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Patent Searching and Data


Title:
PROCESSING DEVICE FOR CABLES OR WIRES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/103871
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a processing device for cables or wires, which uses at least one unit for displacing a cable or wire (9), or micro-mechanical actuators for displacing a tool (5). This permits thinner cables or wires to be processed and produces a high degree of precision and excellent control.

Inventors:
STEPAN JIRI (CH)
Application Number:
PCT/IB2002/002250
Publication Date:
December 27, 2002
Filing Date:
June 17, 2002
Export Citation:
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Assignee:
SCHLEUNIGER HOLDING AG (CH)
STEPAN JIRI (CH)
International Classes:
B81B5/00; H02G1/12; H01R43/28; (IPC1-7): H02G1/12; H01R43/28
Foreign References:
US3909911A1975-10-07
US6196087B12001-03-06
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 20 10 July 2001 (2001-07-10)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 05 14 September 2000 (2000-09-14)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 015, no. 250 (E - 1082) 26 June 1991 (1991-06-26)
Attorney, Agent or Firm:
Rosenich, Paul (Patentbuero Paul Rosenich AG BGZ Triesenberg, LI)
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Claims:
Patentansprüche
1. Bearbeitungsvorrichtung für Kabel oder Drähte (9), mit wenigstens einem Antrieb (6) für die Kabel oder Drähte (9), und/oder für eine Haltevorrichtung für die Kabel oder Drähte (9), und/oder für ein Werkzeug zur Bearbeitung der Kabel oder Drähte (9), und/oder für Werkzeuge zum Befestigen von Teilen (Stecker) am Kabel bzw. Draht (9), und/oder zum Verbinden von mindestens zwei Drähten (9,27), und/oder zum Messen von Kabel/Drahtspezifischen Eigenschaften, und oder zum Messen von prozessspezifischen Eigenschaften dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb wenigstens einen mikromechanischen Aktor (6) umfasst.
2. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Antrieb wenigstens zwei Aktoren (6) umfasst, die mechanisch in Serie geschaltet sind.
3. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass der Antrieb wenigstens einen Aktor (6) oder wenigstens zwei gleiche oder verschiedene Aktoren der folgenden Gruppe umfasst : Ultraschall, Bimetall, Piezo, und/oder InchWormmotore, monolithische Vielschicht, ladungsgesteuerte, elektroreologische, thermoreologische, und/oder elektrooder magnetostriktive Aktoren, ParallelBimorphWandler, PiezoBiegeelemente (Bimorph), PiezoSpiegeltranslatoren (wie in der Welt raumteleskoptechnik), elektrochemische, chemomechanische, elektrothermi sche elektrostatische, thermopneumatische oder elektromechanische (span nungsdehnende oder stromdehnende), mikrotechnische Aktoren, Aktoren aus Formgedächtnismaterialien o. dgl.
4. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Antrieb einen herkömmlichen Antrieb (28 ; 35), aus nachfolgender Gruppe umfasst, der in Kombination mit wenigstens einem mikromechanischen Aktor (6) wirkt : elektromotorische, elektromagnetische, pneumatische oder hydraulische Aktoren.
5. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass der Antrieb (6) wenigstens einen Sensor (30) umfasst, der vorzugsweise durch den mikromechanischen Aktor selbst gebildet wird.
6. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass der mikromechanische Aktor über ein Getriebe und/oder über Hebel (40) und/oder über einen Wandler mit einem Medium, beispielsweise Hydrauliköl, Wasser, Quecksilber o. dgl. an den zu verstellenden Bauteilen angreift.
7. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass eine Steuerung vorgesehen ist, die den mikro mechanischen Aktor (6) sowohl in Dehn, als auch in Schrumpfrichtung ansteuert, wobei die Steuerung vorzugsweise elektrisch oder elektronisch aufgebaut ist.
8. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass der mikromechanische Aktor (6) von einer Rückstellfeder (25) beaufschlagt ist.
9. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass der mikromechanische Aktor (6) als Ansteuerglied für Messer, Zentrierbacken, Rollen, Bänder und Greifer oder für Spiegel (15) eines Lasermessers (19 ; 20) ausgebildet ist.
10. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein mikromechanischer Aktor (6) auf einem rotierbaren Messerkopf angeordnet ist und über Schleifringe mit Spannung versorgbar ist.
11. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Aktor (6) ein Regelkreis (33) mit einem Sensor (30 ; 31) zugeordnet ist und/oder dass der Aktor (6) selbst auch als Sensor eingesetzt ist.
12. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Aktor (6) sowohl eine Ansteuerung (open loop) als auch eine Regelung (33) (close loop) für die Bewegung, Posi tionierung und/oder Kraftwirkung vorgesehen sind.
13. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung und/oder die Regelung (33) im Betriebszustand mit einer Messeinheit für das Erfassen von Istwerten am Aktor (6) oder an einem durch den Aktor (6) zu stellendem Glied oder am Kabel (9) oder Draht erfolgt.
14. Verwendung eines mikromechanischen Aktors, insbesondere eines Piezoaktors für die Ansteuerung von mechanischen Bauteilen in Kabelabiso liermaschinen zur Positionierung dieser Bauteile in Bezug auf das abzuisolie rende Kabel.
15. Verwendung eines mikromechanischen Aktors, insbesondere eines Piezoaktors für die elektronisch gesteuerte Fehlerkorrektur bzw. Präzisionser höhung von hydraulischen, pneumatischen, mechanischen oder elektro mechanischen Antrieben in oder an Abisoliervorrichtungen.
Description:
Bearbeitungsvorrichtung für Kabel oder Drähte Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung für Kabel oder Drähte.

Unter Bearbeitungsvorrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Vorrichtung zu verstehen, die a) an den geometrischen Abmessungen der Kabel oder Drähte Änderungen vornimmt, wie beispielsweise eine Schneidvorrichtung oder eine Abisoliervor- richtung, b) an der Oberfläche der Kabel oder Drähte Änderungen vornimmt, wie bei- spielsweise eine Kabelbeschriftungs-oder-markierungsvorrichtung, c) die räumliche Lage der Kabel oder Drähte im Zusammenhang mit Vorrich- tungen unter a) oder b) verändern, wie z. B. Wickel-oder Positionier-oder Transportvorrichtungen.

Unter Kabel oder Drähte im Sinne der Erfindung sind jene elektrischen oder lichtoptischen Bauteile zu verstehen, die eine längliche Struktur aufweisen und für das Leiten von elektrischen oder lichtoptischen Signalen ausgebildet sind.

Insbesondere fallen darunter isolierte Elektro-Drähte oder-Kabel und Licht- wellenleiter. Das heisst drahtförmige, mit wenigstens einer Isolationsschicht versehene Bauteile, die Strom oder Licht von einem Punkt zu einem anderen zu leiten vermögen und dafür zunächst auch universell eingesetzt werden können. Durch die Erfindung ausdrücklich nicht betroffen sind hingegen soge- nannte Bonding-Vorrichtungen für das Bonden (Anschweissen) von Metall- drähten, an Elektronikchips. Diese in der Chipherstellung verwendeten Vor- richtungen gehören zu einer derart speziellen Gattung von Geräten, dass sie, obwohl sie im weitesten auch Drähte (z. B. Gold-oder Platindrähte) bewegen und an bestimmte Stellen am Chip anschweissen bzw. Bonden, vom Fach- mann nicht als Kabelbearbeitungsvorrichtungen verstanden werden. Zu die- sen durch die Erfindung nicht betroffenen Geräten gehören beispielsweise

Vorrichtungen entsprechend der US-A-6089439, bei denen ein Drahthalter mit Klemmbacken zum Halten, Positionieren und Bonden von mikroskopisch fei- nen Drähten in der Chipherstellung beschrieben wird. Demzufolge umfasst der von einem Fachmann zu berücksichtigende Stand der Technik zur vorliegen- den Erfindung auch nicht jene Dokumente, die sich mit der Herstellung von Halbleiterbausteinen allgemein auseinander setzten, wie z. B. die EP-A- 810636, wo ein Festhaltesystem für Halbleiter-Wafer beschrieben ist. Weiters nicht umfasst durch die Erfindung und für den Fachmann nicht zum berück- sichtigungswürdigen Stand der Technik zählend sind Vorrichtungen für die Microtomie, wie beispielsweise in der US-A-4377958, in der eine Vorrichtung für das Herstellen von mikroskopischen Dünnschichten von Präparaten be- schrieben sind. Weiters nicht umfasst durch die Erfindung und für den Fach- mann nicht zum berücksichtigungswürdigen Stand der Technik zählend sind Vorrichtungen zum Schneiden von Laminaten aus sprödem Material und Kunststoff, wie z. B. in der DE-A-19851353 angegeben, wo auf ein Schneid- werkzeug Ultraschallschwingungen aufgebracht werden, um den Schneid- effekt zu verbessern.

Die Erfindung bezieht sich im Rahmen Ihres oben angegebenen Gebietes jedoch z. B. auf Kabelabisoliermaschinen, wie Sie durch die Anmelderin seit vielen Jahren auf den Markt gebracht werden, wie beispielsweise die Geräte- typen : MP 252, MP 257, MP 8015, FO 7045 und Powerstrip 9500. Diese Ge- räte gehören zum Stand der Technik, welcher der vorliegenden Erfindung zu- grunde liegt. Bei diesen Geräten sind computer-oder microprozessorgesteu- erte Antriebe vorgesehen, die Spannbacken, Halte-und Zentriervorrichtungen und Messer so ansteuern, dass Kabel-z. B. Koaxialkabel, einadrige Elektro- kabel, Lichtwellenleiterkabel o. dgl. hochpräzis abisoliert und/oder durchge- schnitten werden können. Die Genauigkeit mit der bei diesen Geräten gear- beitet werden kann, ergibt sich dabei aus dem Zusammenwirken von guter Verarbeitungsgenauigkeit des mechanischen Aufbaus der Geräte mit präzisen Antrieben, hochgenauen Steuerungen und gegebenenfalls präzisen Messsensoren.

Die Antriebe sind in der Regel Elektromotore, beispielsweise Schrittmotore, Elektromagnete und/oder pneumatische Antriebe, häufig verbunden mit Ge-

trieben oder Hebelanordnungen.

Da sowohl bei der Verarbeitungsgenauigkeit, als auch bei der Qualität der bisher eingesetzten Antriebe Grenzen gesetzt sind, wurde der vorliegenden Erfindung als eine erste Aufgabe die Erhöhung der Arbeitsgenauigkeit solcher Abisoliervorrichtungen aufgegeben. Als eine weitere Aufgabe sollte ein Weg gefunden werden, dem Trend nach immer kleineren und dünneren Kabeln- z. B. für die Mobiltelefonie, aber auch in der Raumfahrt usw., Rechnung zu tragen, und eine Vorrichtung für das Bearbeiten von besonders dünnen Ka- beln zu schaffen, die hochpräzise Kabelbearbeitung ermöglicht, ohne Be- schädigungen ausgewählter Schichten des Kabels zu verursachen.

Die Erfindung bezieht im oben angegebenen Rahmen weiters beispielsweise auf das Cleaven (Brechen) eines Lichtwellenleiters. In diesem Zusammen- hang ist folgender Stand der Technik für einen Fachmann relevant : i) Die US-A-4790465 (1988), die zum besseren Cleaven eines Lichtwellenlei- ters vorschlägt, diesen unter Zugspannung mit einem seitwärts angesetzten Messer zu beaufschlagen, wobei das Messer neben seinem, über eine Druckfeder erzeugten Seitwärtsvorschub, mit einer Vibrationsfrequenz von beispielsweise 70 kHz in Vorschubrichtung beaufschlagt wird. Die Klinge er- fährt dabei durch die Frequenz eine mikroskopisch feine rythmische Längen- verschiebung im Bereich von 0,5-1,5p zwischen den Frequenzspitzen- amplituden. Die Frequenz bzw. die Vibration des Messers wird dabei mittels piezoelektrischem Kristall erzeugt.

Ausgehend von einem solchen Aufbau liegt der Erfindung die weitere Aufgabe zugrunde, den Vorschub für ein Messer für das Cleaven, aber auch für sämt- liche anderen Bearbeitungsvorgänge an einem Kabel oder Draht besser und direkter ansteuerbar zu machen, als dies mit einer Feder oder mit den ande- ren oben erwähnten, bekannten Antrieben möglich ist. Zu bevorzugen sind dabei elektronisch gesteuerte Vorschubantriebe. ii) Die DE-A-3622244 (1988) und die DE-A-3781945 (1992) offenbaren eine Glasfaserschneidvorrichtung mittels Druckwelle. Dabei wird eine Glasfaser

mittels Druckwelle gegen ein seitwärts angelegtes starres Messer gedrückt, so dass dieses die Faser trennt. Die Druckwelle wird durch eine Bogenentladung oder durch einen piezoelektrischen Schallwellengenerator erzeugt.

Ausgehend von einem solchen Aufbau liegt der Erfindung die weitere Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, wie ein Lichtwellenleiter nicht nur ge- trennt sondern auch an seiner Oberfläche behandelt und/oder, wie er selbst oder Werkzeuge bzw. Transporteinrichtungen relativ zu ihm positioniert wer- den können, z. B. wie man seine Schutzschichten einschneiden und entfernen kann, ohne dass dabei die eigentliche Glasfaser beschädigt wird. Beim be- kannten Verfahren wird evident, dass die Präzision des Faser-Vorschubs durch die Druckwelle nicht besonders gross sein muss, da es lediglich darauf ankommt, den Druck genügend gross zu machen, so dass die Faser an der Stelle des Messers bricht. Ein grösserer Druck würde keinen wesentlichen negativen Effekt erzielen. Setzte man diese Methode jedoch für das Ein- schneiden einer Faserummantelung ein, so würde ein unbeabsichtigt grösse- rer Druck bzw. eine unpassende räumliche Relativlage der Schneidkante zur Glasfaser rasch zu einer unbeabsichtigten Beschädigung der Faser führen.

In Weiterentwicklungen dieses Gedankens ist erfindungsgemäss noch vorge- sehen, dass durch die Behandlung an der Oberfläche geeignete Kräfte aufge- bracht werden können, mit denen auch Crimpvorgänge, Schweissvorgänge etc. durchgeführt werden können. iii) Die DE-A-2640501 (1978) stellt offensichtlich eine der grundlegenden Offenbarungen dar, in der das frequenzunterstütze Brechen von Lichtwellen- leitern beschrieben wurde. Dabei wird ein Lichtwellenleiter in eine Schwingung versetzt bzw. mit einer Schwingungsamplitude beaufschlagt, die die Faser zum Bruch führt. Die vorgeschlagenen Frequenzen liegen z. B. bei 12,5 kHz.

Der Bruch erfolgt dabei mit oder ohne Schutzschicht des Lichtwellenleiters.

Als schwingungserzeugende Antriebe sind bei diesem Stand der Technik elektromagnetische, piezokeramische oder magnetostriktive Wandler vorge- sehen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung als weitere Auf-

gabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die nicht auf die Verwendung für das Brechen von Lichtwellenleitern eingeschränkt ist, sondern auch für Kupferkabel o. dgl. eingesetzt werden kann. Kupferkabel o. dgl können be- kanntlich-im Gegensatz zu an sich spröden Glasfasern-durch Schwin- gungsfrequenzen weniger leicht gebrochen werden.

Darüber hinaus ist es bekannt, Piezosensoren zum Messen der Crimpkraft einzusetzten (Crimpkraftüberwachung). Für die aufgrund der Messvorgänge festgestellten Justiervorgänge werden jedoch manuelle, elektormotorische oder pneumatische Veränderungen durchgeführt. Die dabei erzielte Genauigkeit und Geschwindigkeit sind meistens ausreichend, jedoch stellt sich die Erfindung die Aufgabe auch für Crimppressen eine schnellere und genauere, bzw. besser zu justierende Lösung für das Ausgleichen von Ungleichheiten zu finden. Ein ausgeführtes Beispiel wurde in der"PP3" Crimp-Maschine von Kirsten AG realisiert, indem eine rote Lampe als Signal vorgesehen war, um eine Crimpkraft-Überschreitung anzuzeigen.

In Zusammenfassung der oben erwähnten Aufgaben, die der Erfindung zu- grunde liegen, wird als Hauptaufgabe ein neues Antriebssystem für Kabelbe- arbeitungsmaschinen gesucht, das eine höhere Präzision erlaubt und gut steuerbar ist und sowohl für Glasfaserkabel, POF-wie auch für Elektrokabel, Coaxkabel, Dantenleitungen u. dgl. verwendbar ist. Dies umfasst neben Ka- belschneid-und Abisoliervorrichtungen auch Crimp-und Schweissmaschinen o. dgl. sowie Geräte zum Vorbereiten der Kabel (z. B. Abwickeln, Beschriften und Überprüfen usw.) sowie Geräte zum Nachbearbeiten der Kabel (z. B. Auf- wickeln, Stapeln, Bündeln, Löten, Schweissen, Kleben, Überprüfen usw.) Diese Aufgaben werden gelöst durch den Einsatz von mikromechanischen Aktoren. Unter mikromechanischen Aktoren sind im Sinne der Erfindung fol- gende Aktoren definiert : Aktoren, die nach einem der folgenden Funktions- Prinzipien Dehnungs-bzw-Schrumpfungsverfahren arbeiten : pyrotechnisches -, Schallwellen-, Wärme-, elektrochemisches-, elektromagnetisches-, Strom-, und/oder spannungsgesteuerte Dehungs-bzw. Schrumpfungsverfahren. Sie umfassen wenigstens einen Energiesteller und wenigstens einen elektrome- chanischen Energiewandler.

Die mikromechanischen Aktoren im Sinne der Erfindung können abgesehen von obiger Definition auch über einen anderen Aufbau verfügen, wobei per Definition in diesem Fall der Hub pro Aktor-Element (ohne allfällige Übersetzung) maximal 1 mm beträgt.

Ausgeschlossen von der Erfindung sind nicht mikromechanische Aktoren, wie z. B. : elektromotorische-, elektromagnetische-, pneumatische oder hydrauli- sche Aktoren, sofern sie nicht in Kombination mit mikromechanischen Aktoren gemäss obiger Definitionen zum Einsatz kommen. (z. B. also DC-Servo-Schritt, synchron, asynchron, Hubmagnete, Pressluft-, Hydraulikkolben, Turbinen, Hydromotoren o. dgl.) Im Sinne der Verwendung kommen somit beispielsweise folgende Aktoren bzw. Motoren infrage : Ultraschall-, Kreisring-Ultraschall-Motor, Monomodaler Ultraschallmotor (schwingend), Biomodaler Ultraschallmotor (schwingend in zwei Ebenen), Bimetall-, Piezo-, und/oder Inch-Wormmotore, monolithische Vielschicht-, ladungsgesteuerte-, elektroreologische-, thermoreologische-, und/oder elektro-oder magnetostriktive Aktoren, Parallel-Bimorph-Wandler, Wärmedehnungs-und Spannungs-oder Stromdehnungs-Aktoren, elektro- chemische, magnetorheologische Aktoren, Aktoren aus Formgedächtnismate- rialien, chemomechanische Aktoren, thermopneumatische, elektrostatische und mikrotechnische Aktoren (durch Mikrosystemtechnik hergestellt) o. dgl., wobei ein Durchschnittsfachmann darunter auch sogenannte Voice-Coil- Aktoren versteht.

Mitumfasst im Sinne der Erfindung sind ausserdem Kombinationen von we- nigstens zwei der oben angeführten mikromechanischen Aktoren.

Weiters umfasst die Erfindung auch Kombinationen von herkömmlichen me- chanischen, pneumatischen, hydraulischen oder elektromechanischen Antrie- ben mit den mikromechanischen Aktoren, welch letztere erfindungsgemäss zum Ausgleichen der Fehler der herkömmlichen Antriebe und/oder zur reinen Antriebsaddition eingesetzt werden. Sie umfasst auch Kombinationen von erfindungsgemäss angeordneten bzw. eingesetzten Aktoren untereinander.

Durch die Erfindung wird erreicht : Hochgenaue Zustellpräzision sowohl der Kabel und Drähte, als auch der je- weiligen Bearbeitungs-, Positionierungs-und Fixierungswerkzeuge-auch im a-Bereich, bessere Bearbeitungsmöglichkeit von kleinsten bzw. dünnsten Ka- beln und Drähten, Vereinfachung der Mechanik bei Abisoliermaschinen ; aus- gezeichnete Steuerbarkeit und Wiederholbarkeit, gute Regelbarkeit bei den meisten Aktorentypen ; Umgehung von mechanischen Ketten und grössere Reproduktionsgenauigkeit, kleinste Abmessungen der Antriebe und in Abhän- gigkeit von der gewählten Untergruppe der erfindungsgemäss eingesetzten mikromechanischen Aktoren eine sehr hohe Kraftaufbringung und schnelle Reaktionszeit, grosse Beschleunigung und Stellgeschwindigkeit.

Durch die Umgehung mechanischer Ketten bzw. durch die besonderen Eigenschaften bestimmter mikromechanischer Aktoren-z. B. Piezo-Aktoren- ergibt sich auch eine verbesserte Steifigkeit.

Weiters sind durch die Erfindung erstmals Abisoliermaschinen ohne pneuma- tische, hydraulische oder elektromotorisch (im herkömmlichen Sinn) angetrie- bene, fernsteuerbare Antriebe möglich.

Darüber hinaus bieten die eingesetzten Aktoren, insbesondere aus dem Be- reich der Piezotechnologie, die Möglichkeit gleichzeitig mit dem Antrieb auch als Messorgan zum Einsatz zu gelangen. Die Grundlagen der Messtechnolo- gie mit Piezosystemen sind dem Messeinrichtungs-Fachmann bekannt, so dass hier nicht näher darauf eingegangen werden muss. Das gilt für einzelne Piezosysteme und für Piezostaffeln ebenso, bei denen mehrere Piezosysteme in Serie geschaltet sind. Es können auch perallel angeordnete Piezostaffeln oder Piezo-Einzel-Systeme angewendet werden (eines als Kraftsystem und eines als Messsystem).

Werden die eingesetzten Aktoren gegebenenfalls auch als Sensoren einge- setzt, so können damit nicht nur qualitative Kabelabisoliervorgänge verbessert werden, wie z. B. das kraft-gesteuerte Einschneiden in eine Kabellage, son- dern auch das Erkennen der Anwesenheit von Kabeln o. dgl. einfach bewerk- stelligt werden. Dies erspart u. U. zusätzliche Lichtschranken o. dgl. Dies ermöglicht beispielsweise auch ein Beobachten des Bearbeitungsvorgangs im Modell (z. B. auf einem Bildschirm mittels Graphik o. dgl.).

Unter Bearbeitungs-, Positionierungs-und Fixierungswerkzeugen werden ins- besondere verstanden : Spann und Transportbacken ; Rollen und Bänder ; Messer aller Art, Laser-oder Ultraschallschneide-oder schweissvorrichtungen (d. h. Vorrichtungen die elektromagnetische oder mechanische Wellen für die Kabelbearbeitung erzeugen) ; Crimpwerkzeuge ; Druckwerkzeuge ; Rollen, Bänder o. dgl. für den Kabeltransport ; Zentriermechanismen ; Greifer ; Positio- nierer, Beschriftungs-und Messeinheiten usw.

Durch die erfindungsgemäss eingesetzten mikromechanischen Aktoren sollen nicht nur Einwirkungen relativ zu dem zu bearbeitenden Kabel, sondern auch Bewegungen des Kabels selbst bei entsprechendem Einsatz möglich sein.

Eine nähere Angabe kann im Prinzip unterbleiben, da alle Bewegungsrichtun- gen wie in der Kabelachse, um die Kabelachse, quer oder schräg dazu, so wie sie gegebenenfalls bisher schon vorgesehen waren, neu auch möglich sind- jedoch wesentlich genauer und präziser als bisher.

Bevorzugte Aktoren sind mikroelektronik-kompatibel ausgebildet, so dass sie z. B. auf TTL-Pegel, CMOS-Anordnungen usw. mit genormten elektrischen Schnittstellen systemfähig sind.

Die Erfindung setzt somit einen Meilenstein in der Weiterentwicklung von Ka- belbearbeitungsgeräten.

Eine Vielzahl der oben angegebenen Aktoren dient bauartgemäss nach Be- darf auch als Sensor, so dass nicht nur der Antrieb sondern auch die Posi- tions-und/oder Kraftbestimmung, Beschleunigung und Geometrie, sowie an- dere physikalische Eigenschaften im Feinbereich erleichtert werden.

Gezielte Lösungen für Antriebe mit einer grösseren Endstrecke als 1 mm kön-

nen durch die Kombination der mikromechanischen Aktoren mit Getrieben, Hebelübersetzungen o. dgl. erzielt werden. Dadurch können-wie an sich be- kannt-Kraft-Weg-, Weg-Weg-, oder Kraft-Kraftübersetzungen erzielt werden.

Durch die erfindungsgemässen mikromechanischen Aktoren können im Rah- men der Erfindung beispielsweise folgende an sich bekannte Bauteile bzw.

Gegenstände bedient werden : Messer, Zentriereinheiten, Führungen, Klemmeinheiten, Auslöser z. B. für Kabelerkennung, Mess-oder Eicheinheiten für Kabeldaten, Prozessdaten (Durchmesser, Lagen, Beschriftungen o. dgl.).

Erfindungsgemäss ist der Einsatz der Aktoren somit insbesondere auch bei Backen, bei Rollen und Bändern insbesondere zum Verschieben und Drehen derselben (Zum Spannen und eventuell auch zum Abziehen und zum Kabel- transport), beim Crimpen, beim Bedrucken, bei der Ansteuerung bzw. Positio- nierung von Rollen, Bändern (Kabeltransport), bei der Positionierung von Zentrierungen, Führungen, Greifern usw. vorgesehen.

Als Messer im Sinne der vorliegenden Erfindung sind herkömmliche Abiso- liermesser ebenso zu verstehen, wie zum Schneiden verwendbare elektroma- gnetische oder mechanische Wellen, wie z. B. Laserstrahlen oder Ultraschall bzw. deren Umlenkspiegel u. dgl., Crimpwerkzeuge, Beschriftungswerkzeuge.

Die herkömmlichen Messer sind dabei in Ihrer Form unabhängig vom erfin- dungsgemässen Antrieb ; so können herkömmliche Form-, V-Messer (in erster Linie für nichtrotierende Abisolier-oder Schneidvorgänge) oder beliebige an- dere Messerformen, insbesondere auch für rotatives Einschneiden, verwen- det werden.

In räumlicher Hinsicht betrachtet ermöglichen die angegebenen mikromecha- nischen Aktoren-je nach Bauart und Einsatz-Bewegungen senkrecht auf die Kabel-bzw. Drahtachse oder schräg dazu, Bewegungen in der Kabel-bzw.

Drahtachse oder Bewegungen des Kabels in der Kabelachse, schräg oder parallel dazu, Rotationsbewegungen oder Geometrieveränderungen der Kabel oder Drähte oder der Bearbeitungswerkzeuge dafür.

Der erfindungsgemässe Einsatz mikromechanischer Aktoren für Kabelbear- beitungsmaschinen bringt für die meisten Aktoren als weiteren Vorteil die

Möglichkeit einer direkten Feedback-Kontrolle, indem die Aktoren gleichzeitig als Sensoren benutzt werden. Selbstverständlich können erfindungsgemäss auch Kombinationen von Piezo-Sensoren und-Aktoren vorgesehen sein, wo- bei jedoch integrierte Aufbauten bevorzugt sind.

Selbstverständlich kommen auch Niedervolt-Technologien zur Ansteuerung der Aktoren zur bevorzugten Anwendung. Der Fachmann wählt nach Kenntnis der Erfindung die Systeme auch hinsichtlich Alterungs-und Kosten-sowie Verfügbarkeits-Fragen.

Im Text dieser Anmeldung ist das Wort"Aktor"gleichbedeutend mit dem Wort "Aktuator"zu verstehen. Das Wort"mikromechanisch"bedeutet, dass die me- chanische Bewegung im kleinen Bereich stattfindet und ist im Unterschied zu "mikrotechnisch"zu sehen, womit Aktoren hergestellt nach mikrotechnischen Verfahren-z. B. auf oder in Silizium-gemeint sind.

Unter"Schleifringen"im Sinne der Erfindung sind auch kontaktlose Übertragungssysteme, wie z. B. induktive oder kapazitive Leistungsübertrager zu verstehen, wobei gegebenenfalls eine Feedbackregelung angewendet wird.

Im Rahmen dieses grundsätzlichen Erfindungsgedankens liegen verschie- dene Ausführungsformen und Weiterbildungen dieser Ausführungsformen, wie sie in den abhängigen Ansprüchen angegeben bzw. unter Schutz gestellt sind und sich aufgrund der Angaben, ggf. unter Beachtung der Lehren der unten erwähnten Patentanmeldungen vom selben Tag, dem Fachmann erschlies- sen. Diesbezüglich wird auf folgende Literaturstellen aus dem Stand der Technik verwiesen, aus dem die Details der angegebenen Aktoren und deren Ansteuerung etc. für den Fachmann entnommen werden kann : ISBN 3-540-54707-X Springer Verlag :"Aktoren : Grundlagen und Anwendun- gen"/Hartmut Janocha ; ISBN 3-8169-1589-2 Expert Verlag :"Technischer Einsatz neuer Aktoren"/ Daniel J. Jendritza u. a.

Firmenprospekt der Firma FRIWO/Duisburg :"Elektrochemischer Aktor"aus 02/98 ;

Firmenbrochure STCO 4300 aus 11/94 der Firma Stettner GmbH & Co/Neumarkt/Opf/Deutschland :"Electronic Components" ; Firmenbrochure von Dr. Lutz Pickelmann Optik/München : Piezomechanische Stellglieder und Anwendungen, Stand März 1987.

Anhand von Skizzen wird auf verschiedene Ausbildungsvarianten im Rahmen der Erfindung beispielhaft näher eingegangen. Es zeigen dabei : Fig. 1-eine Stirnansicht eines Abisolierkopfes mit auf den Durchmesser B geöffneten Abisoliermessern ; Fig. 2-eine Stirnansicht auf den Abisolierkopf nach Fig. 1 mit auf den Durch- messer A geschlossenen Abisoliermessern ; Fig. 3-eine Stirnansicht eines abgewandelten Abisolierkopfes mit schwenkba- ren Messern mit auf den Durchmesser B geöffneten Messern ; Fig 4-eine Stirnansicht auf den Abisolierkopf nach Fig. 3 mit auf den Durch- messer A geschlossenen Messern ; Fig. 5-eine Schrägansicht auf ein Schema eines Abisolierkopfes mit einer rötierbaren und gesteuerten Spiegelanordnung für einen Laserstrahl ; Fig. 6-die Schrägansicht nach Fig. 5 mit bereits eingeschnittenem Kabel ; Fig. 7-die Stirnansicht auf ein mittels Vorrichtung nach Fig. 5 eingeschnittenen Kabelmantel bzw. symbolisch die Schnittführung neben dem Kern ; Fig. 8-eine Seitenansicht auf ein Schema eines hebelgesteuerten Abisolier- kopfes für rotatives oder nichtrotatives Abisolieren ; Fig. 9-eine Ansicht auf ein schematisches Abisolier-oder Schneidemesser, das mittels Piezo-Aktor in Schnitt-bzw. Abisolierposition bringbar ist ;

Fig. 10-einen Aufbau zum Verbinden von Kabelenden mit einem Ultraschall- schweissgerät und einem Messsensor ; Fig. 11-einen Aufbau mit herkömmlichen Pressenantrieb und zusätzlichem Aktor ; Fig. 12-eine herkömmliche Doppelspindelansteuerung für Antriebs-und Spannrollen mit einem zusätzlichen Aktor ; Fig. 13-eine Variante zu Fig. 10 mit einem US-oder Widerstandsschweiss- kopf ohne Messsensor und einem Aktor ; Fig. 14-einen Schneid-oder Spannzangenaufbau mit Aktorenantrieb und Fig. 15-einen Aufbau mit Kniehebelunterstützung für Rollen-oder Bänderzu- stellung ; Die Figuren werden übergreifend beschrieben, gleiche Bezugszeichen be- deuten gleiche Bauteile, Bezugszeichen mit gleichen Nummern, jedoch unter- schiedlichen Indizes bedeuten geringfügig unterschiedliche Bauteile mit glei- chen Aufgaben beziehungsweise ähnlichen Wirkungen.

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen einen Aufbau mit vier Messern 5a-d im geöffneten Zu- stand mit einer vergrösserten Arbeitsöffnung B bzw. mit einer reduzierten Ar- beitsöffnung A (z. B. Schnittiefe). Die Messer 5a-d entsprechen den Messern wie z. B. bei der MP 8015 der Anmelderin. Sie können auch symbolisch als Backen verstanden werden, da das vorliegende Erfindungsprinzip auch für Halte-oder Zentrierbacken gleichartig zum Einsatz kommen kann.

Die Messer 5 sind auf jeweils zugeordneten Messerhaltern 4a-d gehalten, die entlang von je einer Führungsleiste 3a-d verschoben werden können und der- art die Grosse der Arbeitsöffnung A, B bzw. die Schnitt-oder Haltetiefe ein- stellen.

Die Messerhalter 4 sind mittels je einem zugeordneten mikromechanischen Aktor 6a-d beaufschlagt und werden durch diesen weggenau verschoben.

Dazu stützt sich jeder Aktor 6 mit seiner abisolierkopffesten Seite 8a-d gegen entsprechende Aufnahmen des Abisolierkopfes 1, während die andere be- wegliche Seite 7a-d des Aktors 6a-d den jeweiligen Messerhalter 4a-d beauf- schlagt und in Schliessrichtung zustellt oder zurückzieht. Durch X ist dabei symbolisch die Länge des Aktors im spannungslosen Zustand angegeben, während durch Y die Längendifferenz bzw. der Zustellweg angegeben ist.

Bevorzugte Aktoren für den dargestellten Aufbau sind Piezo-Aktoren.

Die symbolisch dargestellten Spannungsanschlüsse bei den Aktoren sind entweder parallelgeschaltet oder individuell angesteuert, wobei bevorzugt die Aktoren gleichzeitig mit gleicher Spannung beaufschlagt werden. Eine allfäl- lige Justierung der Messer zueinander kann durch mechanische Kompensa- tions-bzw. Justiermassnahmen erfolgen ; es sind jedoch auch elektrische Jus- tierungen (über geregelte Spannungsunterschiede) möglich.

Im Rahmen der Erfindung liegen selbstverständlich auch Aufbauten, bei de- nen die Aktoren 6 lediglich als Unterstützung oder Feinzustellung der Messer 5 eingesetzt werden. Bei diesen Aufbauten ist dann z. B. die"abisolierkopf- feste Seite"8 des Aktors 6 durch-nicht dargestellte-direkte oder indirekte herkömmliche elektromechanische oder pneumatische Antriebe beaufschlagt, um grössere Wegstrecken (Zustellstrecken) zu überwinden.

Auch sind, wie in Fig. 1 und Fig. 2 nicht dargestellt, Hebelübersetzungen o. dgl. denkbar, welche die Wirksamkeit der Aktoren erhöhen. Eine der Möglichkeiten eines solchen hebelübersetzten Aufbaus ist aus den Fig. 3, Fig. 4 und 15 er- sichtlich. Bei den Fig. 3 und 4 ist nicht eine lineare Verstellung der schwenkba- ren Messer 11a-d sondern eine Schwenkverstellung in die Arbeitsöffnung A bzw. B vorgesehen. Auch dieser Aufbau entspricht in seiner Abisolier-Funk- tionsweise dem in der EP-B-297484 oder US-A-5010797 (Fig. 8 und Fig. 9 samt zugehörigen Beschreibungsteilen) dargestellten Aufbau der Anmelderin, so dass hier auf weitere Details der Messer 11 a-d bzw. Backen nicht weiter eingegangen werden muss.

Bei diesem Schwenkmesseraufbau sind die Messer 11a-d um je eine messer- kopffeste Achse 10a-d schwenkbar. Da die Messer 11a-d L-förmig aufgebaut sind kommt es zu einer Hebelübersetzung, so dass bei geringen Y-Wegen trotzdem genügende Zustellwege bei der Arbeitsöffnung A, B stattfinden. Zug- federn 12a-d ziehen die jeweiligen Messer 11 a-d wieder in ihre Ausgangslage Position B. Vergleichbare Federn können auch bei den Aufbauten nach Fig. und Fig. 2 vorgesehen sein. Es kann aber auch jeweils das Messer 11 oder der Messerhalter 4 fest mit dem Aktor 6 verbunden sein, so dass die Vor-und Zurückbewegung ohne zusätzliche Federkraft durch den Aktor bewerkstelligt wird.

Die Abisoliervorrichtung der Fig. 5 und Fig. 6 umfassen ein Schneidestrahlzu- führrohr 19, durch das ein Schneidestrahl 20-z. B. ein Laserstrahl-gegen eine Spiegeltreppe 14 gerichtet ist. Auf die Spiegeltreppe 14 folgt ein Schwenkspiegel 15, der von einem Aktor 6i angesteuert ist. Dieser ist mit sei- ner abisolierkopffesten Seite 8i an einem angedeuteten Abisolierkopf 1c fest- gelegt und beaufschlagt mit seiner beweglichen Seite 7e einen Schwenkhebel 16 des Schwenkspiegels 15, so dass der Schneidestrahl gezielt auf ein Kabel 9 gelenkt werden kann. Bevorzugt wird dabei nicht auf die Kabelachse gezielt sondern seitlich daneben vorbei, wie der Pfeil 21 andeutet. durch diesen Auf- bau ergeben sich somit Schnittlinien, wie in Fig. 7 angedeutet, die neben dem Innenleiter 22 vorbeigehen und den Innenleiter 22 somit nicht beschädigen können. Bei einer Rotation des Abisolierkopfes 1c um das Kabel, wird die Isolation bei richtig angesteuertem Schwenkspiegel 15 optimal durchschnitten.

Der Aufbau gemäss Fig. 8 kann ebenso als Rotativaufbau, aber auch als nichtrotativer Aufbau ausgeführt werden. Aktoren 6k-l beaufschlagen je einen Messerhebel 23a-b, der mit seinen Messern 5e, f aufgrund je einer Schwenk- achse 24a-b in eine Schneidposition gebracht werden kann.

Der Aufbau nach Fig. 9 zeigt einen Aktor 6m, der gegen eine Druckfeder 25 arbeitet und für das Einschneiden eines Messers 5g in ein Kabel 9 zuständig ist. Ortsfeste Widerlager 38a, b stützen einerseits das Kabel 9 und anderer- seits die Feder 25.38a könnte alternativ ein steuerbares Gegenlager sein, um das Kabel auch relativ zum Messer zu bewegen. Alternativ könnte das

Gegenlager 38a auch ersetzt sein durch einen Aufbau wie 6m, so dass von beiden Seiten eingeschnitten werden kann. Weiter alternativ oder in Kombination könnte 38b als Zentrierung, die durch die Feder 25 zum Kabel gedrückt wird, ausgebildet sein. Ein solcher Aufbau könnte Auch um das Kabel rotierend gelagert sein.

Beim Aufbau der Fig. 10 und Fig. 13 sieht man einen Aktor 6n bzw. 60, der einen Schweisskopf 26a bzw. 26b (z. B. ein Ultraschallschweisskopf oder ein Widerstandsschweisskopf) beaufschlagt, um mit ihm zwei Leiterenden 27a und 27b verschweissen zu können. Im Sinne der Erfindung umfasst der Begriff"Schweissen"ganz allgemein"Verbinden", z. B. auch"Bonden"o. dgl.

Beim Aufbau gem. Fig. 10 ist zusätzlich noch ein Messsensor 30 vorgesehen, der den korrekten Anpressdruck überwacht und gegebenenfalls über eine Regelung die Anpresskraft des Aktors 6n regelt..

Fig. 11 zeigt symbolisch eine Crimppresse o. dgl., bei der ein Antrieb 28 in zy- klischer Bewegung einen Stöpsel 29 gegen eine Arbeitsfläche 39 stösst. Die Arbeitsfläche 39 ist unterlegt von einem Messsensor 31 und einem Aktor 32 als Stellglied, das bei ungenügender Presskraft diese erhöht, indem der Aktor 32 nach oben ausfährt (Y). Der Messsensor 31 und das Stellglied 32 sowie Antrieb 28 sind dabei in einem Regelkreis 33 rückgekoppelt.

Fig. 12 zeigt eine Ansteuerung der Spannung für Transportbänder in einer Ab- isoliermaschine (z. B. Cut and Strip Maschine). Wie herkömmlich bekannt, werden die Bänder 34a, b über eine gegenläufige Gewindespindel 35 zueinan- der angesteuert, wie z. B. in der Maschine Powerstrip 9500 der Anmelderin realisiert. Neu ist beim vorliegenden Aufbau, dass die Gewindespindel 35 in der Mitte geteilt ist und dort einen Aktor 6p aufweist, der im Feinbereich die beiden Spindelhälften zu-oder auseinander verstellen kann, um so im Feinbe- reich auf das Kabel zwischen den Bändern 34a, b einwirken zu können.

Fig. 14 zeigt symbolisch eine einfache Abisolierzange 36, deren Zangenbacken um eine Achse 37 schwenkbar sind und von einem Aktor 6q beaufschlagt ist. Symbolisch könnte es sich bei dieser Darstellung auch um

eine Spannzange handeln. Der Aktor ist, wie nicht gezeigt, relativ zur Achse ortsfest.

Der Aufbau gemäss Fig. 15 ist kniehebelunterstützt 40, wodurch einerseits mehr Kraft und andererseits noch geringere Wege in der Positionierung von Rollen oder Bändern 34c möglich sind. Beim vorliegenden symbolischen Aufbau, werden die Rollen für ihre Schliessbewegung in einer Schiene 41 geführt und können so im Hundertstel-Bereich zugestellt und geöffnet werden.

Als Variante dazu könnten auch Antriebe eingesetzt werden, wie sie z. B. auf Seite 255 bis 361 des zitierten Buches"Technischer Einsatz neuer Aktoren insbesondere in den Bildern 8.1,8.3 und 13. 9" beschrieben sind.

Bezugszeichenliste 1-Abisolierkopf (rotativ oder nichtrotativ) a ; b ; c 2-Führungsbahnen a-d 3-Führungsleiste a-d 4-Messerhalter a-d 5-Schneidmesser a-g 6-Mikromechanischer Aktor a-r 7-Bewegliche Seite des Aktors 6 a-e 8-Abisolierkopffeste Seite des Aktors 6 a-i 9-Kabel oder Draht 10-Achse 11-schwenkbare Messer 12-Zugfeder 13-Messerschneide 14-feste Spiegel (Spiegeltreppe) 15-Schwenkspiegel 16-Schwenkhebel 17-Schwenkarm 18-Drehachse 19-Schneidestrahl (z. B. Laser) zuführbar 20-Schneidestrahl (z. B. Laser) 21-Pfeil 22-Innenleiter 23-Messerhebel a, b 24-Schwenkachse a, b 25-Feder 26-Schweisskopf a, b 27-Leiterende 28-Antrieb 29-Stössel 30-Messsensor 31-Sensor 32-Stellglied 33-Regelkreis

34-Band 35-Gewinde-Spindel 36-Abisolierzange 37-Achse 38-Widerlager 39-Arbeitsfläche 40-Kniehebel 41-Schiene P Punkt, in dem der Leiter axial zur Drehachse-z. B. mittels Zentriervor- richtung-gehalten ist ; X Länge des Aktors ohne Steuerspannung ; Y Längendifferenz durch angelegte Steuerspannung




 
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