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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen einer Kabelverseilung mit wechselnder Schlagrichtung (SZ-Verseilung) gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei der reversierenden oder SZ-Verseilung, bei weicher die Schlagrichtung der Verseilelemente in Abständen wechselt, werden im Unterschied zu den Verseilverfahren mit gleichbleibender Schlagrichtung keine rotierenden Körbe für die Verseilelemente benötigt. Diese rotierenden Spulenabläufe lassen Im allgemeinen nur eine begrenzte Länge für das herzustellende Verseilgut zu. Die SZ-Verseilung erlaubt demgegenüber eine kontinuierliche Fertigung mit hohen Abzugsgeschwindigkeiten. Die Verseilelemente durchlaufen hierbei eine Verseilstrecke, welche durch eine im allgemeinen feste Einlaufführung und eine in wechselnder Richtung drehbare Verseilscheibe begrenzt ist.
Um ein Verheddern der Verseilelemente innerhalb der Verseilstrecke zu verhindern, werden zwischen der Einlaufführung und der Verseilscheibe für gewöhnlich Halteelemente bzw.
Speicherscheiben angebracht, die Durchgangslöcher zur Führung der Verseilelemente aufweisen.
Die Erfindung bezieht sich auf den Antrieb ebendieser Speicherscheiben.
Aus der EP 0 932 165 A1 und der EP 0 767 965 B1 sind Vorrichtungen bekannt, bei denen der Antrieb der Speicherscheiben über eine drehelastische Verbindung erfolgt. Dafür wird ein Torsionselement verwendet, welches im Bereich der Einlaufführung fixiert ist und im Bereich der Verseilscheibe in wechselnder Richtung angetrieben wird. Während bei der EP 0 932 165 A1 die Verseilscheibe und die Speicherscheiben unmittelbar drehfest auf dem Torsionselement aufgebracht sind, liegt bel der EP 0 767 965 B1 das Torsionselement parallel beabstandet zu der Drehachse der Verseil- und Speicherscheiben. Hier erfolgt der Antrieb mittels eigener auf dem Torsionselement fixierter und an die Verseil- bzw. Speicherscheiben angreifender Übertragungsglieder.
Bel beiden Ausführungen werden die Speicherscheiben mit unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten beaufschlagt, die mit zunehmenden Abstand von der Verseilscheibe geringer werden. Dadurch kann ein Verheddern der Verseilelemente in der Verseilstrecke bestmöglich verhindert werden.
Den oben genannte Ausführungsformen ist allerdings die Schwierigkeit gemeinsam, die Drehzahl der einzelnen Speicherscheiben mit der erforderlichen Genauigkeit einzustellen. Zu diesem Zweck wurde unter anderem der Ansatz verfolgt, die Torsionselemente mit über die Lauflänge variablen Elastizitätsmodulen auszuführen, um so eine genauere Kontrolle über die lokale Drehgeschwindigkeit zu ermöglichen. Bei grösseren Drehzahlen, wie sie bei der SZ-Verseilung auftreten können, ist dies aber nicht mehr möglich, da hier Massenträgheitseffekte innerhalb des Torsionselementes eine zunehmend wichtige Rolle spielen. Bei Umkehr der Antriebsrichtung im Bereich der Verseilscheibe ist es so durchaus möglich, dass einzelne Speicherscheiben ihre alte Drehrichtung für kurze Zeit beibehalten.
Dies führt zu einem unkontrollierten und unerwünschten Phasenversatz der Speicherscheiben, wodurch die Höhe der möglichen Verseilgeschwindigkeiten begrenzt wird.
Aus der DE 198 16 189 A 1 und der EP 306 087 A 1 sind Vorrichtungen zum Herstellen einer Kabelverseilung aus Verseilelementen mit wechselnder Schlagrichtung (SZ-Verseilung) bekannt, welche für die Verseilscheibe und jede der Speicherscheiben jeweils eigene Antriebsmotoren vorsehen, um die Nachteile der EP 0 932 165 A1 und der EP 0 767 965 B1 zu vermeiden. Als Problematisch erweist sich hierbei bei der DE 198 16 189 A1 und der EP 306 087 A1 jedoch, dass die hohe erforderliche Anzahl von Antriebsmotoren hohe Herstellungskosten, eine hohe Ausfallswahrscheinlichkeit und hohe Wartungskosten bedingen.
Gemäss der DE 198 17 495 A1 ist eine Vorrichtung zum Herstellen einer Kabelverseilung aus Verseilelementen mit wechselnder Schlagrichtung (SZ-Verseilung) bekannt, wobei zwischen einer wechselweise rotierenden Verseilscheibe und einer feststehenden Aufhängevorrichtung ein ebenfalls wechselweise rotierendes Torsionselement eingespannt ist, dessen Rotationsgeschwindigkeit von dem Abstand von der Aufhängevorrichtung abhängt. Die wechselnd rotierende Bewegung der Verseilscheibe wird durch eine Rotationsschwingung des Torsionselementes erzeugt, wobei sich das Torsionselement abwechselnd verkürzt und wieder verlängert. Dem Torsionselement wird durch das Beaufschlagen mit einer Längskraft während der Rotationsschwingung Energie zugeführt und so die Amplitude der Schwingung aufrechterhalten.
Nachteilig an dieser Vorrichtung ist, dass durch die Längskraft die Drehzahl und der maximale Auslenkungswinkel des Torsionselementes nicht unabhängig voneinander gesteuert werden können, wodurch die Einhaltung vorgebbarer Sollwerte erschwert wird. Weiters ist nachteilig, dass insbesondere bei hohen Drehzahlen der Übergang von einer Drehrichtung zur anderen nicht gleichzeitig über die gesamte Länge des Torsionselementes erfolgt, wodurch unerwünschte zusätzliche Schwingungen auftreten, durch die
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die Qualität der Verseilung negativ beeinflusst wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, erwähnte Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei der unter Beibehaltung der Ausnutzung der Vorteile eines Torsionselementes die Drehzahl ohne der Ausbildung einer Phasenverschiebung der Speicherscheiben erhöht werden kann. Dazu muss die Bewegung des Torsionselementes über seine gesamte Länge einer vorgebbaren Funktion angleichbar sein. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Vorteile des Antriebs der Speicherscheiben über eine Torsionselement bei gleichzeitig möglichst genauer Kontrolle der Drehzahlen der einzelnen Speicherscheiben zu nutzen.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass das Torsionselement an mehreren Stellen mit unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben ist.
Durch diese Massnahme wird erreicht, dass das zum Antrieb benötigte Drehmoment an unterschiedlichen Stellen des Torsionselementes aufgetragen werden kann. Durch die Verwendung eines Torsionselementes, welches für sich bereits als Übersetzungsgetriebe für die einzelnen Speicherscheiben wirkt, bleiben die aufzubringenden Korrekturen der Drehmomente sehr klein.
Somit sind lediglich geringe zusätzliche Einzeidrehmomente erforderlich, die es aber ermöglichen, die oben erwähnten Nachteile, welche sich ergeben, wenn nur ein einziger Antrieb im Bereich der Verseilscheibe vorgesehen ist, bestmöglich zu vermeiden und höhere Verseilgeschwindigkeiten zu erreichen.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Bewegung des Torsionselementes neben der Vorgabe im Bereich der Verseilscheibe an zumindest einer weiteren Stelle vorgegeben ist. Die Anzahl und die Verteilung der zusätzlichen Antriebe ist dabei primär unabhängig von der Anzahl und Verteilung der Speicherscheiben.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung ist, dass ein grosser Teil der Energie im schwingungsfähigen System als Nutzenergie gehalten wird, wodurch die Erwärmung der Vorrichtung und die dadurch bedingte erforderliche Kühlung gering gehalten werden.
Weiters ist es durch die Erfindung möglich, einen gleichzeitigen Wechsel der Drehrichtung über die gesamte Länge des Torsionselementes sicherzustellen.
Bei Verseilmaschinen, bei denen hohe Verseilkräfte für das verseilte Gut erforderlich sind, kann eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung darin bestehen, dass an zumindest zwei Stellen des Torsionselementes eigene Antriebseinheiten vorgesehen sind.
Andererseits ist es bei leichtem Verseilgut zweckmässig, dass nur ein Hauptantrieb mit Getriebe vorgesehen ist, welches mehrere Abtriebe aufweist, die mit den Torsionelementen drehfest verbunden sind.
Um eine grösstmögliche Flexibilität, verbunden z. B. mit dem Austausch des Torsionselementes, zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass das Torsionselement beabstandet parallel zur Längsachse der Verseilstrecke geführt ist und die Speicherscheiben mittels Übertragungsglieder angetrieben sind.
Kompaktere Bauformen können hingegen dadurch erreicht werden, dass das Torsionselement zentral in der Längsachse der Verseilstrecke geführt ist und die Speicherscheiben unmittelbar auf dem Torsionselement verdrehsicher angeordnet sind.
In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass der Antrieb des Torsionselementes direkt über die Speicherscheiben erfolgt. Damit ist es nicht notwendig, eigene Antriebsscheiben zusätzlich zu den ohnedies vorhandenen Speicherscheiben vorzusehen.
Um eine genauere Kontrolle über die Drehgeschwindigkeit der einzelnen Speicherscheiben zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass das Torsionelement ein über seine Länge variables Elastizitätsmodul aufweist.
Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, durch die die Querschwingungsneigung des Torsionselements deutlich verringert wird, kann vorgesehen sein, dass das Torsionelement durch zumindest zwei, vorzugsweise vier, parallel zueinander verlaufende Einzelstäbe gebildet ist.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigt :
Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemässe Ausführung, bei der das Torsionselement 15 beabstandet parallel zur Längsachse der Verseilstrecke geführt ist,
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Fig. 2 eine Ausführungsform im Schnitt, bei der die Speicherscheiben 4 verdrehsicher auf dem Torsionselement 15 angebracht sind,
Fig. 3 eine Antriebsscheibe für das Torsionselement 15, für den Fall, dass dieses nicht über die Speicherscheiben 4 mit Drehmoment beaufschlagt wird,
Fig. 4 ein durch vier Einzelstäbe 16 gebildetes Torsionselement 15 im Schrägriss und Fig.
5 ein durch vier beabstandet verlaufende Einzelstäbe 16 gebildetes Torsionselement 15, welches über eine Speicherscheibe 4 mit Drehmoment beaufschlagt wird.
Bei einer erfindungsgemässen Vorrichtung durchlaufen Verseilelemente 2 eine Verseilstrecke, welche durch eine im allgemeinen feste (Einlauf-) Führung 1 und eine in wechselnder Richtung drehbare Verseilscheibe 6 begrenzt 1St. Diese Verseilelemente 2 können Einzeldrähte oder auch Lichtwellenleiter etc. sein.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 ist eine feste Führung 1 vorgesehen, die mit im gleichen Abstand von der Längsachse der Verseilstrecke angeordneten Bohrungen zur Aufnahme von Verseilelemente 2 versehen ist. In im wesentlichen gleichen Abständen sind in Zugrichtung der Verseilelemente 2, welche durch den Pfeil 3 angedeutet ist, Speicherscheiben 4 der festen Führung 1 nachgeordnet, die ebenfalls mit im gleichen Abstand von der Drehachse der Speicherscheiben 4 angeordneten Bohrungen zur Aufnahme der Verseilelemente 2 versehen sind. Dabei sind die Speicherscheiben 4 und die Verseilscheibe 6 in wechselnden Richtungen antreibbar.
Nach der Verseilscheibe 6 ist eine Seilführung 5 vorgesehen, durch die hindurch das Seil abgezogen wird.
Der Antrieb der Speicherscheiben 4 und der Verseilscheibe 6 erfolgt bei dieser Ausführungsform jeweils über ein Übertragungsglied 9 durch Treibscheiben 7, die mit einem Motor 8 gekoppelt sind. In Fig. 1 ist dieses Übertragungsglied 9 als Riemen ausgeführt, es können aber auch andere Übertragungsglieder 9 wie etwa Zahnradverbindungen vorgesehen sein.
Die Kopplung der Treibscheiben 7 mit dem Motor 8 erfolgt über ein Torsionselement 15, weiches bei der Ausführungsform nach Fig. 1 beabstandet parallel zur Längsachse der Verseilstrecke liegt und im Bereich einer festen Führung l'an einem Gestellteil fixiert ist. Der Motor 8 bzw. dessen Welle 11 kann z. B. drehfest mit der die Verseilscheibe 6 antreibende Treibscheibe 7 verbunden sein, die ihrerseits ebenfalls drehfest mit dem Torsionselement 15 verbunden ist. Auch die den Speicherscheiben 4 zugeordneten Treibscheiben 7 sind drehfest mit dem Torsionselement 15 verbunden.
Dabei kann bei allen mit dem Torsionselement 15 gekoppelten Treibscheiben 7 mit den zugehörigen Speicherscheiben 4 bzw. mit der Verseilscheibe 6 eine gleiche Übersetzung vorgesehen sein.
Durch die Verwendung des im Bereich der Führung 1 fixierten Torsionselements wird gewährleistet, dass die Speicherscheiben 4 mit unterschiedlichen, mit zunehmenden Abstand von der Verseilscheibe geringer werdenden Drehzahlen beaufschlagt werden.
Darüberhinaus kann vorgesehen sein, die Speicherscheiben 4 nicht über ein einzelnes, sondern über mehrere voneinander unabhängige oder auch miteinander gekoppelte Torsionselemente 15 anzutreiben. Auf diese Weise können z. B. mehrere Torsionselemente 15 hintereinander in der Längsachse der Verseilstrecke vorgesehen sein.
Die benötigten Korrekturen der Drehmomente werden in Fig. 1 an mehreren Stellen des Torsionselements 15 über eigene Antriebseinheiten aufgetragen. Diese umfassen Antriebsscheiben 14, die jeweils über einen Riemen 9'mit entsprechenden Treibscheiben 7'verbunden sind, weiche mit jeweils einem Motor 8'bzw. dessen Welle 1 l'gekoppelt sind. Diese Ausführungsform ist z. B. bei Verseilmaschinen, bei denen hohe Verseilkräfte für das verseilte Gut erforderlich sind, von Vorteil.
Genauso ist es auch möglich, die einzelnen Drehmomente über ein mit einem einzigen Hauptantrieb verbundenes Getriebe aufzubringen, welches mehrere Abtriebe aufweist, die mit den Antriebsscheiben 14 des Torsionselements 15 verbunden sind.
In Fig. 2 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der das Torsionselement 15 zentral in der Längsachse der Verseilstrecke geführt ist und die Speicherscheiben 4 unmittelbar verdrehsicher auf dem Torsionselement 15 angebracht sind. In diesem Fall wird das Torsionselement 15 mittels Riemen 9 direkt über die Speicherscheiben 4 angetrieben. Dies kann auch bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 vorgesehen sein. So ist es z. B. auch mit einem beabstandet parallel geführten Torsionselement 15 möglich, dass die Treibscheiben 7'unmittelbar an die Speicherscheiben 4
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angreifen.
Damit ist es nicht notwendig, eigene Antriebsscheiben 14'zusätzlich zu den ohnedies vorhandenen Speicherscheiben 4 vorzusehen.
Für den Fall, dass das Torsionselement 15 nicht unmittelbar über die Speicherscheiben 4 mit Drehmoment beaufschlagt wird, sind hierfür eigene Antriebsscheiben 14'vorgesehen, die mit dem Torsionselement 15 drehfest verbunden sind und über den Riemen 9'durch die Treibscheiben 7' angetrieben werden. In Fig. 3 ist eine mögliche Ausführungsform dieser Antriebsscheibe 14'darge- stellt. Diese ermöglicht, dass die Verseilelemente 2 ungehindert geführt werden können.'
Das Torsionselement 15 kann z. B. durch gespannte, dehnbare faden-bzw. bandförmige Elemente gebildet sein, welche durch exzentrisch angeordnete Bohrungen der gelagerten Treib- bzw. Speicherscheiben hindurchgeführt ist. Weiters kann das Torsionselement 15 als Torsionsfeder oder auch als Torsionsstab ausgeformt sein.
In letzterem Fall besteht eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung darin, diesen gemäss Fig. 4 durch zumindest zwei, vorzugsweise vier, parallel zueinander verlaufende Einzelstäbe 16 auszubilden, da dadurch die Querschwingungsneigung des Torsionselements 15 deutlich verringert wird. In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, die Einzelstäbe 16 Seite an Seite, wie in Fig. 4 dargestellt, oder auch beabstandet, wie in Fig. 5 dargestellt, verlaufend auszuführen.
Eine zusätzliche Möglichkeit, um bei hohen Beschleunigungen die Massenträgheit der einzelnen Komponenten teilweise auszugleichen, besteht darin, das Torsionselement 15 mit sich in Längsrichtung veränderndem Elastizitätsmodul auszubilden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Herstellen einer Kabelverseilung aus Verseilelementen (2) mit wechseln- der Schlagrichtung (SZ-Verseilung), umfassend eine zur Aufnahme der Verseilelemente (2) versehene Führung (1) und eine in wechselnder Richtung antreibbare Verseilscheibe (6) sowie mehrere zwischen Führung (1) und Verseilscheibe (6) angebrachte Speicher- scheiben (4), wobei zumindest ein Torsionelement (15) für den Antrieb der Speicherschei- ben (4) vorgesehen ist, sodass diese mit unterschiedlichen, mit zunehmenden Abstand von der Verseilscheibe (6) geringer werdenden Drehzahlen beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Torsionseiement (15) an mehreren Stellen mit unterschiedli- chen Drehzahlen angetrieben ist.