WO2014060218A1 - Leiterdetektion bei einem kabelabisolierprozess - Google Patents

Leiterdetektion bei einem kabelabisolierprozess Download PDF

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    • H02G1/1251—Machines the cutting element not rotating about the wire or cable
    • H02G1/1253—Machines the cutting element not rotating about the wire or cable making a transverse cut

Definitions

  • the embodiments described here generally relate to a system for processing electrical cables. These embodiments relate in particular to the stripping of an electric cable.
  • a known electrical cable has an electrically conductive (inner) conductor and a plastic insulating sleeve that encloses and electrically insulates the conductor along its length.
  • the conductor can be a wire or a stranded wire.
  • a portion of the insulating sheath at one end of the cable may be removed to expose the bare conductor. The process of removing the insulating sheath is also referred to as stripping.
  • the industrial stripping of electrical cables is usually carried out in a specially provided cable processing system in which a knife of a stripping first cuts in the region of a cable end through the insulation and then pulls the piece of insulation to be separated from the head. During the stripping process, the conductor of the electric cable should not be touched or damaged by the knife if possible.
  • DE-A-102007053825 shows an electric cable stripping device having a capacitive sensor unit and an electrically conductive blade.
  • the capacitive sensor unit is connected to the knife and designed such that a contact of the conductive knife with a conductor of the cable can be detected by means of a capacity increase.
  • the sensor unit has an AC generator that generates a sinusoidal signal.
  • An internal resistance of the alternating voltage generator forms a voltage divider with the measured capacitance, so that the sensor unit can detect a conductor contact by means of a reduction of the voltage amplitude of the sine signal.
  • An object of the invention is therefore to provide an improved technology for stripping an electric cable, which allows a faster detection of a contact of the knife with the conductor.
  • One aspect therefore relates to a method for detecting a contact of a conductor of an electric cable by an electrically conductive knife during a stripping process in a stripping of a cable processing plant, wherein a sensor circuit is connected via a terminal to the knife, so that forms a measuring capacity.
  • the method includes determining a first capacitance value of the measurement capacitance during a first measurement cycle in which a charge balance between the measurement capacitance and a reference capacitance is performed, wherein the first capacitance value is determined prior to cutting into the electrical cable.
  • the method further comprises determining a parameter in a further measurement cycle in which charge equalization between the measurement capacitance and the reference capacitance is performed again, wherein the parameter with respect to the first capacitance value indicates a change of a capacitance value of the measurement capacitance after cutting into the electrical cable.
  • the method further comprises generating a signal when the change is greater than a predetermined threshold, the signal indicating contact of the conductor.
  • the determination of the parameter is related to the first capacitance value from the first measuring cycle. Because the first capacitance value from the first measurement cycle forms the reference variable for the further measurement cycles, a higher sensitivity can be achieved. Thus, erroneous detections (for example, error messages even when touching the insulation) can be virtually ruled out.
  • Another aspect relates to a cable processing apparatus having a stripping device for carrying out said method.
  • the improved technology described here for stripping an electric cable is based on a charge balance that occurs between electrical components when connected together.
  • this method initially discharges an unknown capacitance and charges a known capacitance so that a defined voltage is applied to it. Thereafter, the known and unknown capacity are connected in parallel, so that a charge balance can take place. After the charge equalization, the parallel connection of known and unknown capacitance has a lower voltage than before, which is measured.
  • the defined voltage and voltage are used to detect contact of a blade with the conductor or proximity of the blade to the conductor. The detection of a touch occurs, for example, by calculating a value of the unknown capacity. If the measuring cycles are repeated, it can be determined if this value changes and thus indicates a conductor touch.
  • the first capacitance value determined in the first measurement cycle is a measure for making statements in further measurement cycles as to whether the capacitance value of the measurement capacitance has changed from the first capacitance value, e.g. because a knife touched the ladder.
  • the first capacitance value is redetermined before each stripping process.
  • the first measuring cycle comprises producing a defined voltage state at the measuring capacitance and charging the reference capacitance so that a first voltage with a first voltage value is applied to the capacitance circuit. Thereafter, an electrical connection between the measuring capacitance and the reference capacitance is established to allow charge equalization between the measuring capacitance and the reference capacitance. A second voltage applied to the reference capacitance after the charge equalization and having a second voltage value is measured, and the first capacitance value of the measurement capacitance is determined by means of the voltage values and the reference capacitance.
  • the production of the defined state of stress can be done in different ways. In one case, the measurement capacitance may be shorted, and in another case, a defined voltage potential may be coupled to the measurement capacitance.
  • the technology described here is flexibly adaptable to different conditions with respect to the reference potential of the cable processing system.
  • the parameter is a second capacitance value of the measurement capacitance, wherein the signal is generated when a difference between the first capacitance value and the second capacitance value exceeds the predetermined threshold.
  • an absolute capacitance value is present after each further measurement cycle, the change of which can be monitored.
  • the absolute capacitance value of the measuring capacitance is not relevant. Its calculation can therefore be dispensed with, which reduces the computational effort in a control unit. Instead, the change in the capacitance value is monitored indirectly by merely monitoring a voltage as a parameter measurable after charge equalization at the reference capacitance while the measurement capacitance is connected in parallel thereto.
  • the components of the sensor circuit are selected such that substantially the same voltage results after each charging process at the reference capacitance. Thus, it is sufficient that this voltage is measured only once; Measurements of this voltage in the following measurement cycles can be dispensed with. This results in a further reduction of the measuring effort.
  • the speed of this process depends on switches whose positions are in the Be changed in the process of the speed of loading or unloading of individual involved in this process elements of the stripping and the speed of the voltage measurement.
  • the switches are preferably low-maintenance analog switches with low switching times.
  • the switches are controlled by a control unit, inter alia, such that all switches are opened before a switching operation is performed.
  • the knife is readjusted when the signal occurs, wherein a distance of the blade from a longitudinal axis of the electric cable is changed.
  • the signal causes a warning tone and / or a stop of the stripping process and / or a dropping of the electric cable in a separate storage and / or an inclusion in a statistical evaluation.
  • various options can be selected to continue the stripping process of the electric cable.
  • the person supervising the stripping process can be made aware of a necessary recalibration of the stripping device.
  • the signal can also be interpreted in such a way that the electric cable is damaged and therefore can not be reused.
  • Another advantage of the technology described here is that it can be used not only in various cable processing systems (e.g., cable cutting and stripping systems, and systems having several different functions and process steps), but also in simple stripping hand tools.
  • FIG. 1 is a simplified schematic representation of a cable processing system with an embodiment of a stripping with a sensor circuit
  • Fig. 2 is a simplified circuit diagram of an embodiment of the sensor circuit
  • 3 is a simplified and exemplary illustration of a measurement cycle.
  • FIG. 1 shows a simplified schematic representation of a cable processing system with an exemplary embodiment of a stripping device 1, which has a sensor circuit 4.
  • the plant processes an electric cable 3 having an electrically conductive (inner) conductor 2 and an insulating sleeve 5 made of plastic, which encloses the conductor 2 along its length and electrically insulated.
  • the conductor 2 may be a wire or a stranded wire.
  • Other parts of the cable processing system are not shown in FIG. 1 for the sake of clarity.
  • a known cable processing equipment e.g. a Kappa 330 from Komax AG, Switzerland, a central control, an operating device and modules for additional functions, such as has the cutting to length.
  • the cutting device consists in one embodiment of the stripping device 1 of two oppositely disposed electrically conductive blades 6, 6 '.
  • a control device which is not shown in FIG. 1, controls the knives 6, 6 'in order to move them to close in the direction of the electric cable 3 or to open it.
  • a support for the electric cable 3 and one or more driving devices e.g., for advancing the electric cable 3 to move the knives 6, 6 'and the electric wire 3 relative to each other.
  • the stripping device 1 controls by mechanical action, the relative movements between the electric cable 3 and the knife 6,6 '.
  • the sensor circuit 4 shown in FIG. 1 is connected via a first terminal 7 to the knives 6, 6 'and via a second terminal 10 to a defined potential.
  • the respective connections can be made by means of one or more connecting lines 12.
  • the connecting lines 12 are arranged in FIG. 1 outside the sensor circuit 4.
  • the connecting lines 12 can also be assigned to the sensor circuit 4.
  • the Sensor circuit 4 can be constructed, for example, discrete electronic components.
  • the sensor circuit therefore does not necessarily have to be designed as an integrated circuit, as a result of which the sensor can be produced inexpensively with little effort.
  • a sensor circuit composed in this way with electronic discrete components also makes it possible to select suitable components (such as fast switches) and thus to easily optimize the sensor circuit with regard to the electromagnetic compatibility.
  • the defined potential is the reference potential for all signal and operating voltages of the stripping device 1 or the cable processing system.
  • the reference potential may be 0 volts (i.e., it is grounded) or another potential.
  • a general abbreviation for this reference potential is SHD, which stands for the English term "shielding.” In the following, the reference potential is referred to as reference potential SHD.
  • Fig. 1 also shows a measuring capacity 8, which is represented by the usual symbol for a capacitor.
  • the measuring capacitance 8 exists between the first terminal and the second terminal of the sensor circuit 4 connected to the reference potential SHD.
  • This measuring capacitance 8 is an equivalent circuit for a plurality of capacitances and thus represents a sum of the capacitances referred to as (parasitic) capacitances to the reference potential SDH when the sensor circuit 4 is connected to the blades 6, 6 '.
  • the measuring capacitance 8 therefore comprises the capacitances which result, above all, from the connecting lines 12, the knives 6, 6 'and parts of the sensor circuit 4.
  • the measuring capacity 8 in the exemplary embodiments described here is mathematically unknown, which is determined with the aid of measured voltage values.
  • the knives 6, 6 ' are mounted electrically isolated, i. there is no electrical connection between the blades 6, 6 'and the reference potential SHD.
  • the sensor circuit 4 operates according to the Principle of capacitive charge compensation and determined in one embodiment by means of voltage measurements per measurement cycle, a value for the capacity. If the sensor circuit 4 detects an increase in capacitance, it deduces that at least one of the knives 6, 6 'has touched the conductor 2 and generates a signal S, as described in more detail below.
  • the signal S can be processed by means of a higher-level control unit of the stripping device 1 in order to influence the further course of the stripping process accordingly.
  • FIG. 2 shows a simplified circuit diagram of an embodiment of the sensor circuit 4, which according to FIG. 1 is connected to the knives 6, 6 '.
  • the connection is made via terminals 7, 10 of the sensor circuit 4, wherein parasitic capacitances of the sensor circuit 4 itself are also counted to the measuring capacity 8.
  • the sensor circuit 4 has switches S1, S2, S3, a capacitance circuit 14 with a reference capacitance C14 and possibly further parasitic capacitances caused by supply lines (in the following only reference capacitance C14 is referred to), a voltage sensor 13, a control unit 16 and a voltage source 15.
  • the voltage source 15 supplies a voltage U15.
  • the control unit 16 is connected to the switches S 1, S 2, S 3 in order to selectively control them, so that the switches S 1, S 2, S 3 are either open or closed. In Fig. 2, the switches Sl, S2, S3 are open.
  • the basic arrangement of these components of the sensor circuit 4 is as follows:
  • the switch S2 is connected in parallel to the terminals 7, 10 and is therefore also connected in parallel to the measuring capacitance 8, wherein the terminal 10, a terminal of the switch Sl and a terminal of the reference capacitance C14 are connected to the reference potential SHD. If switch S1 is closed, reference capacitor C14 is connected in parallel with switch S2; when the switch Sl is open, the reference capacitance C14 is disconnected from the switch S2.
  • the voltage sensor 13 is connected in parallel to the reference capacitance C14; When switch S1 is closed and switch S2 is open, voltage sensor 13 is also connected in parallel to measuring capacitance 8.
  • the voltage source 15 is connected in parallel with the reference capacitor C14 when the switch S3 is closed and disconnected when the switch S3 is open.
  • the voltage sensor 13 contains in one embodiment an analog / digital converter, which converts an analog input signal into a digital output signal in a known manner.
  • the analog input signal is an analog voltage value which, for example, is present at the input of the voltage sensor 13 at a specific point in time.
  • the voltage sensor 13 converts this analog voltage value into a digital voltage value, which the control unit 16, which is connected to an output of the voltage sensor 13, processes further.
  • the control unit 16 can control the voltage sensor 13 so that a voltage conversion is performed only at certain times.
  • the voltage sensor 13 may be designed so that it continuously converts the input voltage, but the control unit 16 "interrogates" the output voltage only at certain times in order to then process it further.
  • the control unit 16 the voltage sensor 13 and the switches S 1, S 2, S 3 are designed to meet the speed requirements for monitoring the stripping process. In one embodiment, it is determined in the control unit 16, within which time a measurement cycle takes place and how often this measurement cycle is repeated. In accordance with this definition, the control unit 16 controls the switches S1, S2, S3 and the voltage sensor 13. For example, for the switches S1, S2, S3 this means that they can open and close quickly enough. In one embodiment, the switches S 1, S2, S3 are implemented as integrated circuits or analog switches (e.g., based on field-effect transistors). However, it is also any other type of switching means used, provided that it can open and close an electrical conductor connection accordingly fast.
  • switches S1, S2, S3, up to 250,000 measurement cycles per second can be performed. This enables a much faster detection or processing of a successful contact of the knives 6, 6 'with the conductor 2 than is the case with the system known from DE-A-102007053825.
  • Fig. 2 also shows a point P between the switch S2 and the reference potential SDH.
  • a voltage source can be added in order to pre-charge the measuring capacitance 8 with a closed switch S2 and open switch S 1 to a potential predetermined by this voltage source.
  • the mode of operation of the sensor circuit is described below with reference to FIG. 2 and FIG. 3, which shows an embodiment of a measurement cycle with four process steps PS1-PS4. For better clarity, only the measuring capacitance 8 and some of the components of the sensor circuit 4 are shown in these process steps PS1-PS4.
  • a measuring cycle begins with the attachment of the knives 6, 6 'without, however, cut into the insulating sheath 5 and ends when the knives 6, 6' have reached the end of the cable, from which the piece insulating sleeve 5 is removed, and the conductor 2 is merely ,
  • the switches S2, S3 are closed and the switch S1 is open.
  • the closed switch S2 short-circuits the measuring capacitance 8, whereby the measuring capacitance 8 is discharged; the voltage at the measuring capacity 8 is 0 volts.
  • the measuring capacitance 8 has a defined state (charge Q is equal to zero, voltage equal to 0 Volt).
  • the closed switch S3 connects the voltage source 15 to the reference capacitance C14, thereby charging the reference capacitance C14.
  • a voltage U14 at the reference capacitance C14 corresponds to the voltage U15, which is predetermined by the voltage source 15.
  • the predetermined voltage U15 is less than 5 volts.
  • the reference capacitance C14 has a defined state (voltage U14 equal to predetermined voltage U15, charge Q equal to the product of voltage U14 and capacitance of the reference capacitance C14).
  • the switch S3 can then be opened by the control unit 16. Since the switch Sl is opened, ideally no charge flows from the reference capacitance C14 and it remains in its defined state. Then, the voltage U14 is measured at the reference capacitance C14 by the voltage sensor 13. The in this state Measured voltage U14 is stored either in the voltage sensor 13 or in the control unit 16.
  • the value C8 of the measuring capacity 8 is determined in each measuring cycle, it can be determined after each measuring cycle whether the value C8 of the measuring capacity 8 has changed. Since the value C8 of the measuring capacitance 8 can be determined very often during the stripping process, a large resolution along the stripped conductor 2 can be achieved.
  • the value C8 of the measuring capacitance 8 at the beginning of each stripping process is determined with the knives 6, 6 'open, just before the insulating sleeve 5 is cut.
  • This (first) value C8 of the measuring capacitance 8 represents a reference value and means "conductor not touched.”
  • the control unit 16 stores the reference value.
  • a parameter is determined which, with respect to the first capacitance value, indicates a change in the capacitance value of the measuring capacitance 8 after being cut into the electric cable 3.
  • the value C8 of the measuring capacity 8 is determined again in a further measuring cycle.
  • a repetition accuracy of the first voltage U14 may meet specified accuracy requirements. That is, if the reference capacitance C14 is repeatedly discharged and charged by the voltage source 15, the first voltage U14 applied after each charge has substantially the same voltage value. In such an embodiment, a measurement of the first voltage U14 per measurement cycle can be dispensed with. In this case, the first voltage U14 is measured only once and the determined voltage value is used again for all subsequent measuring cycles.
  • the changes of the value C8 of the measuring capacity 8 are of interest for the evaluation mainly; an absolute value of the value C8 of the measuring capacitance 8 can thus be irrelevant depending on the exemplary embodiment.
  • the determination of the first voltage U14 can be completely dispensed with in such application examples and instead a fixed constant can be used.
  • the absolute value of the value C8 of the capacitor 8 irrelevant, the change can be monitored indirectly by only the second voltage U14 'is monitored.
  • the voltage U14 ' serves as a parameter for indicating a change in the capacitance value C8 of the measuring capacitance 8 after cutting into the electric cable 3 in relation to the first capacitance value.
  • the capacity value itself is not calculated in this case.
  • the signal S is generated when a difference between the second voltage value of the first measurement cycle and the second voltage value of the further measurement cycle exceeds a specified voltage threshold.
  • a higher-level control unit of the cable processing system receives the signal S and triggers a procedure which is usual for qualitatively insufficiently produced electric cables. This procedure may include issuing a warning sound, stopping production, or rejecting such electrical cables as scrap.
  • the signal S can be used to readjust a distance of the blade 6, 6 'from a longitudinal axis of the electrical cable 3 to be stripped.

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Abstract

Während dem Abisolieren eines Elektrokables (3) in einer Abisoliervorrichtung (1) einer Kabelbearbeitungsanlage wird eine Berührung eines Leiters (2) durch ein elektrisch leitfähiges Messer (6, 6') mit einer Sensorschaltung (4) detektiert. Durch die Verbindung der Sensorschaltung (4) mit dem Messer (6, 6') bildet sich eine Messkapazität (8) aus. Vor dem Einschneiden in das Elektrokabel (3), wird ein erster Kapazitätswerts (C8) der Messkapazität (8) während eines ersten Messzykluses, in dem ein Ladungsausgleich zwischen der Messkapazität (8) und einer Referenzkapazität (C14) durchgeführt wird, bestimmt. In einem weiteren Messzyklus wird ein Parameter bestimmt, in dem erneut ein Ladungsausgleich zwischen der Messkapazität (8) und der Referenzkapazität (C14) durchgeführt wird, wobei der Parameter bezogen auf den ersten Kapazitätswert (C8) eine Änderung eines Kapazitätswerts der Messkapazität nach dem Einschneiden in das Elektrokabel anzeigt. Ein Signal (S) wird erzeugt, wenn die Änderung grösser als ein festgelegter Schwellenwert ist, wobei das Signal (S) eine Berührung des Leiters (2) anzeigt.

Description

Leiterdetektion bei einem Kabelabisolierprozess
Die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen allgemein eine Anlage zum Bearbeiten von Elektrokabeln. Diese Ausführungsbeispiele betreffen insbesondere das Abisolieren eines Elektrokabels.
Ein bekanntes Elektrokabel hat einen elektrisch leitenden (Innen) Leiter und eine Isolierhülle aus Kunststoff, die den Leiter entlang seiner Länge umschliesst und elektrisch isoliert. Der Leiter kann ein Draht oder eine Litze sein. Um das Elektrokabel mit anderen elektrischen Komponenten (z.B. Stecker, Klemmen) zu verbinden, kann ein Teil der Isolierhülle an einem Kabelende entfernt werden, damit der blosse Leiter frei liegt. Der Vorgang des Entfernens der Isolierhülle wird auch als Abisolieren bezeichnet.
Das industrielle Abisolieren von Elektrokabeln erfolgt üblicherweise in einer speziell dafür vorgesehenen Kabelbearbeitungsanlage, in der ein Messer einer Abisoliervorrichtung zuerst im Bereich eines Kabelendes durch die Isolierhülle schneidet und dann das abzutrennende Stück der Isolierhülle vom Leiter zieht. Während des Abisolierprozesses sollte nach Möglichkeit der Leiter des Elektrokabels vom Messer nicht berührt bzw. beschädigt werden.
Aufgrund von stetig steigenden Qualitätsanforderungen beim maschinell durchgeführten Abisolierprozess besteht die Notwendigkeit, diesen Abisolierprozess zu überwachen. Dabei soll zuverlässig detektiert werden, ob ein Leiter eines solchen Elektrokabels bei diesem Abisolierprozess beschädigt wird. Eine Beschädigung kann darin bestehen, dass der Leiter mit dem Messer eingeschnitten oder gar durchtrennt wurde.
DE-A- 102007053825 zeigt eine Abisoliervorrichtung für Elektrokabel, die eine kapazitive Sensoreinheit und ein elektrisch leitfähiges Messer hat. Die kapazitive Sensoreinheit ist mit dem Messer verbunden und derart ausgebildet, dass eine Berührung des leitfähigen Messers mit einem Leiter des Kabels anhand einer Kapazitätserhöhung detektiert werden kann. Die Sensoreinheit hat einen Wechselspannungsgenerator, der ein Sinussignal erzeugt. Ein Innenwiderstand des Wechselspannungsgenerators bildet mit der gemessenen Kapazität einen Spannungsteiler, so dass die Sensoreinheit eine Leiterberührung anhand einer Verringerung der Spannungsamplitude des Sinussignals detektieren kann. Eine solche Abisoliervorrichtung hat den Nachteil, dass eine Berührangsdetektion auf Basis des Sinussignals nur langsam erfolgen kann.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Technologie zum Abisolieren eines Elektrokabels bereitzustellen, die eine schnellere Detektion einer Berührung des Messers mit dem Leiter ermöglicht.
Ein Aspekt betrifft daher ein Verfahren zum Detektieren einer Berührung eines Leiters eines Elektrokabels durch ein elektrisch leitfähiges Messer während eines Abisolierprozesses in einer Abisoliervorrichtung einer Kabelbearbeitungsanlage, wobei eine Sensorschaltung über einen Anschluss mit dem Messer verbunden ist, so dass sich eine Messkapazität ausbildet. Das Verfahren umfasst, ein Bestimmen eines ersten Kapazitätswerts der Messkapazität während eines ersten Messzykluses, in dem ein Ladungsausgleich zwischen der Messkapazität und einer Referenzkapazität durchgeführt wird, wobei der erste Kapazitätswert vor einem Einschneiden in das Elektrokabel bestimmt wird. Das Verfahren umfasst zudem ein Bestimmen eines Parameters in einem weiteren Messzyklus, in dem erneut ein Ladungsausgleich zwischen der Messkapazität und der Referenzkapazität durchgeführt wird, wobei der Parameter bezogen auf den ersten Kapazitätswert eine Änderung eines Kapazitätswerts der Messkapazität nach dem Einschneiden in das Elektrokabel anzeigt. Das Verfahren umfasst ausserdem ein Erzeugen eines Signals, wenn die Änderung grösser als ein festgelegter Schwellenwert ist, wobei das Signal eine Berührung des Leiters anzeigt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn während dem Abisolierprozess eine Vielzahl weiterer Messzyklen und bevorzugt eine festgelegte Anzahl von weiteren Messzyklen durchgeführt wird. Dabei wird bei jedem der weiteren Messzyklen die Bestimmung des Parameters auf den ersten Kapazitätswert aus dem ersten Messzyklus bezogen. Dadurch, dass für die weiteren Messzyklen der erste Kapazitätswert aus dem ersten Messzyklus die Bezugsgrösse bildet, lässt sich eine höhere Empfindlichkeit erreichen. Damit können fehlerhafte Detektionen (z.B. Fehlermeldungen schon beim Berühren der Isolation) praktisch ausgeschlossen werden.
Ein weiterer Aspekt betrifft eine Kabelbearbeitungsvorrichtung mit einer Abisoliervorrichtung zur Ausführung des genannten Verfahrens.
Die hier beschriebene verbesserte Technologie zum Abisolieren eines Elektrokabels basiert auf einem Ladungsausgleich, der zwischen elektrischen Komponenten erfolgt, wenn diese miteinander verbunden werden. In einer Ausgestaltung wird bei dieser Methode anfangs eine unbekannte Kapazität entladen, und eine bekannte Kapazität wird geladen, so dass an ihr eine definierte Spannung anliegt. Danach werden die bekannte und unbekannte Kapazität parallel geschaltet, so dass ein Ladungsausgleich stattfinden kann. Nach dem Ladungsausgleich liegt an der Parallelschaltung aus bekannter und unbekannter Kapazität eine geringere Spannung als vorher an, die gemessen wird. Die definierte Spannung und die gemessene Spannung werden dazu verwendet, um eine Berührung eines Messers mit dem Leiter oder eine unmittelbare Nähe des Messers zum Leiter festzustellen. Das Feststellen einer Berührung erfolgt z.B. mittels der Berechnung eines Werts der unbekannten Kapazität. Werden die Messzyklen wiederholt, kann damit festgestellt werden, wenn sich dieser Wert ändert und somit auf eine Leiterberührung hindeutet.
In einem Ausführungsbeispiel kann festgelegt werden, wie viele weitere Messzyklen während dem Abisolierprozess durchgeführt werden. Da in jedem dieser Messzyklen eine Aussage über den Wert der Messkapazität getroffen wird, kann eine grosse Auflösung entlang des abisolierten Leiters erreicht werden, wenn eine hohe Anzahl von weiteren Messzyklen festgelegt wird.
In den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der erste Kapazitätswert, der im ersten Messzyklus bestimmt wird, ein Mass dafür, um in weiteren Messzyklen Aussagen darüber zu treffen, ob sich der Kapazitätswert der Messkapazität gegenüber dem ersten Kapazitätswert verändert hat, z.B. weil ein Messer den Leiter berührt hat. Der erste Kapazitätswert wird vor jedem Abisolierprozess neu bestimmt.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst der erste Messzyklus ein Herstellen eines definierten Spannungszustandes an der Messkapazität und ein Laden der Referenzkapazität, so dass an der Kapazitätsschaltung eine erste Spannung mit einem ersten Spannungswert anliegt. Danach wird eine elektrische Verbindung zwischen der Messkapazität und der Referenzkapazität hergestellt, um einen Ladungsausgleich zwischen der Messkapazität und der Referenzkapazität zu ermöglichen. Eine zweite Spannung, die nach dem Ladungsausgleich an der Referenzkapazität anliegt und die einen zweiten Spannungswert hat, wird gemessen, und der erste Kapazitätswert der Messkapazität wird mittels der Spannungswerte und der Referenzkapazität bestimmt. Das Herstellen des definierten Spannungszustandes kann auf unterschiedliche Weise geschehen. In einem Fall kann die Messkapazität kurzgeschlossen werden, und in einem weiteren Fall kann eines definiertes Spannungspotentials an die Messkapazität gekoppelt werden. Damit wird ist die hier beschriebene Technologie flexibel an verschiedene Gegebenheiten bzgl. des Bezugspotential der Kabelbearbeitungsanlage anpassbar.
Die Aussage über den Wert der Messkapazität kann je nach Ausführungsbeispiel mittels verschiedener Parameter erfolgen. In einem Ausführungsbeispiel ist der Parameter ein zweiter Kapazitätswert der Messkapazität, wobei das Signal erzeugt wird, wenn eine Differenz zwischen dem ersten Kapazitätswert und dem zweiten Kapazitätswert den festgelegten Schwellenwert überschreitet. In diesem Ausführungsbeispiel liegt nach jedem weiteren Messzyklus ein absoluter Kapazitätswert vor, dessen Änderung überwacht werden kann.
In einem anderen Ausführungsbeispiel ist der absolute Kapazitätswert der Messkapazität nicht relevant. Auf dessen Berechnung kann daher verzichtet werden, wodurch sich der Rechenaufwand in einer Steuereinheit reduziert. Stattdessen wird die Änderung des Kapazitätswerts indirekt überwacht, indem lediglich eine Spannung als Parameter überwacht wird, die nach einem Ladungsausgleich an der Referenzkapazität messbar ist, während die Messkapzität dazu parallel geschaltet ist.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Komponenten der Sensorschaltung so gewählt, dass sich nach jedem Ladevorgang an der Referenzkapazität im Wesentlichen die gleiche Spannung ergibt. Damit genügt es, dass diese Spannung nur einmal gemessen wird; auf Messungen dieser Spannung in folgenden Messzyklen kann verzichtet werden. Dadurch ergibt sich eine weitere Verringerung des Messaufwands.
Ist im vorstehend genannten Ausführungsbeispiel zudem nur eine Aussage über eine Änderung des Kapazitätswerts relevant, und nicht über dessen absoluten Wert, kann auf eine Messung der Spannung an der Referenzkapazität nach einem Ladevorgang gänzlich verzichtet werden. Anstelle eines gemessenen Spannungswertes kann dafür eine Konstante verwendet werden.
Die Geschwindigkeit dieses Verfahrens ist abhängig von Schaltern, deren Stellungen im Laufe des Verfahrens geändert werden, von der Geschwindigkeit der Be- bzw. Entladung einzelner, an diesem Verfahren beteiligter Elemente der Abisoliervorrichtung und von der Geschwindigkeit der Spannungsmessung. Die Schalter sind vorzugsweise wartungsarme Analogschalter mit geringen Schaltzeiten. Die Schalter werden von einer Steuereinheit gesteuert, u.a. so, dass alle Schalter geöffnet werden, bevor ein Schaltvorgang durchgeführt wird.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens wird bei Auftreten des Signales das Messer nachjustiert, wobei ein Abstand des Messers von einer Längsachse des Elektrokabels verändert wird. Durch eine Erhöhung des Abstandes des Messers von der Längsachse kann sichergestellt werden, dass das Messer den Leiter im weiteren Verlauf des Abisolierprozesses nicht beschädigt bzw. weiterhin berührt.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens bewirkt das Signal einen Warnton und/oder einen Stopp des Abisolierprozesses und/oder ein Ablegen des Elektrokabels in eine gesonderte Ablage und/oder einen Einbezug in eine statistische Auswertung. Je nach Interpretation des Signales sind nach Auftreten eines solchen Signals verschiedene Möglichkeiten wählbar, den Abisolierprozess des Elektrokabels weiterzuführen. Beispielsweise kann demnach die den Abisolierprozess beaufsichtigende Person auf eine notwendige Neukalibrierung der Abisoliervorrichtung aufmerksam gemacht werden. Beispielhaft kann das Signal ebenso derart gedeutet werden, dass das Elektrokabel beschädigt ist und deshalb nicht weiterverwendet werden kann.
Von Vorteil der hier beschriebenen Technologie ist auch, dass sie nicht nur in verschiedenen Kabelbearbeitungsanlagen (z.B. Kabelabläng- und Abisolieranlagen, und Anlagen mit mehreren verschiedenen Funktionen und Prozessschritten) Verwendung finden kann, sondern auch in einfachen Abisolierhandzangen.
Verschiedene Ausführungsbeispiele der verbesserten Technologie zur Detektion einer Leiterberührung sind im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben. In den Zeichnungen haben gleiche Komponenten die gleichen Bezugszeichen. Es zeigen:
Fig. 1 eine vereinfachte schematische Darstellung einer Kabelbearbeitungsanlage mit einem Ausführungsbeispiel einer Abisoliervorrichtung mit einer Sensorschaltung, Fig. 2 ein vereinfachtes Schaltschema eines Ausführungsbeispiels der Sensorschaltung, und
Fig. 3 eine vereinfachte und beispielhafte Darstellung eines Messzykluses.
Fig. 1 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer Kabelbearbeitungsanlage mit einem Ausführungsbeispiel einer Abisoliervorrichtung 1, die eine Sensorschaltung 4 hat. Die Anlage bearbeitet ein Elektrokabel 3, das einen elektrisch leitenden (Innen) Leiter 2 und eine Isolierhülle 5 aus Kunststoff hat, die den Leiter 2 entlang seiner Länge umschliesst und elektrisch isoliert. Der Leiter 2 kann ein Draht oder eine Litze sein. Weitere Teile der Kabelbearbeitungsanlage sind der Übersichtlichkeit halber in Fig. 1 nicht gezeigt. Der Fachmann erkennt jedoch, dass ein Beispiel einer bekannten Kabelbearbeitungsanlage, z.B. eine Kappa 330 der Firma Komax AG, Schweiz, eine zentrale Steuerung, eine Bedieneinrichtung und Module für zusätzliche Funktionen wie z.B. das Ablängen hat.
Nachstehend ist eine Funktion der Abisoliervorrichtung 1 anhand eines Ausführungsbeispiels detaillierter beschrieben. Diese Funktion betrifft das Feststellen, ob eine Schneideinrichtung den Leiter 2 während des Abisolierens berührt hat, um damit die Qualität des abisolierten Leiters 2 beurteilen zu können. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, besteht die Schneideinrichtung in einem Ausführungsbeispiel der Abisoliervorrichtung 1 aus zwei gegenüber liegend angeordneten elektrisch leitfähigen Messern 6, 6'. Eine Steuereinrichtung, die in Fig. 1 nicht gezeigt ist, steuert die Messer 6, 6', um diese zum Schliessen in Richtung des Elektrokabels 3 oder zum Öffnen von diesem weg zu bewegen. Ebenfalls nicht gezeigt sind eine Halterung für das Elektrokabel 3 und eine oder mehrere Antriebsvorrichtungen (z.B. für einen Vorschub des Elektrokabels 3), um die Messer 6, 6' und das Elektrokabel 3 relativ zueinander zu bewegen. Die Abisoliervorrichtung 1 kontrolliert durch mechanische Einwirkung die relativen Bewegungen zwischen dem Elektrokabel 3 und der Messer 6,6'.
Die in Fig. 1 gezeigte Sensorschaltung 4 ist über einen ersten Anschluss 7 mit den Messern 6, 6' und über einen zweiten Anschluss 10 mit einem definierten Potential verbunden. Die jeweiligen Verbindungen können mittels einer oder mehrerer Verbindungsleitungen 12 erfolgen. Die Verbindungsleitungen 12 sind in Fig. 1 ausserhalb der Sensorschaltung 4 angeordnet. Der Fachmann erkennt jedoch, dass die Verbindungsleitungen 12 auch der Sensorschaltung 4 zugeordnet werden können. Die Sensorschaltung 4 kann beispielsweise aus diskreten elektronischen Bauteilen aufgebaut werden. Die Sensorschaltung muss somit nicht unbedingt als integrierte Schaltung ausgeführt sein, wodurch der Sensor mit geringem Aufwand kostengünstig herstellbar ist. Eine derart mit elektronischen diskreten Bauteilen zusammengesetzte Sensorschaltung erlaubt es weiter, geeignete Bauteile (wie z.B. schnelle Schalter) auszuwählen und so die Sensorschaltung im Hinblick auf die elektromagnetische Verträglichkeit einfach zu optimieren.
Das definierte Potential ist das Bezugspotential für alle Signal- und Betriebsspannungen der Abisoliervorrichtung 1 bzw. der Kabelbearbeitungsanlage. Das Bezugspotential kann 0 Volt (d.h. es besteht Erdung) oder ein anderes Potential sein. Eine allgemeine Kurzbezeichnung für dieses Bezugspotential ist SHD, das als Abkürzung für den englischen Begriff „shielding" steht. Im Folgenden ist das Bezugspotential als Bezugspotential SHD bezeichnet.
Fig. 1 zeigt zudem eine Messkapazität 8, die durch das übliche Symbol für einen Kondensator dargestellt ist. In dieser symbolhaften Darstellung besteht die Messkapazität 8 zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten, mit dem Bezugspotential SHD verbundenen Anschluss der Sensorschaltung 4. Diese Messkapazität 8 ist eine Ersatzschaltung für mehrere Kapazitäten und repräsentiert damit eine Summe der Kapazitäten, die als (parasitäre) Kapazitäten bezogen auf das Bezugspotential SDH bestehen, wenn die Sensorschaltung 4 mit den Messern 6, 6' verbunden ist. Die Messkapazität 8 umfasst daher die Kapazitäten, die sich vor allem aufgrund der Verbindungsleitungen 12, den Messern 6, 6' und Teilen der Sensorschaltung 4 ergeben. Die Messkapazität 8 ist in den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen im mathematischen Sinn eine Unbekannte, die mit Hilfe von gemessenen Spannungswerten bestimmt wird.
In der Abisoliervorrichtung 1 sind die Messer 6, 6'elektrisch isoliert montiert, d.h. es besteht keine elektrische Verbindung zwischen den Messern 6, 6' und dem Bezugspotential SHD.
Kommt es zu einer Berührung der Messer 6, 6' mit dem Leiter 2 ändert sich die Messkapazität 8, da in diesem Fall die Kapazität, die zwischen dem Leiter 24 und dem Bezugspotential SHD besteht, hinzukommt. Die Sensorschaltung 4 arbeitet nach dem Prinzip des kapazitiven Ladungsausgleichs und bestimmt in einem Ausführungsbeispiel mittels Spannungsmessungen pro Messzyklus einen Wert für die Kapazität. Stellt die Sensorschaltung 4 eine Erhöhung der Kapazität fest, leitet sie daraus ab, dass mindestens eines der Messer 6, 6' den Leiter 2 berührt hat, und erzeugt ein Signal S, wie nachstehend ausführlicher beschrieben ist. Das Signal S kann mittels einer übergeordneten Steuereinheit der Abisoliervorrichtung 1 verarbeitet werden, um den weiteren Verlauf des Abisolierprozesses entsprechend zu beeinflussen.
Fig. 2 zeigt ein vereinfachtes Schaltschema eines Ausführungsbeispiels der Sensorschaltung 4, die gemäss Fig. 1 mit den Messern 6, 6' verbunden ist. Die Messkapazität 8, die wie beschrieben als Ersatzschaltung die Summe mehrerer (parasitären) Kapazitäten repräsentiert, ist zum besseren Verständnis in Fig. 2 als mit der Sensorschaltung 4 verbunden gezeigt. Die Verbindung erfolgt über Anschlüsse 7, 10 der Sensorschaltung 4, wobei parasitäre Kapazitäten der Sensorschaltung 4 selbst ebenfalls zu der Messkapazität 8 gezählt werden. Die Sensorschaltung 4 hat Schalter Sl, S2, S3, eine Kapazitätsschaltung 14 mit einer Referenzkapazität C14 und evtl. weiteren durch Zuleitungen verursachte parasitären Kapazitäten (im Folgenden wird nur auf die Referenzkapazität C14 Bezug genommen), einen Spannungssensor 13, eine Steuereinheit 16 und eine Spannungsquelle 15. Die Spannungsquelle 15 liefert eine Spannung U15. Die Steuereinheit 16 ist mit den Schaltern Sl, S2, S3 verbunden, um diese selektiv anzusteuern, so dass die Schalter Sl, S2, S3 entweder offen oder geschlossen sind. In Fig. 2 sind die Schalter Sl, S2, S3 offen.
Die prinzipielle Anordnung dieser Komponenten der Sensorschaltung 4 ist wie folgt: Der Schalter S2 ist parallel zu den Anschlüssen 7, 10 geschaltet und ist somit auch parallel zur Messkapazität 8 geschaltet, wobei der Anschluss 10, ein Anschluss des Schalters Sl und ein Anschluss der Referenzkapazität C14 mit dem Bezugspotential SHD verbunden sind. Ist der Schalter Sl geschlossen, ist die Referenzkapazität C14 parallel zum Schalter S2 geschaltet; bei geöffnetem Schalter Sl ist die Referenzkapazität C14 vom Schalter S2 getrennt. Der Spannungssensor 13 ist parallel zur Referenzkapazität C14 geschaltet; bei geschlossenem Schalter Sl und offenem Schalter S2 ist der Spannungssensor 13 auch parallel zur Messkapazität 8 geschaltet. Die Spannungsquelle 15 ist bei geschlossenem Schalter S3 parallel zur Referenzkapazität C14 geschaltet und bei offenem Schalter S3 davon getrennt. Der Spannungssensor 13 enthält in einem Ausführungsbeispiel einen Analog/Digital Wandler, der in bekannter Weise ein analoges Eingangssignal in ein digitales Ausgangssignal wandelt. In der hier beschriebenen Sensorschaltung 4 ist das analoge Eingangssignal ein analoger Spannungswert, der z.B. zu einem bestimmten Zeitpunkt am Eingang der Spannungssensors 13 anliegt. Der Spannungssensor 13 wandelt diesen analogen Spannungswert in einen digitalen Spannungswert, den die Steuereinheit 16, die mit einem Ausgang des Spannungssensors 13 verbunden ist, weiterverarbeitet. Die Steuereinheit 16 kann den Spannungssensor 13 so steuern, dass nur zu bestimmten Zeitpunkten eine Spannungswandlung durchgeführt wird. Alternativ dazu kann der Spannungssensor 13 so ausgelegt sein, dass er kontinuierlich die Eingangsspannung wandelt, die Steuereinheit 16 aber nur zu bestimmten Zeitpunkten die Ausgangsspannung „abfragt", um sie nur dann weiterzuverarbeiten.
Die Steuereinheit 16, der Spannungssensor 13 und die Schalter Sl, S2, S3 sind ausgebildet, um den Geschwindigkeitsanforderungen an die Überwachung bzw. Regelung des Abisolierprozesses gerecht zu werden. In einem Ausführungsbeispiel ist in der Steuereinheit 16 festgelegt, innerhalb welcher Zeit ein Messzyklus erfolgt und wie oft dieser Messzyklus wiederholt wird. Dieser Festlegung entsprechend steuert die Steuereinheit 16 die Schalter Sl, S2, S3 und den Spannungssensor 13 an. Für die Schalter Sl, S2, S3 bedeutet dies z.B., dass sie schnell genug öffnen und schliessen können. In einem Ausführungsbeispiel sind die Schalter S 1 , S2, S3 als integrierte Schaltkreise bzw. Analogschalter (z.B. basierend auf Felde ffektransistoren) ausgeführt. Es ist jedoch auch jede andere Art von Schaltmittel verwendbar, sofern es eine elektrische Leiterverbindung entsprechend schnell öffnen und schliessen kann.
Werden integrierte Schaltkreise für die Schalter Sl, S2, S3 verwendet, können bis zu 250.000 Messzyklen pro Sekunde durchgeführt werden. Diese ermöglicht ein weitaus schnelleres Detektieren bzw. Verarbeiten einer erfolgten Berührung der Messer 6, 6'mit dem Leiter 2 als dies mit dem aus DE-A- 102007053825 bekannten System der Fall ist.
Fig. 2 zeigt ausserdem einen Punkt P zwischen dem Schalter S2 und dem Bezugspotential SDH. An dieser Stelle kann in einem Ausführungsbeispiel eine Spannungsquelle hinzugefügt werden, um die Messkapazität 8 bei geschlossenem Schalter S2 und offenem Schalter S 1 auf ein von dieser Spannungsquelle vorgegebenes Potential vorzuladen. Die Funktionsweise der Sensorschaltung ist im Folgenden anhand von Fig. 2 und Fig. 3, die ein Ausführungsbeispiel eines Messzykluses mit vier Prozessschritten PS1-PS4 zeigt, beschrieben. In diesen Prozessschritten PS1-PS4 sind zur besseren Übersicht nur die Messkapazität 8 und einige der Komponenten der Sensorschaltung 4 gezeigt. Ein Messzyklus beginnt mit dem Ansetzen der Messer 6, 6' ohne dabei jedoch in die Isolierhülle 5 einzuschneiden und endet, wenn die Messer 6, 6' das Kabelende erreicht haben, vom dem das Stück Isolierhülle 5 abgezogen wird, und der Leiter 2 bloss liegt.
In den Prozessschritten PS1 und PS3 sind alle Schalter Sl, S2, S3 geöffnet. Diese Prozessschritte PS1 und PS3 dienen im gezeigten Ausführungsbeispiel zur Vorbereitung auf nachfolgende Prozessschritte. Diese Schritte stellen sicher, dass sich die Schalter Sl, S2, S3 jeweils in einer definierten Stellung „offen" befinden bevor weitere Schaltvorgänge ausgeführt werden. Dies verhindert, dass Kurzschlüsse auftreten. Der Fachmann erkennt jedoch, dass diese Vorbereitungsschritte auch entfallen können, wenn das Risiko von möglichen Kurzschlüssen auf andere Weise eliminiert wurde, z.B. durch präzise Synchronisierung der Schaltvorgänge oder durch definierte Wartezeiten.
Im Prozessschritt PS2 sind die Schalter S2, S3 geschlossen und der Schalter Sl ist offen. Der geschlossene Schalter S2 schliesst die Messkapazität 8 kurz, wodurch die Messkapazität 8 entladen wird; die Spannung an der Messkapazität 8 beträgt 0 Volt. Damit hat die Messkapazität 8 einen definierten Zustand (Ladung Q gleich Null, Spannung gleich 0 Volt).
Der geschlossene Schalter S3 verbindet die Spannungsquelle 15 mit der Referenzkapazität C14, wodurch die Referenzkapazität C14 geladen wird. Nach dem Laden entspricht eine Spannung U14 an der Referenzkapazität C14 der Spannung U15, die von der Spannungsquelle 15 vorgegeben ist. In einem Ausführungsbeispiel ist die vorgegebene Spannung U15 kleiner als 5 Volt. Damit hat die Referenzkapazität C14 einen definierten Zustand (Spannung U14 gleich vorgegebener Spannung U15, Ladung Q gleich dem Produkt aus Spannung U14 und Kapazität der Referenzkapazität C14).
Der Schalter S3 kann dann durch die Steuereinheit 16 geöffnet werden. Da der Schalter Sl geöffnet ist, fliesst idealerweise keine Ladung von der Referenzkapazität C14 ab und sie bleibt in ihrem definierten Zustand. Dann wird durch den Spannungssensor 13 die Spannung U14 an der Referenzkapazität C14 gemessen. Die in diesem Zustand gemessene Spannung U14 wird gespeichert, entweder im Spannungssensor 13 oder in der Steuereinheit 16.
Nachdem im Prozessschritt PS3 wieder alle Schalter Sl, S2, S3 geöffnet wurden, wird im Prozessschritt PS4 nur der Schalter Sl durch die Steuereinheit 16 geschlossen. Dadurch sind die Messkapazität 8 und die Referenzkapazität C14 parallel geschaltet. Dadurch fliesst Ladung von der Referenzkapazität C14 zur Messkapazität 8 bis sich die Ladungen auf beiden Kapazitäten ausgeglichen haben. Ein solcher Ladungsausgleich hat einen exponentiellen Verlauf, der von den beteiligten Kapazitäten und einem Serienwiderstand (z.B. Leitungswiderstand) abhängt; er kann beispielsweise nach einigen Nanosekunden als abgeschlossen gelten. Eine Folge dieses Ladungsausgleichs ist, dass die Spannung an der Parallelschaltung aus der Messkapazität 8 und der Referenzkapazität C14 sinkt. Nach abgeschlossenem Ladungsausgleich wird durch den Spannungssensor 13 eine reduzierte Spannung U14' gemessen. Die in diesem Zustand gemessene Spannung U14' kann von der Steuereinheit 16 mit der gespeicherten Spannung U14 aus dem Prozessschritt PS2 verarbeitet werden.
Die Verarbeitung kann in einem Ausführungsbeispiel darin bestehen, dass die Steuereinheit 16 in jedem Messzyklus einen tatsächlichen Wert C8 der Messkapazität 8 bestimmt. Dieser Wert ergibt sich aus: C8 = C14 * (U14/U14' - 1).
Wird der Wert C8 der Messkapazität 8 in jedem Messzyklus bestimmt, kann nach jedem Messzyklus festgestellt werden, ob sich der Wert C8 der Messkapazität 8 verändert hat. Da der Wert C8 der Messkapazität 8 während dem Abisolierprozess sehr oft bestimmt werden kann, kann eine grosse Auflösung entlang des abisolierten Leiters 2 erreicht werden.
Um ein Mass dafür zu bekommen, ob der Wert C8 der Messkapazität 8 während dem Abisolierprozess zunimmt, wird der Wert C8 der Messkapazität 8 am Anfang eines jeden Abisolierprozesses bei geöffneten Messern 6, 6', kurz vor dem Einschneiden der Isolierhülle 5, bestimmt. Dieser (erste) Wert C8 der Messkapazität 8 stellt einen Referenzwert dar und bedeutet„Leiter nicht berührt". In einem Ausführungsbeispiel speichert die Steuereinheit 16 den Referenzwert.
Danach werden die Messer 6, 6' geschlossen und scheiden in die Isolierhülle 5 ein, und es wird in einem weiteren Messzyklus, in dem erneut ein Ladungsausgleich zwischen der Messkapazität 8 und der Referenzkapazität C14 durchgeführt wird, ein Parameter bestimmt, der bezogen auf den ersten Kapazitätswert eine Änderung des Kapazitätswerts der Messkapazität 8 nach dem Einschneiden in das Elektrokabel 3 anzeigt. In einem Ausführungsbeispiel wird in einem weiteren Messzyklus der Wert C8 der Messkapazität 8 erneut bestimmt.
Auch wenn die Messer 6, 6' den Leiter 2 nicht berühren, ändert sich der Wert C8 der Messkapazität 8 aufgrund sich ändernder Geometrien während die Messer 6, 6' durch die Isolierhülle 5 schneiden. Diese Änderung ist bei geeigneter Auslegung jedoch nicht so stark wie es bei einer Berührung des Leiters 2 der Fall wäre. Um eine solche Änderung des Werts C8 der Messkapazität 8 nicht fälschlicherweise als eine Leiterberührung zu werten, ist ein Kapazitätsschwellenwert festgelegt und in der Steuereinheit 16 gespeichert. Überschreitet eine Differenz aus dem Referenzwert und einem in einem Messzyklus bestimmten Wert C8 der Messkapazität 8 den festgelegten Kapazitätsschwellenwert, bedeutet dies„Leiter berührt" und die Steuereinheit 16 erzeugt das Signal S.
In einem Ausführungsbeispiel kann eine Repetitionsgenauigkeit der ersten Spannung U14 festgelegte Genauigkeitsanforderungen erfüllen. Das heisst, wird die Referenzkapazität C14 wiederholt entladen und durch die Spannungsquelle 15 geladen, hat die nach jedem Ladevorgang anliegende erste Spannung U14 im Wesentlichen den gleichen Spannungswert. In einem solchen Ausführungsbeispiel kann auf eine Messung der ersten Spannung U14 pro Messzyklus verzichtet werden. Die erste Spannung U14 wird in diesem Fall nur einmal gemessen und der ermittelte Spannungswert wird für alle folgenden Messzyklen wieder verwendet.
In den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen sind hauptsächlich die Änderungen des Werts C8 der Messkapazität 8 für die Auswertung von Interesse; ein Absolutwert des Wert C8 der Messkapazität 8 kann somit je nach Ausführungsbeispiel unrelevant sein. Bei genügender Repetitionsgenauigkeit der ersten Spannung U14 kann in solchen Anwendungsbeispielen gänzlich auf die Bestimmung der ersten Spannung U14 verzichtet werden und stattdessen eine fixe Konstante eingesetzt werden.
Ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel der Absolutwert des Werts C8 der Kapazität 8 unrelevant, so kann dessen Änderung indirekt überwacht werden, indem lediglich die zweite Spannung U14' überwacht wird. Die Spannung U14' dient als Parameter, um bezogen auf den ersten Kapazitätswert eine Änderung des Kapazitätswerts C8 der Messkapazität 8 nach dem Einschneiden in das Elektrokabel 3 anzuzeigen. Der Kapazitätswert selbst wird in diesem Fall nicht berechnet. Das Signal S wird erzeugt, wenn eine Differenz zwischen dem zweiten Spannungswert des ersten Messzykluses und dem zweiten Spannungswert des weiteren Messzykluses einen festgelegten Spannungsschwellenwert überschreitet.
Eine übergeordnete Steuereinheit der Kabelbearbeitungsanlage empfängt das Signal S und löst eine für qualitativ ungenügend produzierte Elektrokabel übliche Prozedur aus. Diese Prozedur kann das Ausgeben eines Warntones, das Stoppen der Produktion oder das Aussortieren solcher Elektrokabel als Ausschuss umfassen. Zudem kann das Signal S zur Nachjustierung eines Abstandes der Messers 6, 6' von einer Längsachse des abzuisolierenden Elektrokabels 3 verwendet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Detektieren einer Berührung eines Leiters (2) eines Elektrokabels (3) durch ein elektrisch leitfähiges Messer (6, 6') während eines Abisolierprozesses in einer Abisoliervorrichtung (1) einer Kabelbearbeitungsanlage, wobei eine Sensorschaltung (4) über einen Anschluss (7, 10) mit dem Messer (6, 6') verbunden ist, so dass sich eine Messkapazität (8) ausbildet, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
vor einem Einschneiden in das Elektrokabel (3), Bestimmen eines ersten Kapazitätswerts (C8) der Messkapazität (8) während eines ersten Messzykluses, in dem ein Ladungsausgleich zwischen der Messkapazität (8) und einer Referenzkapazität (C14) der Sensorschaltung (4) durchgeführt wird,
Bestimmen eines Parameters in einem weiteren Messzyklus, in dem erneut ein Ladungsausgleich zwischen der Messkapazität (8) und der Referenzkapazität (C14) durchgeführt wird, wobei der Parameter bezogen auf den ersten Kapazitätswert (C8) eine Änderung eines Kapazitätswerts (C8) der Messkapazität (8) nach dem Einschneiden in das Elektrokabel (3) anzeigt, und
Erzeugen eines Signals (S), wenn die Änderung grösser als ein festgelegter Schwellenwert ist, wobei das Signal (S) eine Berührung des Leiters (2) anzeigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei während dem Abisolierprozess eine festgelegte Anzahl von weiteren Messzyklen durchgeführt wird, wobei bei jedem der weiteren Messzyklen die Bestimmung des Parameters auf den ersten Kapazitätswert (C8) aus dem ersten Messzyklus bezogen wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erster Messzyklus folgende Schritte aufweist:
Herstellen eines definierten Spannungszustandes an der Messkapazität
(C8),
Laden der Referenzkapazität (C14), so dass an der Kapazitätsschaltung (14) eine erste Spannung mit einem ersten Spannungswert (U14) anliegt,
Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen der Messkapazität (8) und der Referenzkapazität (C14), um einen Ladungsausgleich zwischen der Messkapazität (8) und der Referenzkapazität (C14) zu ermöglichen,
Messen einer zweiten Spannung (U14'), die nach dem Ladungsausgleich an der Referenzkapazität (C14) anliegt und die einen zweiten Spannungswert hat, und
Bestimmen des ersten Kapazitätswertes (C8) der Messkapazität (8) mittels der Spannungswerte und der Referenzkapazität (C14).
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei ein weiterer Messzyklus folgende Schritte aufweist:
Herstellen des definierten Spannungszustandes an der Messkapazität (C8),
Laden der Referenzkapazität (C14), so dass an der Kapazitätsschaltung (14) die erste Spannung anliegt,
Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen der Messkapazität (8) und der Referenzkapazität (C14), um einen Ladungsausgleich zwischen der Messkapazität (8) und der Referenzkapazität (C14) zu ermöglichen,
Messen der zweiten Spannung (U14'), die nach dem Ladungsausgleich an der Referenzkapazität (C14) anliegt und einen zweiten Spannungswert hat, und
Bestimmen des Parameters.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der erste Spannungswert (U14) im ersten Messzyklus gemessen wird und in einem weiteren Messzyklus verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der erste Spannungswert (U14) einen im Wesentlichen konstanten Wert hat.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Parameter ein zweiter Kapazitätswert (C8) der Messkapazität (8) ist, wobei das Signal (S) erzeugt wird, wenn eine Differenz zwischen dem ersten Kapazitätswert und dem zweiten Kapazitätswert einen festgelegten Kapazitätsschwellenwert überschreitet.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 - 6, wobei der Parameter der zweite Spannungswert ist, wobei das Signal (S) erzeugt wird, wenn eine Differenz zwischen dem zweiten Spannungswert des ersten Messzykluses und dem zweiten Spannungswert des weiteren Messzykluses einen festgelegten Spannungsschwellenwert überschreitet.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 - 8, wobei das Herstellen des definierten Spannungszustandes ein Kurzschliessen der Messkapazität (8) umfasst.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 - 8, wobei das Herstellen des definierten Spannungszustandes ein Koppeln eines definierten Spannungspotentials an die Messkapazität (8) umfasst.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 - 10, wobei das Herstellen des definierten Spannungszustandes ein Schliessen eines ersten Schalters (S2) umfasst, während ein zweiter Schalter (Sl) die Referenzkapazität (C14) von der Messkapazität (8) trennt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Laden der Referenzkapazität (C14) ein Schliessen eines dritten Schalters (S3) umfasst, während der zweite Schalter (Sl) geöffnet ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Herstellen der elektrischen Verbindung ein Schliessen des zweiten Schalters (Sl), ein Öffnen des ersten Schalters (S2) und eine Öffnen des dritten Schalters (S3) umfasst.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 - 13, wobei alle Schalter (Sl, S2, S3) geöffnet werden, bevor ein Schaltvorgang durchgeführt wird.
15. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei bei Auftreten des Signales (S) das Messer (6) nachjustiert wird, wobei ein Abstand des Messers (6) zu einem den Leiter (2) enthaltenden Elektrokabels (3) verändert wird.
16. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Signal (S) einen Warnton und/oder einen Stopp des Abisolierprozesses und/oder ein Ablegen des Elektrokabels (20) in eine gesonderte Ablage bewirkt und/oder zur statistischen Analyse verwendet wird.
17. Kabelbearbeitungsanlage mit einer Abisoliervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Detektieren einer Leiterberührung durch ein elektrisch leitfähiges Messer (6, 6') bei einem Abisolierprozess nach einem der Ansprüche 1 bis 16.
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