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Die Erfindung betrifft eine Rotationsflechtmaschine, insbesondere zur Herstellung von Drahtgeflechten.
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Rotationsflechtmaschinen werden zur Herstellung von Geflechten aus endlosem Fasermaterial wie Drähten oder Textilfasern, beispielsweise Garnen oder Kunststofffasern, in Form von hohlen Schlauchgeflechten oder flachen Litzengeflechten oder zum Umflechten beispielsweise eines Kabels mit einem Drahtgeflecht verwendet. Einsatzgebiete für derartig hergestellte technische Geflechte sind beispielsweise Abschirmungen für elektrische Kabel gegen elektromagnetische Felder oder Schutzumhüllungen gegen mechanische Belastungen für Kabel oder Schläuche.
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Die Erfindung wird am Beispiel einer Rotationsflechtmaschine zur Herstellung von Drahtgeflechten beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch für Rotationsflechtmaschinen zur Verarbeitung von beliebigen anderen Fasermaterialien eingesetzt werden kann.
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Eine Rotationsflechtmaschine der betrachteten Art weist eine Mehrzahl von Flechtspulen auf, von denen jede in einem Spulenträger angebracht ist. Eine Flechtspule ist hierbei ein zylindrischer Körper zum Aufwickeln einer Faser, vorzugsweise Draht, mit zwei an den Enden des zylindrischen Körpers angeordneten Flanschen mit einem größeren Durchmesser als dem des zylindrischen Körpers. Ein Spulenträger ist eine Vorrichtung, an welcher eine Flechtspule um ihre Längsachse drehbar gelagert werden kann.
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Die Spulenträger mit den Flechtspulen sind auf zwei übereinander koaxial angeordneten Scheiben angebracht, die um eine gemeinsame Achse gegenläufig rotieren. Diese Scheiben bilden gemeinsam mit den Spulenträgern und den Flechtspulen den Flechtrotor. Die auf der einen Scheibe angebrachten (”äußeren”) Flechtspulen führen dabei bestimmte, hier nicht näher beschriebene Relativbewegungen gegenüber den auf der anderen Scheibe angebrachten (”inneren”) Flechtspulen aus, wodurch es zu der gewünschten Verflechtung der von den Flechtspulen ablaufenden Drähte kommt.
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Falls ein Strangmaterial wie beispielsweise ein Kabel oder ein Schlauch mit einem Drahtgeflecht umflochten werden soll, kann dieses Strangmaterial der Rotationsflechtmaschine durch Durchgangsbohrungen im Zentrum der beiden Scheiben zugeführt werden. In diesem Fall weist die Rotationsflechtmaschine zu diesem Zweck weiterhin eine Einlaufrolle oder eine Abwickelspule zum Zuführen des Strangmaterials auf. Eine Einlaufrolle und eine Abwickelspule haben die gleiche geometrische Form wie eine Flechtspule, werden jedoch im Allgemeinen von dieser stark abweichende Maße haben, insbesondere einen deutlich größeren Durchmesser des zylindrischen Körpers.
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Weiterhin weist die Rotationsflechtmaschine einen Flechtkopf in Form einer Öse und/oder eines Rohres auf, an dessen Eingang die einzelnen Drähte und optional das zu umflechtende Strangmaterial zusammenlaufen und miteinander verflochten bzw. umflochten werden. Die Stelle, an dem dieses Zusammenlaufen erfolgt, wird als Flechtpunkt bezeichnet. Der Flechtpunkt liegt auf oder annähernd auf der geometrischen Achse, um die der Flechtrotor rotiert.
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Um das Flechtgut, d. h. die verflochtenen Drähte bzw. das umflochtene Strangmaterial, vom Flechtpunkt kontrolliert zu entfernen, weist die Rotationsflechtmaschine weiterhin eine Abziehscheibe auf. Diese hat die Form eines Rades, welches von dem Flechtgut zumindest teilweise umschlungen wird und welches sich mit einer bestimmten, der Art des herzustellenden Flechtguts angepassten Drehzahl dreht.
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Die Richtung, in der sich das Flechtgut vom Flechtpunkt zur Abziehscheibe hin bewegt, wird als Abziehrichtung des Flechtguts bezeichnet. Die Abziehrichtung stellt somit eine Gerade mit einer Orientierung dar. In der betrachteten Ausführung der Rotationsflechtmaschine rotiert der Flechtrotor um eine Achse, welche mit der Abziehrichtung des Flechtguts zusammenfällt oder nahezu zusammenfällt.
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Da bei der Bewegung der Flechtspulen, der Spulenträger und des Flechtrotors sowie beim Verflechten der Drähte ein hoher Geräuschpegel entsteht, kann die Rotationsflechtmaschine weiterhin eine Schallschutzhaube aufweisen, welche zumindest den Flechtrotor umschließt. Unter einer Schallschutzhaube wird dabei eine im Betriebszustand der Maschine weitgehend geschlossene Hülle verstanden, die zu einem großen Teil aus einem schalldämmenden Material besteht und die einzelne Maschinenkomponenten oder die ganze Maschine teilweise oder ganz umschließt. Die Schallschutzhaube kann an der Maschine befestigt oder auch selbsttragend, vorzugsweise in Form einer Kabine, ausgestaltet sein, wobei sie im letzteren Fall vorzugsweise auf dem Boden steht oder befestigt ist. Die Schallschutzhaube kann geeignete Öffnungen wie Klappen oder Fenster oder bei großen Maschinen mit begehbaren Schallschutzhauben oder -kabinen auch Türen für den Zugang des Bedienungspersonals aufweisen.
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Außerdem weist die Rotationsflechtmaschine ein Maschinengestell auf. Unter einem Maschinengestell wird hierbei eine Vorrichtung zur Halterung und/oder mechanischen Fixierung bestimmter Maschinenkomponenten, insbesondere des Flechtrotors, sowie zur Verbindung von Maschinenkomponenten miteinander verstanden. Es besteht vorzugsweise aus starr miteinander verbundenen Rohren, Streben, Platten oder anderen Formelementen und kann weitere Einrichtungen wie Dämpfungselemente zur Dämpfung von Schwingungen und Vibrationen aufweisen. Das Maschinengestell kann seinerseits wieder ortsfest, vorzugsweise am Boden, befestigt sein.
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In oder an dem Maschinengestell werden häufig die Abwickelspule und/oder die Zuführeinrichtung, vorzugsweise eine Einlaufrolle, für das zu umflechtende Strangmaterial untergebracht bzw. angebracht.
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Es ist bekannt, den Flechtrotor so am Maschinengestell zu befestigen, dass die Abziehrichtung horizontal oder vertikal verläuft. Entsprechend wird auch von einer horizontalen bzw. vertikalen Bauweise der Rotationsflechtmaschine gesprochen.
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Beide genannten Bauweisen haben bestimmte Vor- und Nachteile:
Die vertikale Bauweise erfordert eine vergleichsweise geringe Standfläche der Rotationsflechtmaschine und ermöglicht durch die horizontale Anordnung des Flechtrotors einen relativ tiefen Schwerpunkt der Maschine, was wiederum die stabile und schwingungsarme Lagerung der rotierenden Teile erleichtert. Außerdem sind alle Spulenträger für den Bediener auf einer annähernd gleichen, günstigen Arbeitshöhe zugänglich.
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Andererseits erfordert die vertikale Bauweise mehr Umlenkungen und Biegungen sowohl des Strangmaterials, welches zwischen dem Hallenboden und dem unteren Rand des Flechtrotors zugeführt werden muss, als auch des fertigen Flechtguts, falls dieses von der Abziehscheibe am höchsten Punkt der Maschine wieder nach unten Richtung Boden geleitet werden muss. Dies ist insbesondere bei größeren und dickeren und damit unflexibleren Produkten ein Problem. Weiterhin muss die Abziehscheibe oben auf dem Maschinengestell montiert werden, was gerade bei großen Maschinen, bei denen hohe Zugspannungen auf den zu verarbeitenden Drähten und auf dem Flechtgut abgefangen werden müssen, zu aufwändigen Konstruktionen führt. Schließlich können große Maschinen mit vertikaler Bauweise so hoch werden, dass der Zugang des Bedieners nicht mehr ohne eine Treppe oder dergleichen möglich ist.
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Die horizontale Bauweise erfordert umgekehrt eine größere Standfläche der Maschine, verursacht dafür jedoch einen höheren Schwerpunkt der Maschine. Andererseits lassen sich die Verarbeitungsstationen von der Abwicklung des Strangmaterials bis zur Aufwicklung des Flechtguts in horizontaler Richtung ”strecken”, so dass weniger Umlenkungen und Biegungen des Materials erforderlich sind.
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Diese und weitere Vor- und Nachteile der horizontalen und der vertikalen Bauweise führen dazu, dass ein Typ einer Rotationsflechtmaschine oftmals in beiden Bauweisen gefertigt und vertrieben werden muss, was insgesamt zu einer Verdoppelung der Variantenzahl mit einer entsprechenden Erhöhung der Zahl nicht identischer Teile, einem erhöhten Projektierungsaufwand und zu einem höheren Kostenaufwand führt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine einheitliche und damit kostengünstige Bauweise für eine Rotationsflechtmaschine anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch eine Rotationsflechtmaschine nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Bei einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtmaschine verläuft die Abziehrichtung des Flechtguts schräg im Raum, d. h. weder horizontal noch vertikal, sondern sowohl gegenüber der Horizontalen als auch gegenüber der Vertikalen um einen bestimmten Winkel geneigt.
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Dieser Winkel beträgt vorzugsweise zwischen 20 und 70 Grad gegenüber der Vertikalen, weiter vorzugsweise etwa 30 Grad gegenüber der Vertikalen und noch weiter vorzugsweise etwa 45 Grad gegenüber der Vertikalen.
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Bei einem Winkel von 45 Grad liegt die Bauweise der Rotationsflechtmaschine demnach genau ”zwischen” der horizontalen und der vertikalen Bauweise, wodurch die Vorteile der beiden Bauweisen in besonders guter Weise vereint werden. So wird bei diesem Winkel die Gesamthöhe der Maschine etwa auf das 0,7-fache reduziert (sin 45° ≈ 0,707).
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Gleichzeitig lässt sich in der schrägen Bauweise eine quasi horizontale Produktionsrichtung mit einer Umlenkung des Materials über große Umlenkrollen bzw. Rollenbögen mit relativ kleiner Umlenkung verwirklichen. Der relativ tiefe Schwerpunkt der Maschine und die gute Zugänglichkeit der Spulenträger, welche nun aus Sicht des Bedieners ”pultartig” geneigt angebracht sind, bleiben jedoch erhalten.
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Da die Rotationsflechtmaschine somit nur noch in einer einzigen, schrägen Bauweise gefertigt und vertrieben werden muss, ergibt sich auch die angestrebte Reduzierung der Varianten- und Teilevielfalt und die damit einhergehende Kostenreduktion. Die Grundkomponenten der Maschine wie Flechtrotor und Abziehscheibe können dabei unverändert übernommen werden, da sie ohnehin sowohl für die vertikale als auch für die horizontale Bauweise geeignet sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Abziehscheibe nicht am Maschinengestell befestigt. In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform ist die Abziehscheibe an einem separaten Ständer angebracht, welcher vorzugsweise neben der Maschine am Boden befestigt ist. Hierdurch können hohe, durch das Geflecht auf die Abziehscheibe wirkende Zugkräfte einfach und wirksam abgefangen werden. Es ergibt sich eine einfache, stabile und kostengünstige Konstruktion ohne eine aufwändige Verstärkung des Maschinengestells.
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In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform weist die Rotationsflechtmaschine eine Schallschutzhaube auf, welche im Wesentlichen den Flechtrotor umschließt. Durch die räumliche Trennung der Abziehscheibe vom Maschinengestell und vom Flechtrotor wird nämlich ermöglicht, dass die Schallschutzhaube lediglich den Flechtrotor, nicht jedoch die Abziehscheibe umschließt, ohne dass dabei Teile des Maschinengestells die Schallschutzhaube durchdringen müssen, was wiederum zu Problemen bei der Konstruktion und Montage der Schallschutzhaube sowie zu Schallbrücken zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Schallschutzhaube führen würde.
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Verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtmaschine und ihre Vorteile werden nun anhand von Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine Schrägansicht einer Ausführung einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtmaschine
- a) ohne Schallschutzhaube
- b) mit geöffneter Schallschutzhaube
- c) mit geschlossener Schallschutzhaube;
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2 eine erfindungsgemäße Rotationsflechtmaschine
- a) ohne Schallschutzhaube von hinten
- b) mit Schallschutzhaube von vorne
- c) mit Schallschutzhaube von rechts
- d) mit Schallschutzhaube von oben;
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3 eine Schrägansicht einer weiteren Ausführung einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtmaschine
- a) mit den Flechtrotor umschließender Schallschutzhaube (teilweise aufgeschnitten)
- b) mit den Flechtrotor umschließender Schallschutzhaube (geschlossen);
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4 einen Vergleich verschiedener Neigungswinkel, veranschaulicht anhand einer Rotationsflechtmaschine aus dem Stand der Technik in vertikaler Bauweise
- a) in der ursprünglich vorgesehenen, nicht geneigten Position
- b) um 30° aus der Vertikalen geneigt
- c) um 45° aus der Vertikalen geneigt.
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1a) zeigt eine erfindungsgemäße, um 45° geneigte Rotationsflechtmaschine 1 mit einem Flechtrotor 2 mit 24 Spulenträgern und Drahtspulen, wobei die Maschine für Drahtspulen mit einem Maximalgewicht von 5,5 kg ausgelegt ist. Auch die Abziehrichtung verläuft um 45° aus der Vertikalen geneigt schräg im Raum. Der Flechtrotor 2 ist auf der Deckplatte eines pultartigen Maschinengestells 3 mit Hilfe von Befestigungswinkeln montiert. Die Abziehscheibe 4 ist auf einem separaten Ständer 5 neben dem Maschinengestell montiert. Die Abziehscheibe 4 rotiert in einer vertikalen Ebene, welche senkrecht zur Rotationsebene des Flechtrotors 2 verläuft.
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Auf der der Abziehscheibe 4 abgewandten Seite des Maschinengestells 3 ist eine Einlaufrolle 6 für ein Kabel an dem Maschinengestell 3 angebracht. Anstelle der Einlaufrolle 6 kann hier jedoch auch eine Abwickelspule 6 für ein Kabel angebracht sein. Das Kabel wird von der Einlaufrolle oder Abwickelspule 6 durch eine Öffnung (nicht zu sehen) in der Deckplatte des Maschinengestells 3 und durch zentrale Bohrungen im Flechtrotor 2 hindurchgeführt und bewegt sich in der Abziehrichtung in Richtung Flechtkopf. Am Flechtkopf (nicht dargestellt) wird das Kabel von den von den Flechtspulen auf dem Flechtrotor 2 abgewickelten Drähten umflochten. Sodann wird das Flechtgut in der Abziehrichtung durch die Abziehscheibe 4 vom Flechtkopf abgezogen und auf der Abziehscheibe 4 aufgewickelt.
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In 1b) ist die gleiche Ausführung der erfindungsgemäßen Rotationsflechtmaschine 1 mit einer Schallschutzhaube 7 dargestellt, welche die gesamte Maschine mit Ausnahme eines Teils der Einlaufrolle oder Abwickelspule 6 umschließt. Die Schallschutzhaube 7 hat die Form einer Kabine und steht außerhalb des Maschinengestells 3 auf dem Hallenboden. Sie weist ein Fenster 8 an der Stirnseite zur Sichtkontrolle des Maschinenzustands, eine (in 1b) geöffnete) Tür 9 an der Vorderseite als Zugang zur Maschine durch einen Bediener 10 sowie eine Bedieneinheit 11 mit Ein- und Ausgabeelementen zur Bedienung der Maschine von außen bei geschlossener Schallschutzhaube 7 auf.
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An der Darstellung in 1b) wird deutlich, dass sich der Flechtrotor 2 trotz der Schrägstellung in einer für den Bediener 10 günstigen Arbeitsposition befindet.
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1c) zeigt die gleiche Ausführung der erfindungsgemäßen Rotationsflechtmaschine 1 mit geschlossener Schallschutzhaube 7 und ohne Bediener 10.
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2 zeigt die Ausführung der erfindungsgemäßen Rotationsflechtmaschine 1 aus 1 noch einmal in verschiedenen Seitenansichten, nämlich in 2a) ohne Schallschutzhaube 7 von hinten und in den 2b) bis 2d) jeweils mit geschlossener Schallschutzhaube 7 von vorne, von rechts bzw. von oben. In 2a) erkennt man, dass sich die Oberkante der Abziehscheibe 4 etwa auf Scheitelhöhe des Bedieners 10 befindet, so dass kein unangenehmes oder anstrengendes Überkopfarbeiten erforderlich ist.
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3 zeigt eine weitere, größere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtmaschine 1 für 36 Spulenträger und Drahtspulen für ein Maximalgewicht von 5,5 kg, wobei der Flechtrotor 2 und die Abziehrichtung A ebenfalls um 45 Grad geneigt sind. In dieser Darstellung ist auch das Kabel 12 ab dem Austritt aus dem Flechtrotor 2 zu sehen, wie es sich in Abziehrichtung A zum Flechtkopf (welcher etwa hinter dem Kopf des Bedieners 10 angeordnet ist) und weiter als umflochtenes Kabel 12 zur Abziehscheibe 4 bewegt, wo es aufgewickelt wird.
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Als weiteres Element ist in 3 eine Maschinensteuerung 13 zu sehen, welche in Form eines Schrankes neben der Rotationsflechtmaschine 1 angeordnet ist. Eine Zustandsampel auf der Oberseite der Maschinensteuerung 13 mit den Farben Rot, Gelb und Grün dient der weithin sichtbaren Anzeige von Fehler- oder Gefahrenzuständen, von Zuständen, die Handlungen seitens eines Bedieners erfordern, bzw. eines Normalzustands der Maschine.
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Die Abziehscheibe 4 ist in dieser Ausführungsform wiederum auf einem separaten Ständer 5 angeordnet, welcher in diesem Fall auf einem Ausleger des Maschinengestells 3 montiert ist.
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Die Schallschutzhaube 7 umschließt in dieser Ausführungsform lediglich den Flechtrotor 2. Gerade bei einer derartigen großen Ausführung der Rotationsflechtmaschine 1 ergibt sich dadurch eine erhebliche Volumenreduktion für die Schallschutzhaube 7 im Vergleich zu der in 1 dargestellten Ausführung.
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Da der Flechtrotor 2 durch seine schnelle Rotation und durch die Vielzahl der auf ihm angebrachten beweglichen Teile die größte Schallquelle der Rotationsflechtmaschine 1 darstellt, ist die Schallschutzhaube 7 in dieser Form für eine wirksame Schalldämmung ausreichend.
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Die Schallschutzhaube 7 passt sich in ihrer Form dem Flechtrotor 2 an und bildet einen annähernd prismatischen Körper mit einem regulären Achteck als Grundfläche. Dies hat den Vorteil, dass die Schallschutzhaube 7 nur aus ebenen Bauteilen zusammengesetzt ist, welche sich einfach und kostengünstig herstellen lassen. Die Schallschutzhaube 7 kann jedoch auch eine andere, beispielsweise zylindrische Form haben und sich dadurch noch besser der Form des Flechtrotors 2 anpassen, wodurch sich eine weitere Volumenreduktion durch den Wegfall der Ecken sowie eine verbesserte Optik ergeben.
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Die Schallschutzhaube 7 ist am Maschinengestell 3 befestigt und kann auch in dieser Ausführung geeignete Sicht- und Eingriffseinrichtungen wie Fenster, Klappen und/oder abnehmbare Teile aufweisen.
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An der Abziehscheibe 4, welche in dieser Ausführung nicht von der Schallschutzhaube 7 umschlossen ist, sind geeignete Mittel zur Unfallverhütung wie Abdeckbleche, geschlossene Kabelführungen, Berührungssensoren oder Not-Aus-Schalter vorzusehen.
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4 zeigt in konzeptioneller Weise die Veränderung der Abmessungen der Maschine in Folge der erfindungsgemäßen Idee, die Abziehrichtung und damit auch den Flechtrotor 2 gegenüber der Vertikalen zu neigen. Dies erfolgt anhand einer Rotationsflechtmaschine 1 aus dem Stand der Technik in vertikaler Bauweise.
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In der unveränderten, in 4a) gezeigten Position dreht sich der Flechtrotor 2 in einer horizontalen Ebene. Die Abziehrichtung verläuft entsprechend in vertikaler Richtung nach oben. Die Abziehscheibe 4 ist oben auf dem Maschinengestell 3 montiert und bildet den höchsten Punkt der Maschine. Die Oberkante der Abziehscheibe 4 hat eine Höhe von ca. 2,41 m. Die Breite der Maschine beträgt ca. 1,74 m.
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Bei einer Neigung der Maschine um 30 Grad, wie in 4b) dargestellt, beträgt die Höhe der Maschine – wenn man von vermeidbaren Teilen des Maschinengestells absieht, welche in dieser Darstellung noch unter den Boden bzw. über den Rand der Maschine hinausragen – nur noch ca. 2,06 m und die entsprechende Breite ca. 2,13 m.
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Bei einer Neigung der Maschine um 45 Grad, wie in 4c) dargestellt und wie auch in den Ausführungen der erfindungsgemäßen Rotationsflechtmaschine 1 in den 1 bis 3 realisiert, beträgt die Höhe der Maschine nur noch ca. 1,83 m und die Breite ca. 2,16 m.
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Die Maße der in 4 dargestellten Rotationsflechtmaschine 1 aus dem Stand der Technik, insbesondere die Größe der einzelnen Maschinenkomponenten und ihre gegenseitige Lage, entspricht dabei den Maßen der in den 1 bis 3 dargestellten erfindungsgemäßen Rotationsflechtmaschine 1. Durch die Abschätzung der Außenmaße der um 45 Grad geneigten Ausführung in 4c) wird somit auch die Darstellung in 2a) bestätigt, dass sich die Oberkante der Abziehscheibe 4 etwa auf Scheitelhöhe eines normal großen Bedieners befindet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rotationsflechtmaschine
- 2
- Flechtrotor
- 3
- Maschinengestell
- 4
- Abziehscheibe
- 5
- Ständer der Abziehscheibe
- 6
- Einlaufrolle oder Abwickelspule für das Strangmaterial
- 7
- Schallschutzhaube
- 8
- Fenster
- 9
- Tür
- 10
- Bediener
- 11
- Bedieneinheit
- 12
- Kabel
- 13
- Maschinensteuerung
- A
- Abziehrichtung
