的行进分布来进行，其中，扭绞头1执行算术计算的平衡路径，以反映正被扭绞的导体3的缩短。

第二夹持装置，在这种情况下是第二扭绞头5，在引导件上朝向第一扭绞头1行进(在某些条件下它也可以远离扭绞头1行进)，其中，行进路径由在扭绞期间在预紧元件6处所预设的、用于夹持导体3的力来确定。扭绞头5和支撑它的行进补偿滑架4仅对与理想的被编程的导体缩短路径的小偏差进行补偿。

位移传感器7或任何其它换能器连同第二扭绞头5一起在扭绞期间检测其行进分布，并且在评估单元中计算导体缩短的偏差。为了质量监测，记录和评估用于导体3的扭绞的扭绞头5的行进分布。以这种方式，在整个操作中可以检测到故障扭绞，并且也可以进行统计评估。

还可以优化加工过程。为此，随后，在考虑到扭绞头5在类似导体3的第一次扭绞期间的补偿路径和类似的扭绞参数的步骤中，对扭绞头1的长度补偿的行进分布进行控制。

根据本发明的针对上述示例性目的所解释的装置和方法的其它优点：

能够在自动化过程中以完全恒定的张力监测扭绞。

测试/监测所完成的扭绞长度

监测因扭绞所产生的缩短以作为质量特征

非常灵敏地激活长度校正防止导体中的负载峰值

通过自动扭绞过程中绝对一致的张力提高扭绞质量

可在自动化扭绞过程中编程张力分布，其中张力在扭绞过程进行时和/或在随后的解扭期间与扭绞旋转相关

改善对不正确扭绞所进行的检测

导体在扭绞期间不会轴向过载。

测试/监测解扭的导体长度

本发明的变体提供了行进补偿滑架4或任何类似的操作配置能够自动地计算用于第一扭绞头1的行进分布。行进分布通常遵循抛物线函数。如果已知用于抛物线的初始范围的实际值，则可以由此计算整个抛物线。

根据本发明，将待扭绞的两根或甚至三根或更多根导体3切割成一定尺寸并将其夹持在扭绞头1、5之间。为此目的，优选地经由图形用户界面预先指定导体的长度，使得长度补偿滑架2能够定位。然后，在行进补偿滑架4的压力调节阀44处设定作用在导体3上的期望张力。典型值约为50n的量级。接着，移回滑架1，直到扭绞头5的滑架4被夹持导体3拉入可气动地调节的行进范围内。

然后，以缓慢的扭绞头1或扭绞头1、5的旋转速度开始扭绞操作并继续，直到滑架4到达其行进路径的端部。同时，经由滑架4的位移传感器7检测行进路径与旋转的相关性。以这种方式，收集实际数据以用于行进式分布抛物线的开始。根据该数据，可以计算包括渐进式行进分布的抛物线。以这种方式，用于扭绞头1和长度补偿滑架2的行进分布是可编程的。所计算的行进分布以相对较小的实际数据集为基础，因此必要时必须校正后续所有扭绞操作的偏差。可借助于行进补偿滑架4的行进传感器7来确定必要的校正，并且为了校正行进分布抛物线可包括必要的校正。

本发明的另一有利应用在于使用行进补偿滑架4对已被逐个切割成一定长度的两根以上单个导体3的实际长度进行自动比较测量，以确保完全相同长度的待扭绞导体3存在于扭绞区域中。

在第一导体已借助于导体回缩机构被切割成一定长度并且被传输到两个扭绞头1、5中的夹持器之后，长度补偿滑架2远离相对的夹持装置移动，直到导体3被张紧，并且然后，行进补偿滑架4发生移动，使得它的预设张力轴向作用在单根导体3上。然后，长度补偿滑架2进一步移动到行进补偿滑架4的界定基准点，该界定基准点由来自行进传感器7或固定换能器的数值界定为基准点。接着，在该点(其由来自伺服电机的解析数据确定)处存储长度补偿滑架2所到达的行进点。

然后，长度补偿滑架2缩回到其起始位置，其中，轴向作用在导体3上的张力也减小到零，并且行进补偿滑架4返回到其起始位置，并且被测量的导体可从扭绞头1、5中移除或弹出。

然后，对第二导体3执行相同的程序。通过比较长度补偿滑架2的用于第一导体和第二导体以及可能的其它单根导体3的行进点位置，可以计算两个导体之间的长度差。该差分尺寸现在可用于校正切割导体3长度的操作。