DE1149765B - Vorrichtung zur Herstellung eines isolierten elektrischen Leiters mit konstanter Kapazitaet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines isolierten elektrischen Leiters mit konstanter Kapazität über die ganze Länge des Leiters mit einem Schneidkopf mit verstellbarem Hobelmesser, dessen Schneide den isolierten Leiter beim Durchlaufen durch den Schneidkopf bearbeitet.

Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, mit denen Ungleichmäßigkeiten in der Wandstärke beim Aufspritzen der Isolation auf einen elektrischen Leiter festgestellt werden und die in Abhängigkeit von den gemessenen Werten die Spritzeinrichtungen so beeinflussen, daß eine gleichmäßige Wandstärke über der ganzen Länge der Leitung erzielt wird. Ferner ist eine Kunststoffpresse bekannt, bei der die Lage des Leiters innerhalb der aufgespritzten Isolierhülle über eine Zentriervorrichtung gesteuert wird, und zwar derart, daß die Mittellinie des Leiters mit der Achse des Pressenkopfes zusammenfällt. Auf diese Weise wird nicht nur eine gleichmäßige Wandstärke, sondern auch eine gleichmäßige Kapazität erhalten.

Die Erfindung befaßt sich demgegenüber mit einer Vorrichtung, mit der die bereits mit dem Isolierstoff, z. B. Polyäthylen, umspritzten elektrischen Leiter nachträglich auf eine konstante Kapazität über die ganze Länge des Leiters bearbeitet werden. Die Vorrichtung arbeitet mit einem Schneidkopf mit verstellbarem Hobelmesser, dessen Schneide den isolierten Leiter beim Durchlaufen durch den Schneidkopf bearbeitet, ähnlich wie eine rotierende Rundhobelvorrichtung bei der Herstellung von Holzdübeln.

Es ist auch vorgeschlagen worden, einen isolierten elektrischen Leiter nachträglich mit einer ähnlichen Vorrichtung zu bearbeiten, um einen konstanten Isolationsdurchmesser innerhalb der gewünschten Toleranzen herzustellen. Dabei soll eine Verschiebung des Leiters aus der Mitte der Isolationshülle verhindert werden, d. h. es soll die Mittelachse des Leiters stets mit der Mittelachse des Hobelmessers zusammenfallen, wenn der Leiter des Schneidkopfes durchläuft. Um das Kabei auf konstante Kapazität zu bearbeiten, ist jedoch die Aufrechterhaltung einer konstanten Mittellage nicht notwendig.

Demgegenüber ist bei der eingangs bezeichneten Vorrichtung gemäß der Erfindung der Angriffspunkt der Schneide an dem isolierten Leiter über eine Einstellvorrichtung einstellbar, die mit einer an sich bekannten, auf die elektrische Kapazität des den Leiter bedeckenden Dielektrikums ansprechende Einrichtung antriebsmäßig verbunden ist, und zwar derart, daß der Angriffspunkt der Schneide an dem isolierten Leiter so eingestellt wird, daß die äußere Fläche der Hülle Vorrichtung zur Herstellung

eines isolierten elektrischen Leiters

mit konstanter Kapazität

Anmelder:

Simplex Wire and Cable Company,
Cambridge, Mass. (V. St A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 13. Mai 1957 (Nr. 658 562)

Walter K. Freeman, Wakefield, Mass. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

auf eine vorbestimmte gleichförmige Kapazität abgehobelt wird.

Der Schneidkopf ist vorzugsweise als umlaufender Schneidkopf ausgebildet, und es sind Einrichtungen vorgesehen, die den isolierten Leiter durch den Schneidkopf entlang der Drehachse hindurchführen.

Mit einer derartigen Vorrichtung kann die Isolierhülle des Leiters auf gleichförmige Kapazität über die ganze Länge rundgehobelt werden, ohne daß dabei eine Zentriervorrichtung erforderlich ist, die den isolierten Leiter durch die Rundhobelvorrichtung führt.

An Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische teilweise im Schnitt gezeigte Ansicht einer Rundhobelvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist eine Endansicht der Vorrichtung nach Fig. 1 in Richtung der Pfeile 2-2 der Fig. 2 gesehen;

Fig. 3 ist eine schematische Ansicht, die das Regelsystem zur Einstellung der Bearbeitungstiefe darstellt, um einen Draht oder ein Kabel mit gleichförmiger Kapazität herzustellen.

Die Rundhobelvorrichtung 10 enthält einen drehbar gelagerten Schneidkopf 11 mit Messern 12, ein Kapazitätsmeßgerät 13 und zwei Führungsrollen 14, die den isolierten Leiter 15 durch den Schneidkopf 11 und das kapazitive Meßgerät 16 hindurchziehen.

309 599/240

Der Schneidkopf 11 enthält einen länglichen Körper 20, der an einem Ende an einem Antriebszahnrad 21 befestigt ist und die Nabe dieses Rades 21 bildet. Das Zahnrad 21 steht mit einem Antriebsrad 22 in Eingriff, das auf der Welle 23 eines Motors 24 gelagert ist. Der Motor ist seinerseits auf einem waagerechten Ansatz eines senkrechten Ständers 25 befestigt. Der Körper 20 ist um eine waagerechte Achse drehbar gelagert, ohne daß er eine Längsbewegung gegenüber dem Ständer 25 hl den Lagern 26 ausführen kann. Der Körper 20 ist mit einer Längsbohrung 27 versehen, durch die der Leiter 15 hindurchgeht.

Das Ende des Körpers 20, welches dem Ständer 25 abgewendet ist, enthält vier Längsschlitze 28, die um 90° versetzt am Umfang des Körpers 20 angeordnet sind. Die Schlitze 28 verlaufen am Boden 29 in der Nähe der Bohrung 27 schräg nach innen auf das Ende des Körpers 20 zu, das dem Ständer 25 gegenüberliegt. In jedem der Schürze 28 ist je ein Messer 12 angeordnet, das nach vorn über das Ende des Körpers 20 auf der dem Ständer gegenüberliegenden Seite herausragt. Die Messer sind ebenfalls von dem Körper 20 nach außen hin zum Ende geneigt. Die Messer 12 sind in dem zugehörigen Schlitz 28 je auf einem Stift 30 schwenkbar gelagert, der mit seinen Enden in den Seitenwandungen des Schlitzes 28 sitzt. Die äußeren geneigten, nach dem Ständer 25 zu liegenden Enden der Messer 12 sind je mit einem kurzen Längsschlitz 31 versehen.

Ein kurzer zylindrischer Flansch 32 ist an dem Ständer 25 auf der nach den Messern 12 zu liegenden Seite befestigt und liegt koaxial zu dem Körper 20. Der Flansch 32 trägt Außengewinde bei 33; ein Ring 34 ist auf ihn aufgeschraubt, der ein Innengewinde am Ende 35 trägt, das auf das Gewinde 33 paßt. Das andere Ende des Ringes 34, das über den Flansch 32 in Richtung auf die Messer 12 herausragt, trägt einen zylindrischen Teil 36 zur Einstellung der Messer.

Der zylindrische Teil 36 liegt koaxial in dem Ring 34 auf der dem Ständer 25 abgewendeten Seite und wird von dem Ring 34 durch ein Lager 37 getragen, so daß er um eine waagerechte Achse umlaufen kann. Der zylindrische Teil 36 liegt koaxial zu dem Körper 20 und ist gegenüber diesem in Längsrichtung verschiebbar. Sein den Messern 12 zugewendetes Ende ist mit vier Schlitzen 38 versehen, die um 90° um den Teil 36 versetzt sind und die Enden der Messer 12 aufnehmen, die die Schlitze 31 enthalten. Ein Stift 39, der mit seinen Enden in den einander gegenüberliegenden Wandungen des Schlitzes 38 befestigt ist, greift in den Schütz 31 des Messers 12 ein, das sich in dem betreffenden Schlitz 38 befindet.

Eine Bewegung des Einstellteiles 36 in Längsrichtung des Körpers 20 bewirkt, daß sich die Stifte 39 in den Schützen 31 bewegen, den Messern 12 eine entsprechende Winkelbewegung um die Stifte 30 als Schwenkpunkt erteilen und daher die inneren Schneiden 40 der Messer 12 auf die Drehachse des Körpers 20 zu oder von ihr weg bewegen.

Der Ring 34 ist außen mit zwei in gleichem Abstand voneinander befindlichen Umf angsnuten 41 versehen, die zwei Riemen 42 aufnehmen. Diese Riemen laufen über Rollen 43, die auf der getriebenen Welle 44 eines Motors 45 sitzen, der unterhalb des Körpers 20 angeordnet ist. Durch eine Drehung des Motors 45 wird daher der Ring 34 gedreht und bewirkt, daß der Ring mit seinem Gewinde 35 auf das Gewinde 33 des Flansches 32 aufgeschraubt wird. Eine solche Drehung bewirkt, daß der Ring 34 in Längsrichtung sich auf den Ständer 25 zu oder von ihm weg bewegt und dabei über das Lager 37 den Einstellteil 36 mitnimmt. Die Drehung des Motors 45 kann dazu benutzt werden, um die Bearbeitungstiefe der Schneiden 40 der Messer 12 einzustellen.

Das kapazitive Meßgerät 13 enthält einen Trog 16, der an seinen Enden mit geeigneten Buchsen ausgestattet ist, um den Durchlauf eines Leiters 15 durch den Trog 16 zu gestatten. Der mit Wasser gefüllte Trog büdet die eine Elektrode und der Leiter 15 a die andere Elektrode ernes Kapazitätsmeßgerätes, bei dem der Kapazitätswert durch die dielektrische Hülle 15 b bestimmt wird. Der Trog 16 und der Leiter 15 a, der an der Spritzmaschine oder an einer Trommel geerdet ist, von der er durch die Hobelvorrichtung 10 hindurchgeführt wird, befinden sich in einem Meßkreis 50, der z. B. einen Hochfrequenzoszillator enthalten kann, dessen Ausgangssignal einem Parallelresonanzkreis zugeführt wird, welcher als Kapazität die von dem Trog 16 dem Leiter 15 α, dem Dielektrikum des Wassers und der Hülle 15 b gebildete Kapazität enthält.

Ein solcher Kreis ist für Abweichungen der Resonanzfrequenz von der OsziUatorfrequenz empfindlich und kann dazu benutzt werden, ein Ausgangssignal zu erzeugen, daß eine Funktion von Änderungen des Dielektrikums ist.

Das Ausgangssignal der Meßvorrichtung 50 wird, wie die Leitung 51 andeutet, dazu benutzt, einen Servomechanismus 52 zu betätigen, der die Leistungszufuhr über die Leitungen 53 zum Antriebsmotor 45 regelt. Die Verbindung 51 ist so angeordnet, daß eine Zunahme der Kapazität zwischem dem Trog 16 und dem Leiter 15 α, die eine Zunahme der kapazitiven Komponente der Dämpfung des isolierten Leiters 15 andeutet, den Motor 45 in einer solchen Richtung antreibt, daß der Ring 34 in Fig. 2 im Uhrzeigersinn gedreht wird und daher den Einstellteil 36 in Richtung auf den Ständer 25 zieht und die Schneidtiefe der Messer 12 verringert.

Beim Betrieb wird der isolierte Leiter 15 durch die Bohrung 27 des Schneidkopfes 11 und durch den Trog 16 mit Hilfe von Rollen 14 hindurchgezogen, während er genau geradlinig beim Abwickeln von einer Trommel oder von der Umspritzmaschine herkommend geführt wird. Der Motor 24 läuft dauernd und treibt den Schneidkopf 11 der Fig. 2 entgegen der Uhrzeigerrichtung an. Die Messer 12 hobeln daher die äußere Fläche der dielektrischen Hülle 15 & bis auf die Tiefe der Klingen 40 ab.

Der Leiter 15 läuft durch den Trog 16, der wie erwähnt, mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit gefüllt ist, die eine hohe Dielektrizitätskonstante hat, so daß sie eine vernachlässigbare Wirkung im Vergleich mit der Dielektrizitätskonstante 15 b ergibt. In der Leitung 51 wird daher ein elektrisches Signal erzeugt, welches eine Funktion der Kapazität desjenigen Teiles der isolierten Hülle 15 b ist, der sich im Trog 16 befindet. Dieses Signal wird in der Servoeinrichtung 52 in der üblichen Weise mit einem Bezugssignal verglichen, welches im vorliegenden Fall so eingestellt ist, daß es das Signal in der Leitung 51 zu Null macht, wenn der Leiter 15 die gewünschte kapazitive Komponente der Dämpfung aufweist. Wenn daher die Messer zu tief einschneiden, oder wenn die Dielektrizitätskonstante der isolierenden Hülle 15 b von dem

statistischen Durchschnittswert aus zunimmt, oder wenn der äußere Durchmeser des Leiters 15 a über den durchschnittlichen Wert hinaus zunimmt, dann wird die Servovorrichtung 52 betätigt und treibt den Motor 45 in einer solchen Richtung an, daß die Klingen 40 der Messer 12 sich von der Drehachse entfernen, bis das Signal in der Leitung 51 wieder gleich Null ist. Das Umgekehrte tritt ein, wenn das Signal 51 eine Abnahme der kapazitiven Komponente der Dämpfung des isolierten Leiters 15 anzeigt.

Als Beispiel für eine typische Arbeitsweise unter normalen Herstellungsbedingungen sei angegeben, daß der Durchmesser des Leiters 15« um ± 0,025 mm und die Dicke der Hülle 15 b um ± 0,150 mm schwanken kann. Diese kombinierten Schwankungen geben eine kapazitive Änderung in einem typischen Kabel 15 von etwa 1,0 %. Durch Verwendung des beschriebenen Rundhobelgerätes zur Regelung der Kapazität kann diese Änderung auch 0,05 %>, d. h. bis zur Meßgrenze, herabgesetzt werden.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung zur Herstellung eines isolierten elektrischen Leiters mit konstanter Kapazität über die ganze Länge des Leiters mit einem Schneidkopf mit verstellbarem Hobelmesser, dessen Schneide den isolierten Leiter beim Durchlaufen durch den Schneidkopf bearbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß der Angriffspunkt der Schneide (12) an dem isolierten Leiter (15) über eine Einstellvorrichtung (36) einstellbar ist, die mit einer an sich bekannten, auf die elektrische Kapazität des den Leiter bedeckenden Dielektrikums ansprechende Einrichtung (13) antriebsmäßig verbunden ist, und zwar derart, daß der Angriffspunkt der Schneide (12) an dem isolierten Leiter (15) so eingestellt wird, daß die äußere Fläche der Hülle auf eine vorbestimmte gleichförmige Kapazität abgehobelt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkopf (11) als umlaufender Schneidkopf ausgebildet ist, der mit Hilfe von Einrichtungen (24) gedreht wird, und daß Einrichtungen (14) vorgesehen sind, die den isolierten Leiter (15) durch den Schneidkopf (11) entlang der Drehachse hindurchführen.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 839 663;
schweizerische Patentschrift Nr. 238 909;
französische Patentschriften Nr. 1115 624,
776;
britische Patentschrift Nr. 642 903.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1116 291.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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