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Gebiet der Erfindung:
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Drahtschneideinrichtung
und mehr im besonderen den Antriebs- und Steuerungsmechanismus für die Steuerung
einer Drahtschneidvorrichtung, ohne Kupplungs/Bremsmechanismus.
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Hintergrund der Erfindung:
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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 vorbestimmter Länge zu schneiden. Um den Draht aus
der gekrümmten
Gestalt, die er als Ergebnis des Aufwickelns einnimmt, umzuformen,
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 Drahtschneideinrichtung geführt werden,
um die schon erwähnten
relativ kurzen Segmente zu machen.
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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 signalisieren, daß sie
jeden Schnitt zur passenden Zeit macht, wenn die gewünschte Länge des
Drahtsegmentes erreicht ist. Ein solcher Freigabemechanismus ist
in Yankitis, US-Patent 5921160 A, übertragen an Rockford Manufacturing
Group, offenbart, 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. Typischerweise wird in Verbindung mit
der Schneidvorrichtung ein Abstreifer vorgesehen, um das Drahtsegment
bei Bedarf vom Rest des Drahtvorrats abzubrechen. Ein solcher Abstreifmechanismus
wird in Burns, US-Patent 5850773 A, übertragen an Rockford Manufacturing Group,
offenbart, wobei die gesamte Offenbarung hier durch Bezugnahme zum
Inhalt gemacht wird. Diese Automatisierungstechnologie hat die Arbeits- und
Herstellungskosten signifikant reduziert und die Produktionsgeschwindigkeit
erhöht.
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Um
den Draht periodisch dann zu Schneiden, wenn der Annäherungssensor
die gewünschte Drahtlänge registriert,
sieht der Stand der Technik typischerweise einen kontinuierlich
rotierenden Elektromotor vor, bei dem ein Ausgang mit dem Eingang eines
einer Einmalumdrehung zugeordneten Kupplungs/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 Länge
vorschiebt, wird der Kupplungs/Bremsmechanismus automatisch in Eingriff
gebracht und bewirkt den Betrieb der Schneidvorrichtung, um den Draht
durchzuschneiden, an dessen Ende der Kupplungs/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 Drahtsegmen te), in Eingriff gebracht, um nacheinander
relativ kurze Drahtsegmente vom Drahtvorrat abzuschneiden.
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Obwohl
der Kupplungs/Bremsmechanismus eine ausreichende Geschwindigkeit
bietet und die Vorteile einer Automatisierung erreicht, ist er anfällig für Probleme
hinsichtlich der Zuverlässigkeit.
Insbesondere führt
das häufige
in und außer
Eingriff Bringen des Kupplungs/Bremsmechanismus zum aufeinanderfolgenden
Schneiden von Drahtsegmenten zu einer kurzen Lebensdauer des Kupplungs/Bremsmechanismus.
Es kann nötig
sein, den Kupplungs/Bremsmechanismus einer Drahtschneideinrichtung
mehrmals pro Jahr oder sogar monatlich zu ersetzen, was wiederum
zum vorübergehenden
Abschalten der Schneidvorrichtung und zum kostspieligen und arbeitsaufwendigen
Ersetzen des Kupplungs/Bremsmechanismus führt.
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Die
DE 39 00 734 C2 offenbart
eine Vorrichtung zum Richten und Abschneiden von Runddraht oder
dergleichen metallischem Material, bei der das jeweilige Material
mittels Einzugswalzen durch einen Richtrotor transportiert und nachfolgend
mittels einer Schneidvorrichtung in gleich lange Abschnitte getrennt
wird. Der Richtrotor und ein Paar Einzugswalzen sind gemeinsam auf
einem parallel zur Vorschubrichtung oszillierend antreibbaren Schlitten
untergebracht, während
die Schneidvorrichtung ortsfest angeordnet ist. Der Antrieb des
Schlittens erfolgt derart gesteuert, daß dieser zum Zeitpunkt des
Schneidens entgegengesetzt zur Vorschubrichtung des Materials bewegt
wird, so daß sich
beide Geschwindigkeiten nahezu kompensieren oder vollständig aufheben,
so daß ein
Stillstand des Materials in der Schneidvorrichtung bewirkt wird.
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Zusammenfassung der Erfindung:
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Es
ist das Hauptziel der vorliegenden Erfindung, die Zuverlässigkeit
einer Drahtschneideinrichtung zu erhöhen und eine praktischere Drahtschneideinrichtung
bereitzustellen.
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In
diesem Zusammenhang ist es ein besonderes Ziel, die Anzahl der durch
eine schnelle Verschlechterung des Kupplungs/Bremsmechanismus verursachten,
vorübergehenden
Ausfälle
einer Drahtschneideinrichtung zu reduzieren.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Kosten
der Bereitstellung und des Betriebs einer Drahtschneideinrichtung
zu senken.
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Ein
anderes damit zusammenhängendes Ziel
der vorliegenden Erfindung ist es, die Produktionsgeschwindigkeit
einer Drahtschneideinrichtung zu erhöhen.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Drahtschneideinrichtung
einen von einem Gestell getragenen Elektromotor mit einem Ausgang,
der einen Schneidvorrichtungshalter antreibt, der einen Drahtschneider
hält. Ein
erster, mit dem Drahtschneider in Abtastbeziehung angeordneter Annäherungssensor
erzeugt ein Signal, das die Position des Drahtschneiders 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 elektrischen
Ausgang, um den Motor zu verzögern
und den Drahtschneider in der Nähe
des vorbestimmten Drahtpfades zu halten, wodurch ein Vorschieben
des Drahtes möglich
ist.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Drahtschneideinrichtung
einen von einem Gestell getragenen Elektromotor mit einem Ausgang,
der den Schneidvorrichtungshalter und somit den Drahtschneider in
Schwingung bringt. Der Motor hat einen Lauf- und einen Stoppmodus,
um die Schneidvorrichtung selektiv zum Schwingen zu bringen oder
stationär
zu halten. Der Motor kann die Schneidvorrichtung während eines
kontinuierlichen Laufmodus des Motors mit einer ersten Frequenz
schwingen lassen. Ein Annäherungssensor
ist stromab von der Schneidstation angeordnet, um ein Ausgangssignal
zu erzeugen, das die Anwesenheit von Draht in der Nähe des Endes
des vorbestimmten Drahtpfades anzeigt. Eine Steuerung 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
mindestens gleich der ersten Frequenz oder größer als die erste Frequenz
ist, um dadurch kontinuierlich Drahtsegmente abzuschneiden, ohne
daß der
Motor gestoppt werden muß.
Die Steuerung schaltet den Motor intermittierend zwischen Lauf-
und Stoppmodus hin und her, wenn die zweite Frequenz kleiner als
die erste Frequenz ist, wodurch längere Drahtsegmente vorgeschoben
werden können.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Schneidvorrichtung
Mittel auf, die einen Elektromotor umfassen, der ein Schneidmittel
bis zu einer ersten Höchstfrequenz
betätigt,
um aufeinanderfolgende führende
Endabschnitte des Drahtes abzuschneiden. Ein stromab von der Schneidstation
angeordnetes Sensormittel erzeugt Ausgangssignale, die die Gegenwart
von Draht in der Nähe
des Endes des vorbestimmten Drahtpfades anzeigen. Ein Steuerungsmittel
erzeugt in Abhängigkeit
von den Ausgangssignalen des Sensormittels selektiv einen elektrischen
Ausgang zum Elektromotor. Das Steuerungsmittel treibt den Elektromotor
kontinuierlich an, wenn eine zweite Frequenz des Ausgangssignals
des Sensormittels mindestens gleich der ersten Höchstfrequenz ist oder größer als
diese, und beschleunigt und verzögert
den Elektromotor zyklisch, wenn die zweite Frequenz kleiner als
die erste Frequenz ist.
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Die
Vorteile des Betreibens des Motors in einem kontinuierlichen 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 gewählten
Zuführgeschwindigkeit
nach Wunsch vorgeschoben werden kann, wodurch längere Drahtsegmente geschnitten
werden können.
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Andere
Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung klar, wenn man sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen
betrachtet.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen:
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1 ist eine teilweise schematische
Vorderansicht, die eine neue und verbesserte Drahtschneideinrichtung
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einer typischen Betriebsumgebung zeigt.
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2 zeigt eine perspektivische
Ansicht eines Beispiels einer in der bevorzugten Ausführungsform
gemäß 1 verwendeten Freigabeanordnung.
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3 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht
der in der 1 illustrierten
Drahtschneidvorrichtung.
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4 zeigt eine Endansicht
der in der 3 illustrierten
Drahtschneidvorrichtung.
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5 zeigt einen Querschnitt
entlang der Linie 5-5 in der 4.
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Die 6-9 sind schematische Seitenansichten,
die aufeinanderfolgende Positionen des Schneidblattes und des Abstreifblattes
zeigen.
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10 zeigt eine schematische
Illustration der Interface-Schaltung und Annäherungssensoren für die Verbindung
zwischen der Steuerung und den Annäherungssensoren.
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Obwohl
die Erfindung in Verbindung mit bestimmten bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben wird, ist eine Einschränkung auf diese Ausführungsformen
nicht beabsichtigt. Vielmehr ist beabsichtigt, alle Alternativen,
Modifizierungen und Äquivalente
als durch den Schutzumfang der Erfindung, wie sie durch die angefügten Ansprüche definiert
ist, umfaßt
zu betrachten.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform:
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Zum
Zwecke der Illustration und unter Bezugnahme auf die 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in den Zeichnungen in einer Schneideinrichtung 10 zum
Abschneiden aufeinanderfolgender, führender Endabschnitte einer
längeren,
entlang einem vorbestimmten Drahtpfad 18 vorschiebbaren
Drahtlänge 11 dargestellt.
(Der Drahtpfad ist in 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 gezeigt,
der den Draht 11 durch eine Drahtrichtvorrichtung 13 zieht,
die mit Drahtvorrat von einer Abwickelstation 14 oder einer
Drahtziehmaschine versorgt wird.
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Der
Zuführmechanismus 12,
die Geraderichtvorrichtung 13 und die Drahtzuführ- und
-abwickelstation 14 sind nicht Teil der Erfindung und müssen nicht
weiter im Detail beschrieben werden. Es reicht zu sagen, daß der Zuführmechanismus 12 jeweils
ein Paar obere und untere Zuführwalzen 15 (1) aufweist, die sich so
drehen, daß sie
den Draht durch die Geraderichtvorrichtung 13 ziehen und
den gerade gerichteten Draht durch und über die Schneideinrichtung 10 hinaus
zu einer Ausgabestation vorschieben. Immer wenn eine Drahtlänge mit
geeigneten Abmessungen über
die Schneideinrichtung 10 hinausgeschoben wird, wird das
führende
Endsegment des Drahtes von der verbleibenden 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 geöffnet, damit das abgeschnittene führende Endsegment
des Drahtes nach unten aus dem Weg des nächsten führenden Endabschnittes des
Drahtes fallen kann.
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Die
Schneideinrichtung 10 beinhaltet eine herkömmliche
Schneidvorrichtung 20, die von einem Schneidvorrichtungshalter
in Form eines langgestreckten Arms 22 gehalten wird, der
zyklisch in den vorbestimmten Drahtpfad 18 gebracht werden
kann. In der derzeit bevorzugten Ausführungsform schwingt der langgestreckte
Arm 22 nach oben und unten. Der langgestreckte Arm 22 ist
an einem Drehgelenk oder Drehpunkt 25 mit einem Verbindungsstück 23 drehbar
verbunden, das seinerseits mit einem Tragarm 24 des Hauptgestelles
an einem Drehgelenk oder Drehpunkt 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 Endabschnitt 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 Schneidvorrichtung oder durch eine
zum Schneiden einer anderen Drahtdicke geeigneten Schneidvorrichtung
ersetzt werden kann. Wie in den 6 bis 9 am deutlichsten gezeigt
wird, hat die Schneidvorrichtung hier die Form eines Blattes mit
einem im allgemeinen U-förmigem
Hals, dessen Oberkante eine bogenförmige Schneidkante 28 definiert.
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Wenn
die Schneidvorrichtung
20 durch ihren Arbeitshub vorgeschoben
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 Aufnahmedorn
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 Schneidkante
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 durchtrennt ist. An sich kann die Schneideinrichtung im
weiteren einen Abstreifmechanismus
32 zum Ablösen des
eben abgeschnittenen füh renden
Endabschnitts des Drahtes aufweisen. Insbesondere bewegt sich der
Abstreifmechanismus
32 nach unten in den Eingriff mit dem
Draht, kurz nachdem die Schneidvorrichtung
20 mit dem Draht
in Eingriff gekommen ist, wie in den
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 vorschiebenden,
führenden
Endes. In beiden Fällen schiebt
der Abstreifmechanismus den abgeschnittenen Drahtabschnitt nach
unten in die Rinne
16, damit die nächste Drahtlänge schnell
vorgeschoben werden kann. In dem vorliegenden Fall wirkt der Abstreifmechanismus
32 durch
die Bewegung des Verbindungsstücks
23.
Weitere Details des Verbindungsstücks
23 und des Abstreifmechanismus
32 erhält man unter
Bezugnahme auf Burns,
US-PS
5850773 A . Andere Arten von Abstreifmechanismen, wie die
in Burns,
US-PS 5850773
A , allgemein diskutierten, können ebenfalls verwendet werden.
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Zum
Signalisieren, daß ein
Schnitt erforderlich ist, ist ein Annäherungssensor in Form eines Endnäherungsschalters 34 stromab
von der Schneidstation in Abtastbeziehung mit dem vorbestimmten
Drahtpfad 18 vorgesehen, um ein Ausgangssignal zu erzeugen,
das die Gegenwart von Draht an einem Punkt stromab von der Schneidstation
anzeigt. In der bevorzugten Ausführungsform
befindet sich der Näherungsschalter 34 in
einer einstellbaren 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 Yankitis, US-Patent 5921160 A. Andere Formen von Annäherungssensoren
und andere bekannte Freigabemechanismen, wie die allgemein in Yankitis,
US-Patent 5921160 A diskutierten, können ebenfalls mit einer bevorzugten
Ausführungsform
verwendet werden.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die periodischen Schneidvorgänge direkt
durch die Leistungsabgabe eines Elektromotors 40 ausgeführt, ohne
einen Kupplungs/Bremsmechanismus zu benötigen. Dies beseitigt die mit
dem Verschleiß des
Kupplungs/Bremsmechanismus verbundenen Probleme, wie das häufige und
kostspielige Ersetzen des Kupplungs/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 4-5, ist die Leistungsabgabe des Elektromotors 40 für eine Motorwelle 42 vorgesehen,
die über
einen Direktantrieb (in Form eines Riementriebs 43) mit
einer Schneidwelle 44 gekoppelt ist. Damit sich die Schneidwelle 44 relativ
zum Tragarm 24 um die Längsachse
drehen kann, ist die Schneidwelle 44 in zwei am Tragarm 24 montierten
Lagern 47 gelagert. In der bevorzugten Ausführungsform
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 Übersetzungsverhältnis gleichsinnig
rotieren, das durch die relativen Wirkdurchmesser der Zahnräder 46, 48 bestimmt
wird. Das Übersetzungsverhältnis beträgt vorzugsweise
etwa 3 zu 1, um das Antriebsdrehmoment des Motors für ein ausreichendes
Durchschneiden 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, verwendet werden
können.
Alternativ dazu kann auch ein Motor mit höherer Drehmomentleistung direkt
mit der Schneidwelle 46 verbunden sein und seine Leistung
auf diese direkt übertragen,
wodurch der Riementrieb 44 eliminiert wird, jedoch wird
ein solcher Motor wegen der hohen Kosten für einen Motor mit höherer Drehmomentleistung
weniger bevorzugt.
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Für die Schwingbewegung
von Arm 22 und Schneidvorrichtung 20 ist nahe
dem zum größeren Zahnrad 48 eingesetzten,
vorstehenden Ende der Schneidwelle 44 eine Exzenternocke 52 vorgesehen. Die
Exzenternocke 52 ist ein kreisförmiges Element, dessen Mittelachse
gegenüber
der Drehachse der Schneidwelle 44 versetzt 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 6-9 ersehen.
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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 anzutreiben,
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.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
ist der Motor 40 ein Wechselstrommotor, der relativ billig
ist, und die elektronische Steuerung 58 ist ein Wech selstromantrieb
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 Ausführungsform
erzeugt die elektronische Steuerung 58 (in der Form des
Wechselstromantriebs mit variabler Frequenz) eine Sinuswelle, die den
Wechselstrommotor 40 schnell beschleunigt und den Motor 40 in
einen "Laufmodus" schaltet, der die Austrittswelle 42 dreht.
Die elektronische Steuerung 58 erzeugt auch eine nicht
sinusförmige
Welle (0 Hz), die den Motor 42 plötzlich verzögert und den Motor 42 in
einen "Stoppmodus" schaltet, um ein
Magnetfeld oder einen Magnetfluß vorzusehen,
der als elektrische Bremse wirkt und die Position der Austrittswelle 42 festhält. Im Stoppmodus
kann es leichte Schwingungen der Austrittswelle aufgrund leichter Magnetflüsse im Motor
geben, 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.
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An
dieser Stelle sollte offensichtlich sein, daß die für jeden Schwingungszyklus der
Schneidvorrichtung 20 benötigte Mindestzykluszeit von
der maximal erreichbaren Drehzahl der Motoraustrittswelle 42 während eines
kontinuierlichen Betriebs des Motors 40 abhängt. Ein
praktischer Bereich der für
eine Schwingung der Schneidvorrichtung 20 erforderlichen
Mindestzykluszeit 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 kontinuierlich 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 Abhängigkeit
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 Komponenten der Schneideinrichtung erhöhen. Wenn
die Mindestzykluszeit 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 angetrieben
werden, indem man den Motor zyklisch ein- und abschaltet. 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 zykli sche
Frequenz der Ausgangssignale vom Endnäherungsschalter 34 im
allgemeinen der tatsächlichen
zyklischen Frequenz entspricht, mit der die Schneidvorrichtung 20 schwingt.
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Um
die genannten und andere zusätzliche Vorteile
der vorliegenden Erfindung zu erreichen, enthält die bevorzugte Ausführungsform
einen zweiten Annäherungssensor
in Form eines Näherungsschalters 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 Kodierer andere Positionsfühlvorrichtungen,
verwendet werden können.
Der Näherungsschalter 60 beinhaltet
eine an der Schneidwelle 44 montierte Nocke 62 und
ein stationäres
Sensorelement 64 zum Fühlen
der Position der Nocke 62. Wie man erkennen 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 Ausführungsform
gibt der Näherungsschalter 60 der
Steuerung 58 ein Signal, wenn er das führende Ende und das folgende
Nockensegment 68 der Nocke 62 fühlt, wobei
eine Heimposition pro Umdrehung der Schneidwelle 44 festgelegt
wird (die Heimposition entspricht auch einer Position der Schneidvorrichtung 20 außerhalb
des Pfades des sich vorschiebenden Drahtes 11). Vorteilhafterweise
schließt das
die Schleife und bietet eine klare 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 kurzgeschnittener Draht vermieden
wird.
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Damit
der Motor nach Wunsch intermittierend oder kontinuierlich laufen
kann, beinhaltet die bevorzugte Ausführungsform ein logisches Interface 70 zwischen
den beiden Näherungsschaltern 34, 60 und
der Steuerung 58, wovon ein schematisches Diagramm in der 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 informieren, 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 erste Relais 76 betätigt zwei elektrische Schalter 79, 80, um
selektiv elektrischen Stromfluß durch
sie hindurch bereitzustellen. 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.
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Wenn
der Endnäherungsschalter 34 zuerst über die
Freigabeanordnung 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 wurde, wird das abgeschnittene Drahtsegment
durch die Rinne 16 freigegeben, und die Schneidvorrichtung 20 wird
noch weiter angetrieben und beginnt sich aus dem Drahtpfad zurückzuziehen. Sobald
sich die Schneidvorrichtung ausreichend zurückgezogen hat, wird ein anderes
führendes
Endsegment des Drahtes vorgeschoben. Wenn sich die Schneidvorrichtung
hinter eine vorgegebene Position zurückzieht, aktiviert 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
vorgeschoben und den Endnäherungsschalter 60 aktiviert
hat, ehe die Schneidvorrichtung sich vollständig hinter die vorgegebene
Stelle zurückgezogen und
den Schneidvorrichtungsnäherungsschalter 60 aktiviert
hat (und sich vielleicht teilweise nach vorne bewegt), sind beide
ersten Schalter 79 und 81 in elektrischem Kontakt,
um das erste Relais 79 im erregten Zustand zu halten und
somit das Start-Motorausgangssignal zur Steuerung 58 aufrechtzuerhalten.
Das Start-Motorausgangssignal überlagert
das Stop-Motorausgangssignal, und daher wird der Motor während des
Zyklus kontinuierlich angetrieben.
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Alle
hier zitierten Literaturstellen, einschließlich der Patentschriften,
Patentanmeldungen und Veröffentlichungen,
werden hier in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme zum Inhalt gemacht.
Wenngleich diese Erfindung mit Betonung der bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben wurde, wird es für Durchschnittsfachleute
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 Ansprüche definiert wird, umfaßt sind.