DE10020968A1

DE10020968A1 - Kupplungslose Drahtschneideinrichtung

Info

Publication number: DE10020968A1
Application number: DE10020968A
Authority: DE
Inventors: Michael Kern; Irvin Burns
Original assignee: Rockford Manufacturing Group Inc
Current assignee: Rockford Manufacturing Group Inc
Priority date: 1999-05-03
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2000-11-09
Anticipated expiration: 2020-04-29
Also published as: US6508152B1; DE10020968B4; US6708591B1; FR2793173B1; JP2000351036A; GB2351252B; ITMI20000931A0; IT1317421B1; GB2351252A; ITMI20000931A1; US6769336B2; FR2793173A1; US20020129689A1; GB0008367D0

Abstract

Eine kupplungslose Schneideinrichtung zum aufeinanderfolgenden Abschneiden von führenden Endabschnitten vorgegebener Länge eines Drahtes von einem Drahtvorrat. Der Draht wird durch eine Schneidstation vorgeschoben, die die Schneideinrichtung enthält. Die Schneideinrichtung umfaßt einen Elektromotor, dessen Ausgang mit dem Schneidmechanismus gekoppelt ist, der die aufeinanderfolgenden Drahtschnitte ausführt. Ein stromab der Schneidstation angeordneter Annäherungsschalter oder -sensor signalisiert einer Steuerung jedesmal, wenn der Draht die gewünschte Länge erreicht hat, um periodisch einen elektrischen Strom zum Elektromotor zu erzeugen zum selektiven, inermittierenden Antreiben des Elektromotors mit einer relativ hohen Frequenz, die der Frequenz entspricht, mit der die Schritte ausgeführt werden. Der Motor kann zum Schneiden kürzerer Drahtlängen auch kontinuierlich betrieben werden. Der Motor hat einen Ausgang mit einer Motorwelle, die mit einer Schneidwelle über einen Riementrieb gekoppelt ist. Die Schneidwelle weist eine Exzenternocke auf, die direkt auf den Drahtschneider wirkt. Ein Annäherungssensor oder -schalter ist auch an der Schneidstation vorgesehen, um den Ort des Drahtschneiders zu bestimmen, um eine Heimposition für das System vorzusehen.

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Drahtschnei deinrichtung und mehr im besonderen den Antriebs- und Steue rungsmechanismus für die Steuerung einer Drahtschneidvorrich tung.

Hintergrund der Erfindung

Drahterzeuger wickeln Draht typischerweise eine üblicherweise vorgegebenen Anzahl von Laufmetern auf relativ große Spulen oder zu Drahtbunden auf. Bevor der Draht verwendet oder zum Vertrieb transportiert wird, ist es oft erforderlich, den Draht des Drahtbundes in kürzere Segmente von ebenfalls vorbe stimmter Länge zu schneiden. Um den Draht aus der gekrümmten Gestalt, die er als Ergebnis des Aufwickelns einnimmt, umzu formen, wird oft eine Drahtrichtvorrichtung vorgesehen, um den Draht gerade zu richten und radiale Kräfte, die zum Biegen des Drahtes tendieren, zu entspannen. Der gerade gerichtete Draht kann dann entlang einem vorbestimmten Pfad durch eine Draht schneideinrichtung geführt werden, um die schon erwähnten re lativ kurzen Segmente zu machen.

Um den Schneidvorgang zu Automatisieren und zu Optimieren ist stromab der Schneidvorrichtung ein mit einem Annäherungssensor versehener Freigabemechanismus vorgesehen, um die Anwesenheit von Draht zu erfühlen und der Schneidvorrichtung zu signali sieren, daß sie jeden Schnitt zur passenden Zeit macht, wenn die gewünschte Länge des Drahtsegmentes erreicht ist. Ein sol cher Freigabemechanismus ist in Yankitis, US-Patentanmeldung Serial Nr. 08/868.908, übertragen an Rockford Manufacturing Group, geoffenbart, wobei die gesamte Offenbarung hier durch Bezugnahme zum Inhalt gemacht wird. Die Schneidvorrichtung ist oft ein Messer- oder Scherblatt, das sich auf und ab bewegt, um den Draht teilweise oder ganz zu durchschneiden. Typischer weise wird in Verbindung mit der Schneidvorrichtung ein Ab streifer vorgesehen, um das Drahtsegment bei Bedarf vom Rest des Drahtvorrats abzubrechen. Ein solcher Abstreifmechanismus wird in Burns, US-Patent Nr. 5,850,773, übertragen an Rockford Manufacturing Group, geoffenbart, wobei die gesamte Offenba rung hier durch Bezugnahme zum Inhalt gemacht wird. Diese Au tomatisierungstechnologie hat die Arbeits- und Herstellungsko sten signifikant reduziert und die Produktionsgeschwindigkeit erhöht.

Um den Draht periodisch dann zu Schneiden, wenn der Annähe rungssensor die gewünschte Drahtlänge registriert, sieht der Stand der Technik typischerweise einen kontinuierlich rotie renden Elektromotor vor, bei dem ein Ausgang mit dem Eingang eines einer Einmalumdrehung zugeordneten Kupp lungs/Bremsmechanismus verbunden ist, dessen Ausgang die Schneidvorrichtung antreibt. Der Kupplungs/Bremsmechanismus befindet sich normalerweise außer Eingriff und daher befinden sind der Ausgang des Kupplungs/Bremsmechanismus und die Schneidvorrichtung normalerweise im Leerlauf. Wenn sich der Draht auf die gewünschte und geeignete hänge vorschiebt, wird der Kupplungs/Bremsmechanismus automatisch in Eingriff ge bracht und bewirkt den Betrieb der Schneidvorrichtung, um den Draht durchzuschneiden, an dessen Ende der Kupp lungs/Bremsmechanismus automatisch außer Eingriff gebracht wird. Der Kupplungs/Bremsmechanismus wird typischerweise mit einer relativ hohen Frequenz, in der Größenordnung von 2-3 Mal pro Sekunde (abhängig von der Länge der geschnittenen Draht segmente), in Eingriff gebracht, uni nacheinander relativ kurze Drahtsegmente vom Drahtvorrat abzuschneiden.

Obwohl der Kupplungs/Bremsmechanismus eine ausreichende Ge schwindigkeit bietet und die Vorteile einer Automatisierung erreicht, ist er anfällig für Probleme hinsichtlich der Zuver lässigkeit. Insbesondere führt das häufige in und außer Ein griff Bringen des Kupplungs/Bremsmechanismus zum aufeinander folgenden Schneiden von Drahtsegmenten zu einer kurzen Lebens dauer des Kupplungs/Bremsmechanismus. Es kann nötig sein, den Kupplungs/Bremsmechanismus einer Drahtschneideinrichtung mehr mals pro Jahr oder sogar monatlich zu ersetzen, was wiederum zum vorübergehenden Abschalten der Schneidvorrichtung und zum kostspieligen und arbeitsaufwendigen Ersetzen des Kupp lungs/Bremsmechanismus führt.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist das Hauptziel der vorliegenden Erfindung, die Zuverläs sigkeit einer Drahtschneideinrichtung zu erhöhen und eine praktischere Drahtschneideinrichtung bereitzustellen.

In diesem Zusammenhang ist es ein besonderes Ziel, die Anzahl der durch eine schnelle Verschlechterung des Kupp lungs/Bremsmechanismus verursachten, vorübergehenden Ausfälle einer Drahtschneideinrichtung zu reduzieren.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Rosten der Bereitstellung und des Betriebs einer Draht schneideinrichtung zu senken.

Ein anderes damit zusammenhängendes Ziel der vorliegenden Er findung ist es, die Produktionsgeschwindigkeit einer Draht schneideinrichtung zu erhöhen.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Drahtschneideinrichtung einen von einem Gestell getragenen Elektromotor mit einem Ausgang, der einen Schneidvorrichtungs halter antreibt, der einen Drahtschneider hält. Ein erster, mit dem Drahtschneider in Abtastbeziehung angeordneter Annähe rungssensor erzeugt ein Signal, das die Position des Draht schneiders relativ zum Drahtpfad angibt. Ein zweiter, stromab von der Schneidstation angeordneter Annäherungssensor erzeugt ein Signal, das die Anwesenheit eines Drahtes in der Nähe des Endes des vorbestimmten Drahtpfades angibt. Eine Steuerung spricht auf die Annäherungssensoren an und steuert den Ausgang zum Elektromotor. Die Steuerung erzeugt selektiv einen ersten elektrischen Ausgang zum Motor, um den Drahtschneider in den vorbestimmten Drahtpfad zu bringen, und einen zweiten elektri schen Ausgang, um den Motor zu verzögern und den Drahtschnei der in der Nähe des vorbestimmten Drahtpfades zu halten, wo durch ein Vorschieben des Drahtes möglich ist.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Drahtschneideinrichtung einen von einem Gestell getrage nen Elektromotor mit einem Ausgang, der den Schneidvorrich tungshalter und somit den Drahtschneider in Schwingung bringt. Der Motor hat einen Lauf- und einen Stoppmodus, um die Schneidvorrichtung selektiv zum Schwingen zu bringen oder sta tionär zu halten. Der Motor kann die Schneidvorrichtung wäh rend eines kontinuierlichen Laufmodus des Motors mit einer er sten Frequenz schwingen lassen. Ein Annäherungssensor ist stromab von der Schneidstation angeordnet, um ein Ausgangs signal zu erzeugen, das die Anwesenheit von Draht in der Nähe des Endes des vorbestimmten Drahtpfades anzeigt. Eine Steue rung erzeugt selektiv in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des Annäherungssensors einen Ausgang zum Elektromotor. Die Steuerung treibt den Elektromotor kontinuierlich an, wenn eine zweite Frequenz des Ausgangssignals vom Annäherungssensor min destens gleich der ersten Frequenz oder größer als die erste Frequenz ist, um dadurch kontinuierlich Drahtsegmente abzu schneiden, ohne daß der Motor gestoppt werden muß. Die Steue rung schaltet den Motor intermittierend zwischen Lauf- und Stoppmodus hin und her, wenn die zweite Frequenz kleiner als die erste Frequenz ist, wodurch längere Drahtsegmente vorge schoben werden können.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Schneidvorrichtung Mittel auf, die einen Elektromotor um fassen, der ein Schneidmittel bis zu einer ersten Höchstfre quenz betätigt, um aufeinanderfolgende führende Endabschnitte des Drahtes abzuschneiden. Ein stromab von der Schneidstation angeordnetes Sensormittel erzeugt Ausgangssignale, die die Ge genwart von Draht in der Nähe das Endes des vorbestimmten Drahtpfades anzeigen. Ein Steuerungsmittel erzeugt in Abhän gigkeit von den Ausgangssignalen des Sensormittels selektiv einen elektrischen Ausgang zum Elektromotor. Das Steuerungs mittel treibt den Elektromotor kontinuierlich an, wenn eine zweite Frequenz des Ausgangssignals des Sensormittels minde stens gleich der ersten Höchstfrequenz ist oder größer als diese, und beschleunigt und verzögert den Elektromotor zy klisch, wenn die zweite Frequenz kleiner als die erste Fre quenz ist.

Die Vorteile des Betreibens des Motors in einem kontinuierli chen Laufmodus bestehen darin, daß die Lebensdauer des Motors und der angetriebenen Komponenten erhöht werden kann und daß die Produktionsgeschwindigkeit um so viel wie etwa 100% erhöht werden kann. Der Vorteil eines zyklischen Beschleunigens und Verzögerns des Motors liegt darin, daß der Draht mit einer ge wählten Zuführgeschwindigkeit nach Wunsch vorgeschoben werden kann, wodurch längere Drahtsegmente geschnitten werden können.

Andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der folgen den ausführlichen Beschreibung klar, wenn man sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine teilweise schematische Vorderansicht, die eine neue und verbesserte Drahtschneideinrichtung gemäß einer be vorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer typischen Betriebsumgebung zeigt.

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels einer in der bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 1 verwendeten Freigabeanordnung.

Fig. 3 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der in der Fig. 1 illustrierten Drahtschneidvorrichtung.

Fig. 4 ist eine Endansicht der in der Fig. 3 illustrierten Drahtschneidvorrichtung.

Fig. 5 ist Querschnitt entlang der Linie 5-5 in der Fig. 4.

Die Fig. 6-9 sind schematische Seitenansichten, die aufeinan derfolgende Positionen des Schneidblattes und des Abstreif blattes zeigen.

Fig. 10 ist eine schematische Illustration der Interface- Schaltung und Annäherungssensoren für die Verbindung zwischen der Steuerung und den Annäherungssensoren.

Obwohl die Erfindung in Verbindung mit bestimmten bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wird, ist eine Einschränkung auf diese Ausführungsformen nicht beabsichtigt. Vielmehr ist beab sichtigt, alle Alternativen, Modifizierungen und Äquivalente als durch den Schutzumfang der Erfindung, wie sie durch die angefügten Ansprüche definiert ist, umfaßt zu betrachten.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Zum Zwecke der Illustration und unter Bezugnahme auf die Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung in den Zeichnungen in einer Schneideinrichtung 10 zum Ab schneiden aufeinanderfolgender, führender Endabschnitte einer längeren, entlang einem vorbestimmten Drahtpfad 18 vorschieb baren Drahtlänge 11 dargestellt. (Der Drahtpfad ist in Fig. 1 schematisch durch Pfeile dargestellt, die oberhalb des vom Draht 11 eingenommenen, tatsächlichen Drahtpfades die Richtung des Drahtvorschubes angeben). Obwohl die Schneideinrichtung 10 in vielen verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden kann, ist sie hier in Verbindung mit einem Zuführmechanismus 12 ge zeigt, der den Draht 11 durch eine Drahtrichtvorrichtung 13 zieht, die mit Drahtvorrat von einer Abwickelstation 14 oder eines Drahtziehmaschine versorgt wird.

Der Zuführmechanismus 12, die Geraderichtvorrichtung 13 und die Drahtzuführ- und -abwickelstation 14 sind nicht Teil der Erfindung und müssen nicht weiter im Detail beschrieben wer den. Es reicht zu sagen, daß der Zuführmechanismus 12 jeweils ein Paar obere und untere Zuführwalzen 15 (Fig. 2) aufweist, die sich so drehen, daß sie den Draht durch die Geradericht vorrichtung 13 ziehen und den gerade gerichteten Draht durch und über die Schneideinrichtung 10 hinaus zu einer Ausgabesta tion vorschieben. Immer wenn eine Drahtlänge mit geeigneten Abmessungen über die Schneideinrichtung 10 hinausgeschoben wird, wird das führende Endsegment des Drahtes von der ver bleibenden Länge des Drahtvorrates abgeschnitten, wobei das Schneiden an einer unmittelbar stromab vom Zuführmechanismus 12 angeordneten Schneidstation stattfindet. Während des Schneidvorgangs wird das führende Endsegment des Drahtes durch eine unmittelbar stromab von der Schneidstation angeordnete, herkömmliche Rinne 16 vorgeschoben. Nach jedem Schnitt wird der Boden der Rinne automatisch in gut bekannter Weise geöff net, damit das abgeschnittene führende Endsegment des Drahtes nach unten aus dem Weg des nächsten führenden Endabschnittes des Drahtes fallen kann.

Die Schneideinrichtung 10 beinhaltet eine herkömmliche Schneidvorrichtung 20, die von einem Schneidvorrichtungshalter in Form eines langgestreckten Arms 22 gehalten wird, der zy klisch in den vorbestimmten Drahtpfad 18 gebracht werden kann. In der derzeit bevorzugten Ausführungsform schwingt der lang gestreckte Arm 22 nach oben und unten. Der langgestreckte Arm 22 ist an einem Drehgelenk oder Drehpunkt 25 mit einem Verbin dungsstück 23 drehbar verbunden, das seinerseits mit einem Tragarm 24 des Hauptgestelles an einem Drehgelenk oder Dreh punkt 26 drehbar verbunden ist, um die Schwingbewegung des Drahtschneiders 20 in und aus dem vorbestimmten Drahtpfad 18 vorzusehen. Der Schneidvorrichtung 20 ist in einem unteren En dabschnitt des Arms 22 durch eine Schraube 27 befestigt. Die Schraube 27 kann gelöst werden, sodaß der Schneidvorrichtung 20 zum Schärfen entfernt oder durch eine neue Schneidvorrich tung oder durch eine zum Schneiden einer anderen Drahtdicke geeigneten Schneidvorrichtung ersetzt werden kann. Wie in der Fig. 4 am deutlichsten gezeigt wird, hat die Schneidvorrich tung hier die Form eines Blattes mit einem im allgemeinen U- förmigem Hals, dessen Oberkante eine bogenförmige Schneidkante 28 definiert.

Wenn die Schneidvorrichtung 20 durch ihren Arbeitshub vorge schoben wird, greift die Schneidkante 28 am Draht 11 an einer Stelle an, die nahe dem Tragarm 24 und nahe einem Aufnahmedorn 30 liegt, der am Tragarm 24 befestigt ist und dazu verwendet wird, den Draht durch die Schneidstation zu leiten. Der Auf nahmedorn 30 unterstützt den Draht 11 beim Abscheren durch die Schneidvorrichtung 20. In einigen Fällen geht die Schneidkante 28 vollständig durch den Draht und trennt daher den führenden Endabschnitt des Drahtes ganz vom verbleibenden Drahtvorrat. In anderen Fällen, üblicherweise bei größeren Drahtdicken, wird die Schneidvorrichtung so eingestellt, daß die Schneid kante 28 nur teilweise in den Draht eindringt, obwohl das teilweise Eindringen dazu dient, den Draht vollständig zu trennen. In diesem Fall kann jedoch das Material des Drahtes "angehängt" bleiben, selbst wenn der Draht technisch durch trennt ist. An sich kann die Schneideinrichtung weiters einen Abstreifmechanismus 32 zum Ablösen des eben abgeschnittenen führenden Endabschnitts des Drahtes aufweisen. Insbesondere bewegt sich der Abstreifmechanismus 32 nach unten in den Ein griff mit dem Draht, kurz nachdem die Schneidvorrichtung 20 mit dem Draht in Eingriff gekommen ist, wie in den Fig. 6-9 illustriert. Wenn das Material am Schnitt angehängt bleibt, trennt die Wirkung des Abstreifmechanismus das Material und bewegt das geschnittene Ende aus dem Pfad des sich vorschie benden, führenden Endes. In beiden Fällen schiebt der Ab streifmechanismus den abgeschnittenen Drahtabschnitt nach un ten in die Rinne 16, damit die nächste Drahtlänge schnell vor geschoben werden kann. In dem vorliegenden Fall wirkt der Ab streifmechanismus 32 durch die Bewegung des Gelenks 45. Weite re Details des Gelenks 45 und des Abstreifmechanismus 32 er hält man unter Bezugnahme auf Burns, US-PS 5,850,773. Andere Arten von Abstreifmechanismen, wie die in Burns, US-PS 5,850,773, allgemein diskutierten, können ebenfalls verwendet werden.

Zum Signalisieren, daß ein Schnitt erforderlich ist, ist ein Annäherungssensor in Form eines Endnäherungsschalters 34 stromab von der Schneidstation in Abtastbeziehung mit dem vor bestimmten Drahtpfad 18 vorgesehen, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das die Gegenwart von Draht an einem Punkt stromab von der Schneidstation anzeigt. In der bevorzugten Ausfüh rungsform befindet sich der Näherungsschalter 34 in einer ein stellbaren Freigabeanordnung 36, die es einfach ermöglicht, die Länge der abzuschneidenden Drahtsegmente nach Wunsch zu verkürzen oder zu verlängern. Der Näherungsschalter 34 wird durch die Freigabeanordnung 36 mechanisch und somit indirekt aktiviert, kann sich aber alternativ dazu an einer Position befinden, wo er den Draht 11 direkt erfühlt. Weitere Details der beispielhaften Freigabeanordnung 36 findet man bei Yanki tis, US-Patentanmeldung Serial Nr. 08/868.908. Andere Formen von Annäherungssensoren und andere bekannte Freigabemechanis men, wie die allgemein in Yankitis, US-Patentanmeldung Serial Nr. 08/8668.908 diskutierten, können ebenfalls mit einer bevor zugten Ausführungsform verwendet werden.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die peri odischen Schneidvorgänge direkt durch die Leistungsabgabe ei nes Elektromotors 40 ausgeführt, ohne einen Kupp lungs/Bremsmechanismus zu benötigen. Dies beseitigt die mit dem Verschleiß des Kupplungs/Bremsmechanismus verbundenen Pro bleme, wie das häufige und kostspielige Ersetzen des Kupp lungs/Bremsmechanismus. Der Elektromotor 40 ist am Tragarm 24 befestigt und besitzt einen elektrischen Eingang in Form eines Eingangsdrahtes 41 für die Aufnahme von elektrischem Strom zum Antreiben des Motors. Bezugnehmend auf die Fig. 4-5, ist die Leistungsabgabe des Elektromotors 40 für eine Motorwelle 42 vorgesehen, die über einen Direktantrieb (in Form eines Rie mentriebs 43) mit einer Schneidwelle 44 gekoppelt ist. Damit sich die Schneidwelle 44 relativ zum Tragarm 24 um die Längs achse drehen kann, ist die Schneidwelle 44 in zwei am Tragarm 24 montierten Lagern 47 gelagert. In der bevorzugten Ausfüh rungsform umfaßt der Riementrieb 43 ein an der Motorwelle 42 befestigtes, kleineres Zahnrad 46, ein an der Schneidwelle 44 befestigtes, größeres Zahnrad 48 und einen um die Zahnräder 46, 48 geführten, endlosen Zahnriemen 50, wodurch Schneidwelle 44 und Motorwelle 42 mit einem vorgegebenen Übersetzungsver hältnis gleichsinnig rotieren, das durch die relativen Wirk durchmesser der Zahnräder 46, 48 bestimmt wird. Das Überset zungsverhältnis beträgt vorzugsweise etwa 3 zu 1, um das An triebsdrehmoment des Motors für ein ausreichendes Durchschnei den der gewünschten Drahtstärken zu reduzieren, es kann aber abhängig von der Motorleistung des gewählten Motors und den Schneidkrafterfordernissen der Anwendung jedes annehmbare Übersetzungsverhältnis verwendet werden. Es versteht sich, daß andere Direktantriebe, beispielsweise ein Kettentrieb, verwen det werden können. Alternativ dazu kann auch ein Motor mit hö herer Drehmomentleistung direkt mit der Schneidwelle 46 ver bunden sein und seine Leistung auf diese direkt übertragen, wodurch der Riementrieb 44 eliminiert wird, jedoch wird ein solcher Motor wegen der hohen Rosten für einen Motors mit hö herer Drehmomentleistung weniger bevorzugt.

Für die Schwingbewegung von Arm 22 und Schneidvorrichtung 20 ist nahe dem zum größeren Zahnrad 48 eingesetzten, vorstehen den Ende der Schneidwelle 44 eine Exzenternocke 52 vorgesehen. Die Exzenternocke 52 ist ein kreisförmiges Element, dessen Mittelachse gegenüber der Drehachse der Schneidwelle 44 ver setzt ist. Die Nocke 52 ist in Lagern 56 gelagert, die am Schneidarm 22 so befestigt sind, daß die Nocke 52 direkt auf den Schneidarm 22 wirkt, wodurch die Drehung der Nocke 52 eine Schwingbewegung des Schneidarmes 22 verursacht, um die Schneidvorrichtung 20 in und aus dem vorbestimmten Drahtpfad 18 zu führen. Die Schwingbewegung der Schneidvorrichtung 20 und, in diesem Fall, des Abstreifmechanismus 34 kann man aus den Fig. 6-9 ersehen.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt die bevorzugte Ausführungsform elektrische Steuerungsmittel in Form einer elektronischen Steuerung 58, die einen elektrischen Antriebsstrom mit variabler Frequenz für den Elektromotor 40 erzeugt, um den Motor 40 selektiv mit einer Frequenz anzutrei ben, die der Frequenz entspricht, bei der Signale von dem stromab gelegenen Näherungsschalter 34 über die Leitung 59 und durch das logische Interface 70 empfangen werden.

In der bevorzugten Ausführungsform ist der Motor 40 ein Wech selstrommotor, der relativ billig ist, und die elektronische Steuerung 58 ist ein Wechselstromantrieb und im speziellen ein Direktantrieb mit für das Drehmoment variabler Frequenz. Nur einige der handelsüblichen Antriebe mit variabler Frequenz sind für die Verwendung in einer bevorzugten Ausführungsform geeignet. Ein akzeptabler Antrieb mit variabler Frequenz ist einer, der schnellansprechende Bewegungssteuerung bieten kann, wie der unter dem Handelsnamen ACS 600 MOTIONCONTROL DIRECT TORQUE CONTROL (DTC) DRIVE von ABB INDUSTRY OY in Helsinki, Finnland, erhältliche. Es versteht sich, daß andere geeignete Steuerungen, die die schnelle und häufige Beschleunigung und Verzögerung eines Motors erzielen können, ebenfalls gewählt werden können. Der Elektromotor 40 wird im Hinblick auf die Kompatibilität mit der elektronischen Steuerung 58 ausgewählt und hat in der derzeit bevorzugten Ausführungsform die Form eines Dreiphasen-Wechselstrom-Induktionsmotors, der schnell beschleunigen und verzögern kann. In der bevorzugten Ausfüh rungsform erzeugt die elektronische Steuerung 58 (in der Form des Wechselstromantriebs mit variabler Frequenz) eine Sinus welle, die den Wechselstrommotor 40 schnell beschleunigt und den Motor 40 in einen "Laufmodus" schaltet, der die Austritts welle 42 dreht. Die elektronische Steuerung 58 erzeugt auch eine nicht sinusförmige Welle (0 Hz), die den Motor 42 plötz lich verzögert und den Motor 42 in einen "Stoppmodus" schal tet, um ein Magnetfeld oder einen Magnetfluß vorzusehen, der als elektrische Bremse wirkt und die Position der Austritts welle 42 festhält. In Stoppmodus kann es leichte Schwingungen der Austrittswelle aufgrund leichter Magnetflüsse im Motor ge ben, aber die Austrittswelle ist im wesentlichen stationär, und somit ist die Schneidvorrichtung im wesentlichen stationär und in einer Position in der Nähe des Drahtpfades 18, sodaß das Vorschieben des Drahtes 11 nicht behindert wird.

An dieser Stelle sollte offensichtlich sein, daß die für jeden Schwingungszyklus der Schneidvorrichtung 20 benötigte Min destzykluszeit von der maximal erreichbaren Drehzahl der Mo toraustrittswelle 42 während eines kontinuierlichen Betriebs des Motors 40 abhängt. Ein praktischer Bereich der für eine Schwingung der Schneidvorrichtung 20 erforderlichen Mindestzy kluszeit kann zwischen etwa 100 und etwa 500 Millisekunden (grob gesagt in der Nähe von 300 Millisekunden) liegen. Wenn die Mindestzykluszeit größer als oder gleich der Zeit ist, die der Draht 11 braucht, um sich zur Freigabeanordnung 36 auf die volle vorbestimmte Länge vorzuschieben, kann der Motor konti nuierlich laufen, ohne daß er intermittierend gestoppt werden muß. Das kann beim Schneiden von relativ kurzen Segmenten des Drahtes 11 unterhalb einer vorgegebenen Größe der Länge der Fall sein. Es ist ein Vorteil, daß beim Schneiden von kurzen Segmenten des Drahtes die Produktionsrate oder Anzahl der Schnitte ungefähr um 100% erhöht werden kann, indem man den Motor 40 und die Schneidvorrichtung 20 kontinuierlich betreibt und den Motor nicht zyklisch startet und stoppt. In Abhängig keit von der Länge der zu schneidenden Drahtsegmente können etwa 4-5 Drahtschnitte pro Sekunde gemacht werden. Das kann auch die Lebensdauer des Motors und der angetriebenen Kompo nenten der Schneideinrichtung erhöhen. Wenn die Mindestzyklus zeit kürzer ist als die Zeit, die für das Vorschieben des Drahtes 11 zur Freigabeanordnung 36 auf die volle vorbestimmte Länge erforderlich ist, kann der Motor 40 intermittierend an getrieben werden, indem man den Motor zyklisch ein- und ab schaltet. Dies bietet eine tatsächliche Zykluszeit des Schwingzyklus, die von der Geschwindigkeit abhängt, mit der sich der Draht vorschiebt. Das kann beim Schneiden längerer Segmente des Drahtes 11 über der vorgegebenen Größe der Länge der Fall sein. Solche längeren Drahtschnitte können in der Größenordnung von etwa alle 1-3 Sekunden gemacht werden. In jedem Fall treibt die Steuerung den Elektromotor 40 so an, daß die zyklische Frequenz der Ausgangssignale vom Endnäherungs schalter 34 im allgemeinen der tatsächlichen zyklischen Fre quenz entspricht, mit der die Schneidvorrichtung 20 schwingt.

Um die genannten und andere zusätzliche Merkmale der vorlie genden Erfindung zu erreichen, enthält die bevorzugte Ausfüh rungsform einen zweiten Annäherungssensor in Form eines Nähe rungsschalters 60, der die Position der Schneidvorrichtung 20 relativ zum Draht 11 oder zum Drahtpfad 18 fühlt. Es versteht sich, daß auch andere Formen von Annäherungssensoren, wie Ko dierer andere Positionsfühlvorrichtungen, verwendet werden können. Der Näherungsschalter 60 beinhaltet eine an der Schneidwelle 44 montierte Nocke 62 und ein stationäres Senso relement 64 zum Fühlen der Position der Nocke 62. Wie man er kennen kann, korreliert die Position der Nocke 62 zur Position der Schneidvorrichtung 20. Der Näherungsschalter 60 legt eine Heimposition für die Schneidwelle 44 und somit für die Schneidvorrichtung 20 fest und signalisiert der Steuerung 58 über die Leitung 66 und durch das logische Interface 70 jedes Mal, wenn die Heimposition erreicht ist. In dieser Ausfüh rungsform gibt der Näherungsschalter 60 der Steuerung 58 ein Signal, wenn er das führende Ende und das folgende Nockenseg ment 68 der Nocke 62 fühlt, wobei eine Heimposition pro Umdre hung der Schneidwelle 44 festgelegt wird (die Heimposition entspricht auch einer Position der Schneidvorrichtung 20 au ßerhalb des Pfades des sich vorschiebenden Drahtes 11). Vor teilhafterweise schließt das die Schleife und bietet eine kla re Anzeige für die Steuerung, daß der Motor 40 gestoppt werden muß, wenn der Draht die Freigabeanordnung 36 und seine volle vorbestimmte Länge noch nicht erreicht hat, wodurch ein kurz geschnittener Draht vermieden wird.

Damit der Motor nach Wunsch intermittierend oder kontinuier lich laufen kann, beinhaltet die bevorzugte Ausführungsform ein logisches Interface 70 zwischen den beiden Näherungsschal tern 34, 60 und der Steuerung 58, wovon ein schematisches Dia gramm in der Fig. 10 illustriert ist. Die Interfaceschaltung 70 umfaßt, wie gezeigt, einen Stromeingang 72, eine Erdung 73 und einen Start-Motorausgang 74 und einen Stop-Motorausgang 75, wobei beide Ausgänge 74, 75 an die elektronische Steuerung 58 ausgegeben werden, um die Steuerung 58 darüber zu informie ren, ob der Motor 40 angetrieben oder in Position gehalten werden soll. Jeder Näherungsschalter 34, 60 schaltet an und ab, um ein entsprechendes Relais 76, 77 zu aktivieren. Das er ste Relais 76 betätigt zwei elektrische Schalter 79, 80, um selektiv elektrischen Stromfluß durch sie hindurch bereitzu stellen. Ebenso betätigt das zweite Relais 77 zwei elektrische Schalter 81, 82, um selektiv elektrischen Stromfluß durch sie hindurch bereitzustellen. Wie gezeigt, kann das erste Relais 76 auch durch einen Handschalter 84 aktiviert werden oder auch dann, wenn Kontakt durch die Schalter 79, 81 der jeweiligen Relais 76, 77 hergestellt wird.

Wenn der Endnäherungsschalter 34 zuerst über die Freigabean ordnung Draht fühlt, wird er in einen eingeschalteten Zustand geschaltet, der seinerseits das erste Relais 76 aktiviert, um elektrischen Kontakt zwischen seinen beiden Schaltern 79, 80 herzustellen. Eine elektrische Verbindung durch den zweiten Schalter 80 gibt der Steuerung 58 ein Signal, ein elektrisches Signal zu erzeugen, das den Elektromotor 40 beschleunigt und die Schneidvorrichtung 20 durch den Draht bewegt. Nachdem der Drahtschnitt gemacht werde, wird das abgeschnittene Drahtseg ment durch die Rinne 16 freigegeben, und die Schneidvorrich tung 20 wird noch weiter angetrieben und beginnt sich aus dem Drahtpfad zurückzuziehen. Sobald sich die Schneidvorrichtung ausreichend zurückgezogen hat, wird ein anderes führendes End segment des Drahtes vorgeschoben. Wenn sich die Schneidvor richtung hinter eine vorgegebene Position zurückzieht, akti viert sich der Schneidvorrichtungsnäherungsschalter 60 der, um elektrischen Kontakt zwischen seinen beiden Schaltern 81, 82 herzustellen. Eine elektrische Verbindung durch den zweiten Schalter 82 gibt der Steuerung 58 ein Signal, ein elektrisches Signal zu erzeugen, das den Motor schnell verzögert und dann den Rotor des Elektromotors 40 im wesentlichen stationär hält, damit der Draht vollständig vorgeschoben werden kann. Wenn sich der Draht jedoch schon auf seine vorbestimmte Länge vor geschoben und den Endnäherungsschalter 60 aktiviert hat, ehe die Schneidvorrichtung sich vollständig hinter die vorgegebene Stelle zurückgezogen und den Schneidvorrichtungsnäherungs schalter 60 aktiviert hat (und sich vielleicht teilweise nach vorne bewegt), sind beide ersten Schalter 79 und 81 in elek trischem Kontakt, um das erste Relais 79 im erregten Zustand zu halten und somit das Start-Motorausgangssignal zur Steue rung 58 aufrechtzuerhalten. Das Start-Motorausgangssignal überlagert das Stop-Motorausgangssignal, und daher wird der Motor während des Zyklus kontinuierlich angetrieben.

Alle hier zitierten Literaturstellen, einschließlich der Pa tentschriften, Patentanmeldungen und Veröffentlichungen, wer den hier in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme zum Inhalt ge macht. Wenngleich diese Erfindung mit Betonung der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, wird es für Durch schnittsfachleute auf diesem Gebiet offensichtlich sein, daß Variationen der bevorzugten Ausführungsformen verwendet werden können, und daß es beabsichtigt ist, daß die Erfindung anders als hier speziell beschrieben ausgeführt werden kann. Folglich schließt diese Erfindung alle Modifizierungen ein, die vom Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die folgenden Ansprü che definiert wird, umfaßt sind.

Claims

1. Eine Einrichtung zum Abschneiden von aufeinanderfol genden, führenden Endabschnitten eines Drahtes, der entlang einem, durch eine Schneidstation verlaufenden, vorbestimmten Drahtpfad vorgeschoben werden kann, welche Einrichtung umfaßt:
ein Gestell;
einen vom Gestell getragenen Schneidvorrichtungshalter mit einem Drahtschneider, wobei der Schneidvorrichtungshalter ge genüber dem Gestell beweglich ist, um den Drahtschneider in den vorbestimmten Drahtpfad zu bringen;
einen vom Gestell getragenen Elektromotor mit einem den Drahtschneider direkt antreibenden Ausgang;
einen ersten, mit dem Drahtschneider in Abtastbeziehung angeordneten Annäherungssensor zur Erzeugung eines Signales, das die Position des Drahtschneiders relativ zum Drahtpfad an gibt;
einen stromab der Schneidstation angeordneten, zweiten An näherungssensor zur Erzeugung eines Signales, das die Anwesen heit eines Drahtes in der Nähe des Endes des vorbestimmten Drahtpfades angibt; und
eine auf die Annäherungssensoren ansprechende Steuerung zum Steuern des elektrischen Ausgangs zum Elektromotor, welche selektiv einen ersten elektrischen Ausgang erzeugt, um den Mo tor anzutreiben und den Drahtschneider in den vorbestimmten Drahtpfad zu bringen, und einen zweiten elektrischen Ausgang erzeugt, um den Motor zu verzögern und den Drahtschneider in der Nähe des vorbestimmten Drahtpfades zu halten.

2. Die Einrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste An näherungssensor eine Heimposition für den Drahtschneider eta bliert, die nahe dem Drahtpfad liegt, und die Steuerung konti nuierlich den ersten elektrischen Ausgang erzeugt, um den Elektromotor kontinuierlich anzutreiben, wenn die Steuerung ein nachfolgendes Signal von dem zweiten Annäherungssensor nach einem Drahtschnitt noch vor dem Empfang des die Heimposi tion des Drahtschneiders angebenden Signales vom ersten Annä herungssensor empfängt.

3. Die Einrichtung nach Anspruch 2, wobei die Länge der aufeinanderfolgenden, führenden Endabschnitte einstellbar ist und die Steuerung kontinuierlich einen ersten elektrischen Ausgang für kurze Längen der führenden Endabschnitte unterhalb einer vorgegeben Länge erzeugt und für längere hängen der füh renden Endabschnitte oberhalb der vorgegeben Länge zyklisch zwischen dem ersten elektrischen Ausgang und dem zweiten elek trischen Ausgang hin und her schaltet.

4. Die Einrichtung nach Anspruch 1, wobei der Elektromo tor ein Dreiphasen-Wechselstrom-Induktionsmotor ist und die Steuerung ein Antrieb mit variabler Frequenz ist.

5. Die Einrichtung nach Anspruch 4, wobei der Antrieb mit variabler Frequenz eine Sinuswelle für den ersten elektri schen Ausgang erzeugt und eine nicht sinusförmige Welle für den zweiten elektrischen Ausgang erzeugt.

6. Die Einrichtung nach Anspruch 1, wobei der Ausgang des Motors an einer relativ zum Gestell drehbaren Austritts welle vorgesehen ist und weiters eine Schneidwelle vorgesehen ist, die gegenüber der relativ zum Gestell drehbaren Aus trittswelle versetzt ist und einen direkt auf den Schneidvor richtungshalter wirkenden Exzenter besitzt, und weiters ein kupplungsloser Direktantrieb vorgesehen ist, der die Aus trittswelle mit der Schneidwelle koppelt, wodurch Austritts welle und Schneidwelle gleichsinnig rotieren.

7. Die Einrichtung nach Anspruch 6, wobei der kupplungs lose Direktantrieb ein Riementrieb mit zwei an der Schneidwel le bzw. an der Austrittswelle montierten Zahnrädern und einem um die Zahnräder herumgeführten Endlosriemen ist.

8. Die Einrichtung nach Anspruch 6, wobei der erste An näherungssensor ein stationäres Sensorelement umfaßt, das die Position einer Nocke erfühlt, die auf der Schneidwelle für die Rotation relativ zum Sensorelement befestigt ist.

9. Eine Drahtschneideinrichtung zum periodischen Ab schneiden eines durch eine Schneidstation vorgeschobenen Drah tes, welche Einrichtung umfaßt:
ein Gestell;
einen vom Gestell getragenen Schneidvorrichtungshalter mit einem Drahtschneider, wobei der Schneidvorrichtungshalter ge genüber dem Gestell bin und her schwingen kann, um den Draht schneider in den vorbestimmten Drahtpfad zu bringen;
einen vom Gestell getragenen Elektromotor mit einem den Schneidvorrichtungshalter direkt hin und her bewegenden Aus gang, wobei der Motor einen Laufmodus und einen Stoppmodus be sitzt und in der Lage ist die Schneidvorrichtung bei einer er sten Frequenz während eines kontinuierlichen Laufmodus des Mo tors hin und her zu bewegen;
einen stromab der Schneidstation angeordneten Annäherungs sensor zur Erzeugung eines Signales, das die Anwesenheit eines Drahtes in der Nähe des Endes des vorbestimmten Drahtpfades angibt; und
eine Steuerung, die als Antwort auf Ausgangssignale des Annäherungssensors selektiv einen elektrischen Ausgang zum Elektromotor erzeugt, welche selektiv einen ersten elektri schen Ausgang erzeugt, wobei die Steuerung den Elektromotor kontinuierlich antreibt, wenn eine zweite Frequenz der Aus gangssignale des Annäherungssensors zumindest gleich oder grö ßer ist als die erste Frequenz, wobei die Steuerung den Elek tromotor intermittierend zwischen dem Lautmodus und dem Stopp modus hin und her schaltet, wenn die zweite Frequenz kleiner ist als die erste Frequenz.

10. Die Drahtschneideinrichtung nach Anspruch 9, wobei weiters ein mit dem Schneidvorrichtungshalter in Abtastbezie hung angeordneter, erster Annäherungssensor vorgesehen ist, der an die Steuerung ein Signal abgibt, das die erste Frequenz anzeigt, die den Schwingungszyklen der Schneidvorrichtung ent spricht.

11. Die Einrichtung nach Anspruch 10, wobei die Länge der aufeinanderfolgenden, führenden Endabschnitte einstellbar ist und der Elektromotor für kurze Längen der führenden Endab schnitte unterhalb einer vorgegeben Länge kontinuierlich be trieben wird und für längere hängen der führenden Endabschnit te oberhalb der vorgegeben Länge zyklisch zwischen Lauf- und Stoppmodus hin und her geschaltet wird.

12. Die Einrichtung nach Anspruch 9, wobei der Elektromo tor ein Dreiphasen-Wechselstrom-Induktionsmotor ist und die Steuerung ein Antrieb mit variabler Frequenz ist.

13. Die Einrichtung nach Anspruch 12, wobei der Antrieb mit variabler Frequenz eine Sinuswelle für den ersten elektri schen Ausgang erzeugt und eine nicht sinusförmige Welle für den zweiten elektrischen Ausgang erzeugt.

14. Die Einrichtung nach Anspruch 9, wobei der Ausgang des Motors an einer relativ zum Gestell drehbaren Austritts welle vorgesehen ist und weiters eine Schneidwelle vorgesehen ist, die gegenüber der relativ zum Gestell drehbaren Aus trittswelle versetzt ist und einen direkt auf den Schneidvor richtungshalter wirkenden Exzenter besitzt, und weiters ein kupplungsloser Direktantrieb vorgesehen ist, der die Aus trittswelle mit der Schneidwelle koppelt, wodurch Austritts welle und Schneidwelle gleichsinnig rotieren.

15. Eine Drahtschneideinrichtung zum periodischen Ab schneiden eines durch eine Schneidstation vorgeschobenen Drah tes, welche Einrichtung umfaßt:
Mittel zum Schneiden des Drahtes;
Mittel, die einen Elektromotor umfassen, zum Betätigen der Schneidmittel bis zu einer ersten, maximalen Frequenz zum Ab schneiden aufeinanderfolgender, führender Endabschnitten des Drahtes;
Abtastmittel, angeordnet stromab der Schneidstation, zur Erzeugung von Ausgangssignalen, die die Anwesenheit eines Drahtes in der Nähe des Endes des vorbestimmten Drahtpfades angeben; und
Steuermittel zum selektiven Erzeugen einer elektrischen Ausgabe an den Elektromotor als Antwort auf Ausgangssignale des Abtastmittels, zum kontinuierlichen Antreiben des Elektro motors, wenn eine zweite Frequenz der Ausgangssignale des Ab tastmittels zumindest gleich oder größer ist als die erste ma ximale Frequenz und zum zyklischen Beschleunigen und Verzögern des Elektromotors, wenn die zweite Frequenz kleiner ist als die erste Frequenz.

16. Die Drahtschneideinrichtung nach Anspruch 15, wobei weiters ein mit dem Schneidmittel in Abtastbeziehung angeord netes, zweites Abtastmittel vorgesehen ist, das an die Steue rung ein Signal abgibt, das die erste Frequenz der Schwin gungszyklen der Schneidvorrichtung anzeigt.

17. Die Einrichtung nach Anspruch 16, wobei die Länge der aufeinanderfolgenden, führenden Endabschnitte einstellbar ist und der Elektromotor für kurze Längen der führenden Endab schnitte unterhalb einer vorgegeben Länge kontinuierlich be trieben wird und für längere Längen der führenden Endabschnit te oberhalb der vorgegeben Länge zyklisch hin und her geschal tet wird.

18. Die Einrichtung nach Anspruch 15, wobei die Steuerung den Elektromotor zyklisch anhält.