DE102012016479B4 - Vorrichtung zum Aufwickeln von bandförmigem Material auf Spulen - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufwickeln von bandförmigem Material nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
- Insbesondere Kontaktelemente für die Elektrotechnik werden heutzutage in großen Stückzahlen durch Stanzen hergestellt. Hierbei verlassen die Kontaktelemente an wenigstens einem Trägerstreifen anhängend die Stanzmaschine, so dass ein bandförmiges Material vorliegt, welches aus dem eben genannten wenigstens einen Trägerstreifen und den gestanzten Kontaktteilen besteht. Um dieses bandförmige Material zu einem weiteren Bearbeitungsschritt, beispielsweise dem Galvanisieren, transportieren zu können, wird das bandförmige Material auf Spulen aufgespult. Hierzu werden häufig Pappspulen verwendet.
- Diese Pappspulen haben den Vorteil eines geringen Preises und eines geringen Gewichtes, was die Transportkosten niedrig hält. Sie haben weiterhin den Vorteil, dass sie nach Gebrauch unmittelbar dem Recycling zugeführt werden können. Eine solche Pappspule weist einen Spulenkern und zwei kreisförmige Seitenwände auf, welche am Spulenkern gehalten sind und sich – idealerweise – parallel zueinander erstrecken.
- Eine Vorrichtung zum Aufwickeln des bandförmigen Materials auf eine solche Spule weist im einfachsten Fall einen Antriebsmotor auf, welcher einen Drehkörper in Rotation versetzen kann. Von diesem Drehkörper erstreckt sich eine Welle, auf welche die Spule aufgesteckt wird. Vom Drehkörper erstrecken sich weiterhin beispielsweise Dorne, welche sich in eine Seitenwand einer solchen Pappspule bohren, so dass eine vorübergehende drehfeste Verbindung zwischen dem Drehkörper und der Pappspule gebildet wird. Im einfachsten Fall werden die Spulen, wenn sie voll sind, von einer Person von Hand gewechselt.
- Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist beispielsweise aus der
DE 1 933 926 A bekannt, bei der die Übertragung der Drehbewegung vom angetriebenen Drehkörper auf die Spule mittels eines am Drehkörper gehaltenen Bolzen, welcher in ein Loch in der Seitenwand der Spule eingreift, erfolgt. - Eine ähnliche Vorrichtung ist in der
US 2006/0 151 659 A1 - Es sind in der Technik jedoch auch aufwendigere derartige Vorrichtungen bekannt gewordenen, bei denen der Spulenwechsel automatisch oder halbautomatisch erfolgt. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der
US 6 015 114 A bekannt. - Ein Problem, welches bei der Verwendung der oben genannten Pappspulen häufig auftritt, ist, dass die Parallelität der Seitenwände nicht ideal gewahrt ist, nämlich derart, dass die Seitenwände leicht wellig sind, insbesondere im Randbereich. Dies kann im schlimmsten Fall dazu führen, dass das aufzuwickelnde bandförmige Material an einer Seitenwand der Pappspule hängen bleibt, was zu einer Beschädigung der produzierten Teile (meist Kontakte) oder zu einem Maschinenstillstand führen kann, weil das Aufwickeln unterbrochen werden muss.
- Hiervon ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine Vorrichtung zum Aufwickeln von bandförmigem Material zur Verfügung zu stellen, welche auch dann einwandfrei funktioniert, wenn die verwendeten Pappspulen Seitenwände mit Unebenheiten aufweisen.
- Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist wenigstens einen um eine Spulachse drehbaren ersten Drehkörper und einen um die Spulachse drehbaren zweiten Drehkörper auf. Von einem dieser beiden Drehkörper erstreckt sich vorzugsweise eine Welle. Der zweite Drehkörper ist bezüglich der Spulachse von einer ersten Endstellung in eine zweite Endstellung axial bewegbar, wobei sich der zweite Drehkörper in der ersten Endstellung näher am ersten Drehkörper befindet als in der zweiten Endstellung. Es ist wenigstens ein Drehantrieb vorgesehen, mittels welchem sich die beiden Drehkörper zumindest dann gemeinsam in Rotation um die Spulachse versetzten lassen, wenn sich der zweite Drehkörper in seiner zweiten Endstellung befindet. In einer Wickelposition sind somit die beiden Drehkörper zueinander benachbart und gemeinsam um die Spulachse drehbar, wobei die Welle koaxial zur Spulachse ist. In diesem Zustand ist bei Betrieb der Vorrichtung eine Spule, insbesondere eine Pappspule, zwischen den beiden Drehkörpern gehalten und positioniert. Wenigstens einer der beiden Drehkörper – vorzugsweise beide – trägt Halteelemente zum Ziehen jeweils einer Seitenwand einer Spule, wozu die Halteelemente jeweils eine Halteseite aufweisen, welche relativ zum Drehkörper beweglich ist.
- Mittels der bevorzugt als Pneumatik-Sauger ausgebildeten Halteelemente kann wenigstens eine Seitenwand einer Spule, vorzugsweise beide Seitenwände, von außen in eine definierte Stellung gezogen werden. Diese Stellung kann entweder derart sein, dass die Seitenwände vollständig parallel zueinander sind, oder auch derart, dass der Abstand der beiden Seitenwände von innen nach außen definiert zunimmt, was das Einlaufen des bandförmigen Materials zusätzlich erleichtern kann. Diese definierte Beeinflussung der Form der Seitenwände der Spulen erfolgt vorzugsweise vollautomatisch.
- Da durch die erfindungsgemäße Verbesserung der Vorrichtung ein Hängenbleiben des bandförmigen Materials bei Einlauf auf die Spule ausgeschlossen werden kann, benötigt dieser Vorgang insbesondere kein Bedienpersonal. Hierdurch eröffnet sich die Möglichkeit einer vollautomatisch arbeitenden Vorrichtung, welche mit hoher Geschwindigkeit arbeiten kann, wozu diese in einer bevorzugten Ausführungsform zwei erste Drehkörper aufweist, die, beispielsweise durch eine Dreh- oder Schwenkbewegung, ihre Position wechseln können.
- Die Halteelemente sind, wie dies bereits erwähnt wurde, vorzugsweise als Pneumatik-Sauger ausgebildet, wobei diese weiter vorzugsweise so ausgebildet sind, dass sie in einem Zustand, in dem sie nicht mit Unterdruck beaufschlagt werden, eine größere Länge aufweisen, als in einem Zustand, in dem sie mit Unterdruck beaufschlagt werden. Derartige Pneumatik-Sauger sind im Stand der Technik bekannt und sind als Standardbauteil auf dem Markt erhältlich.
- Weitere bevorzugte Ausführungsformen und Vorteile ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus den nun mit Bezug auf die Figuren näher dargestellten Ausführungsbeispielen. Hierbei zeigen:
-
1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, sowie eine Pappspule in einer stark schematisierten Seitenansicht, -
2 das in1 Gezeigte in einer ersten Arbeitsposition, -
3 –11 einen vollständigen Zyklus in der2 entsprechenden Darstellungen, -
12 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer im Wesentlichen der5 entsprechenden Seitenansicht, jedoch mit größerer Detailfülle und ohne eine Spule, -
13 das Ausführungsbeispiel der12 in einer perspektivischen Ansicht, -
14 einen Ausschnitt aus dem in13 Gezeigten, -
15 eine Detailansicht der in den13 und14 gezeigten Vorrichtung, -
16 die Vorrichtung der12 bis15 , welche auf einem Tisch montiert ist, der einen Roboter zum Spulenwechsel trägt, -
17 einen Pneumatik-Sauger in einer ersten Arbeitsstellung im Querschnitt, -
18 den Pneumatik-Sauger aus17 , wobei seine Saugseite in Anlage mit einem im wesentlichen ebenen Gegenstand ist, und -
19 den Pneumatik-Sauger aus18 in einer zweiten Arbeitsstellung. - Die wesentlichen Bestandteile und die Funktionsweise der Erfindung werden nun anhand eines in den
1 bis11 schematisch dargestellten ersten Ausführungsbeispiels beschrieben, wobei zunächst auf die1 Bezug genommen wird:
Die Vorrichtung weist einen vertikal verlaufenden Arm18 auf, welcher um die Vertikalachse V schwenkbar ist. Für diese Schwenkbewegung ist ein Antrieb in Form eines Motors19 vorgesehen. Dieser vertikale Arm18 trägt zwei erste Drehkörper10a ,10b , welche identisch aufgebaut sind, wobei jedoch der hier mit10b gekennzeichnete, in der1 rechte, erste Drehkörper schraffiert dargestellt ist, damit man die beiden ersten Drehkörper10a ,10b in der nachfolgenden Beschreibung der Arbeitsweise der Vorrichtung voneinander unterscheiden kann. Die beiden ersten Drehkörper10a ,10b sind jeweils drehbar mit dem vertikalen Arm18 verbunden, wozu im gezeigten ersten Ausführungsbeispiel jeweils ein Antriebsmotor16a ,16b dient. Wie man später noch sehen wird, wären jedoch auch Ausführungsformen denkbar, in welchen die beiden Drehkörper10a ,10b jeweils nur mittels eines Lagers mit dem vertikalen Arm18 verbunden sind, also nicht unmittelbar angetrieben werden können. Zentrisch von den beiden ersten Drehkörpern10a ,10b erstreckt sich jeweils eine Welle14a ,14b , wobei diese Wellen14a ,14b zueinander fluchten und sich in einer Arbeitsstellung, wie sie in1 gezeigt ist, koaxial zu einer Spulachse S erstrecken. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Nabenbereiche12a ,12b der ersten Drehkörper10a ,10b mit etwas größerer Dicke ausgebildet als die Randbereiche der ersten Drehkörper10a ,10b . - In der Nähe des Randes trägt jeder erste Drehkörper
10a ,10b mehrere Pneumatik-Sauger32 , welche als Halteelemente dienen. Auf die bevorzugte Ausgestaltung dieser Pneumatik-Sauger32 wird später mit Bezug auf die17 und18 eingegangen. Diese Pneumatik-Sauger32 erstrecken sich in einer Längsrichtung parallel zu den Wellen14a ,14b . - Die Vorrichtung weist weiterhin einen verfahrbaren Arm
28 auf, welcher einen um die Spulachse S drehbaren zweiten Drehkörper20 aufweist. Dieser kann über einen Antriebsmotor26 in eine entsprechende Drehbewegung versetzt werden. Dieser zweite Drehkörper weist, ebenso wie die beiden ersten Drehkörper10a ,10b einen verdickten Nabenbereich22 und als Halteelemente dienende Pneumatik-Sauger32 auf. Jeder Drehkörper trägt vorzugsweise in symmetrischer Verteilung vier bis acht solcher Pneumatik-Sauger32 , wobei in der1 jeweils nur zwei dargestellt sind. - Im Gegensatz zu den beiden ersten Drehkörpern
10a ,10b weist der zweite Drehkörper20 keine Wellen, sondern eine zur Spulachse koaxiale Ausnehmung23 auf. Der verfahrbare Arm28 (und somit auch der zweite Drehkörper20 ) ist parallel zur Spulachse S von einer ersten in eine zweite Endstellung verfahrbar, wobei in1 die zweite Endstellung gezeigt ist, in welcher der zweite Drehkörper20 seinen maximalen Abstand von den ersten Drehkörpern aufweist. Der Antriebsmechanismus für den verfahrbaren Arm28 ist in1 nicht dargestellt. Schließlich ist in1 noch schematisch eine Spule50 gezeigt. Diese besteht aus einem Spulenkern52 und zwei am Spulenkern52 gehaltenen, kreisscheibenförmigen Seitenwänden54 . Das Material der Spule50 ist, wie dies bereits erwähnt wurde, Pappe. - Die
17 bis19 zeigen schematisierte Schnittansichten eines Pneumatik-Saugers32 , wie er bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt eingesetzt wird. Der Pneumatik-Sauger32 besteht aus einem elastischen Material, wie beispielsweise Gummi oder Silikon. Der Pneumatik-Sauger32 erstreckt sich entlang einer Axialrichtung (diese ist während des Wickelns parallel zur Spulachse; die Pneumatik-Sauger des zweiten Drehkörpers erstrecken sich immer parallel zur Spulachse) von einer Anschlussseite34 zu einer Saugseite36 . Der sich dazwischen erstreckende Mittelabschnitt38 ist in Form eines Balges ausgebildet. Die Saugseite36 ist vollständig offen oder weist zumindest ein Loch auf. Die Anschlussseite34 ist fest mit dem jeweiligen Drehkörper verbunden. - Ist nun die Saugseite
36 in Kontakt mit einem im Wesentlichen ebenen Gegenstand (dies ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Außenfläche einer Seitenwand54 einer Spule50 ) und wird die Anschlussseite34 mit einer Saugpumpe verbunden, so baut sich auf Grund der Tatsache, dass das Loch der Saugseite36 durch den Gegenstand verschlossen ist, innerhalb des Pneumatik-Saugers32 ein Unterdruck auf, wodurch dieser auf den im Wesentlichen ebenen Gegenstand eine Kraft in Richtung F ausübt. Sofern sich der entsprechende Gegenstand in dieser Richtung bewegen kann, zieht sich der Mittelabschnitt38 zusammen und zieht den Gegenstand in Richtung F. Die Saugseite36 bildet somit die Halteseite des Pneumatik-Saugers. - In
1 sind die Pneumatik-Sauger32 in einem Zustand gezeigt, in welchem sie ihre maximale Länge aufweisen, in welchem sie sich in axialer Richtung etwas über die verdickten Nabenbereiche12a ,12b ,22 hinauserstrecken. - Mit Bezug auf die
2 bis11 wird nun die Arbeitsweise der Vorrichtung erläutert. Hierbei zeigt die2 dasselbe wie die1 und zwar einen Zustand, in welchem noch keine Spule50 an einem Drehkörper angeordnet ist. Dieser Zustand kann beispielsweise dann auftreten, wenn die Stanzmaschine, die das bandförmige Material liefert, welches auf Spulen50 aufgespult werden soll, nach einer Produktionsunterbrechung frisch anläuft. Im laufenden, kontinuierlichen Betrieb ist stets wenigstens eine Spule an einem ersten Drehkörper angeordnet, wie man dies später sehen wird. In einem Arbeitsschritt wird eine Spule50 auf die Welle14b des ersten Drehkörpers10b , welcher vom zweiten Drehkörper20 wegweist, aufgesteckt. Dies ist in3 gezeigt. - Anschließend rotiert der vertikale Arm um 180° und bringt den ersten Drehkörper
10b in die in4 gezeigte Stellung, in welcher er dem zweiten Drehkörper20 gegenüberliegt. Während der Drehung des vertikalen Arms18 sind die beiden Wellen14a ,14b natürlich nicht koaxial zur Spulachse, nach Erreichen des in4 gezeigten Zustandes ist diese Bedingung jedoch wieder erfüllt. Nun wird, wie dies in5 gezeigt ist, der zweite Drehkörper20 mittels seines verfahrbaren Armes28 in seine erste Endstellung verfahren, in welcher der Spulenkern52 klemmend zwischen den Nabenbereichen12b und22 gehalten ist und alle Pneumatik-Sauger32 leicht an die Seitenwände54 der sich zwischen den Drehkörpern10b ,20 gehaltenen Spule50 angedrückt werden. In dieser ersten Endstellung erstreckt sich die Welle14b in die Ausnehmung23 . Hierdurch wird es möglich, Spulen mit unterschiedlicher Dicke zu verwenden. Die Pneumatik-Sauger werden nun betätigt (d. h. mit Unterdruck versorgt), so dass diese sich an den Außenseiten der Seitenwände54 festsaugen und diese nach außen ziehen, so dass der in6 gezeigte Zustand eintritt. Die Wölbung der Seitenwände54 nach außen ist hier übertrieben stark dargestellt. - In diesem Zustand werden nun der erste Drehkörper
10b und der zweite Drehkörper20 um die Spulachse in Rotation versetzt, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel die beiden Antriebsmotoren16b und26 dienen, welche hierzu zueinander synchronisiert sind. Wie dies bereits kurz angedeutet wurde, wäre es jedoch auch möglich, auf die Antriebsmotoren16a ,16b zu verzichten und nur den zweiten Antriebsmotor26 dazu zu nutzen, den zweiten Drehkörper20 und den jeweiligen ersten Drehkörper in gemeinsame Rotation zu versetzen, wozu beispielsweise eine drehfeste Verbindung zwischen Welle14a ,14b und Ausnehmung23 dienen könnte. - In diesem Zustand wird nun das bandförmige Material auf den Spulenkern
52 aufgewickelt (siehe7 und8 ), so dass sich ein Wickel60 bildet. Während dieses Aufwickelns wird eine neue Spule50' bereitgestellt und auf die Welle14a des nach außen weisenden ersten Drehkörpers10a aufgesteckt. Ist die Spule50 voll, so werden die Antriebsmotoren16b und26 gestoppt und der zweite Drehkörper20 in seine zweite Endstellung zurückgefahren, so dass der in9 gezeigte Zustand herrscht. Der vertikale Arm18 wird nun wieder um 180° um seine vertikal verlaufende Schwenkachse S verschwenkt, so dass die leere Spule50' sich nun in einem Zustand entsprechend der4 befindet. Es beginnt nun ein neuer Zyklus. - Mit Bezug auf die
12 bis15 wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Der grundsätzliche Aufbau ist identisch zum eben beschriebenen Ausführungsbeispiel; gleichartige Bauteile sind deshalb mit denselben Bezugszeichen versehen wie im ersten Ausführungsbeispiel. Auf Grund der größeren Detailfülle kann man in den12 und13 die Antriebseinheit für den verfahrbaren Arm28 , nämlich in Form einer Schnecke29a und eines Motors29b erkennen. Der in der12 gezeigte Zustand entspricht dem Zustand der5 , wobei jedoch keine Spule dargestellt ist. - Der Hauptunterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist, dass die den Spulen zugewandten Oberflächen der Drehkörper
10a , b und20 hier vollkommen eben sind, also keine verdickten Nabenbereiche aufweisen. Hierdurch wird erreicht, dass die Seitenwände der Spulen54 in eine vollständig ebene und zueinander parallele Stellung gebracht werden. Um dies erreichen zu können, weisen die Drehkörper10a , b und20 Durchbrechungen30 auf, durch welche die Pneumatik-Sauger32 ragen. Dies kann man insbesondere der15 entnehmen. Befindet sich nun eine Spule zwischen einem ersten Drehkörper10a oder10b und dem zweiten Drehkörper20 und werden die Pneumatik-Sauger32 aktiviert (d. h. mit Unterdruck beaufschlagt) so saugen diese die Seitenwände54 einer Spule an, bis diese jeweils eben an den nach innen weisenden Flächen der Drehkörper anliegen. Die Unterdruckversorgung der Pneumatik-Sauger32 erfolgt über entsprechende Unterdruckleitungen, welche jeweils über eine Drehdurchführung mit Unterdruck versorgbar sind. - Die
16 zeigt noch einmal die Vorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels, wobei diese an einem Tisch montiert ist, welcher zusätzlich einen Roboter40 zum Spulenwechsel trägt. - In den gezeigten Ausführungsbeispielen verläuft die Spulachse jeweils horizontal. Dies ist jedoch nicht zwingend: Es sind auch andere Ausführungsformen möglich, insbesondere solche mit vertikal verlaufender Spulachse.
- Bezugszeichenliste
-
- 10a, b
- erster Drehkörper
- 12a, b
- Nabenbereich
- 14a, b
- Welle
- 16a, b
- Antriebsmotor
- 18
- vertikaler Arm
- 19
- Motor
- 20
- zweiter Drehkörper
- 22
- Nabenbereich
- 23
- Ausnehmung
- 26
- Antriebsmotor
- 28
- verfahrbarer Arm
- 29a
- Schnecke
- 29b
- Motor
- 30
- Durchbrechung
- 32
- Pneumatik-Sauger
- 34
- Anschluss-Seite
- 36
- Saugseite
- 38
- Mittelabschnitt
- 40
- Roboter
- 50, 50'
- Spule
- 52
- Spulenkern
- 54
- Seitenwand
- 60
- Wickel
Claims (11)
- Vorrichtung zum Aufwickeln von bandförmigem Material auf Spulen (
50 ,50' ), welche einen Spulenkern (52 ) und zwei Seitenwände (54 ) aufweisen mit: wenigstens einem um eine Spulachse (S) drehbaren ersten Drehkörper (10a ,10b ), wenigstens einem um die Spulachse (S) drehbaren zweiten Drehkörper (20 ), welcher bezüglich der Spulachse (S) von einer ersten Endstellung in eine zweite Endstellung axial bewegbar ist, wobei sich der zweite Drehkörper (20 ) in der ersten Endstellung näher am ersten Drehkörper (10a ,10b ) befindet als in der zweiten Endstellung, wenigstens einem Drehantrieb mittels welchem sich die beiden Drehkörper (10a ,10b ;20 ) zumindest dann gemeinsam in Rotation um die Spulachse versetzten lassen, wenn sich der zweite Drehkörper (20 ) in seiner ersten Endstellung befindet, wobei wenigstens ein Drehkörper (10a ,10b ;20 ) wenigstens ein Halteelement zum Ziehen einer Seitenwand (54 ) einer Spule (50 ,50' ) trägt, wozu das Halteelement eine Halteseite aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativposition der Halteseite des Halteelements zum Drehkörper (10a ,10b ;20 ) in axialer Richtung bezüglich der Spulachse (S) veränderbar ist, so dass wenigstens eine Seitenwand einer Spule vom Halteelement von außen in axialer Richtung in eine definierte Stellung gezogen werden kann. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass erster (
10a ,10b ) und zweiter Drehkörper (20 ) jeweils wenigstens ein Halteelement tragen. - Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beide Drehkörper (
10a ,10b ;20 ) mehrere Halteelemente tragen, welche vorzugsweise in den Randbereichen der Drehkörper (10a ,10b ;20 ) positioniert sind. - Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente Pneumatik-Sauger (
32 ) sind, deren Halteseiten Saugseiten (36 ) mit jeweils wenigstens einer Öffnung sind. - Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pneumatik-Sauger (
36 ) jeweils einen balgenartigen Mittelabschnitt (38 ) aufweisen. - Vorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Pneumatik-Sauger (
36 ) durch Durchbrechungen (30 ) in den Drehkörpern (10a ,10b ;20 ) erstrecken. - Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich vom ersten oder vom zweiten Drehkörper eine Welle (
14a ,14b ) erstreckt. - Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Drehkörper eine Ausnehmung (
23 ) zur Aufnahme der Welle (14a ,14b ) aufweist. - Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei erste (
10a ,10b ) oder wenigstens zwei zweite Drehkörper vorgesehen sind. - Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei erste Drehkörper (
10a ,10b ) vorgesehen sind und dass diese mittels einer Schwenkbewegung ihre Position tauschen können. - Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der Schwenkbewegung senkrecht zur Spulachse (S) steht.
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