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Die Erfindung betrifft eine Rotationsflechtmaschine zum Verflechten von strangförmigem Material, insbesondere von Draht oder Textilfasern, Kohlenstofffasern oder anderen strangförmigen Carbonmaterialien, zu Geflechten.
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Derartige Rotationsflechtmaschinen werden verwendet zur Herstellung von hohlen Schlauchgeflechten aus dem strangförmigen Material, beispielsweise aus Metalldrähten, Garnen oder Kunststofffasern, oder (durch nachfolgendes Walzen eines solchen Schlauchgeflechtes) von flachen Litzengeflechten oder auch zum Umflechten beispielsweise eines Kabels mit einem Drahtgeflecht oder zur Herstellung von Körpern geringer Masse, beispielsweise im Leichtbau, durch Flechten von Kohlenstofffasern oder anderen strangförmigen Carbonmaterialien. Einsatzgebiete für derartig hergestellte technische Geflechte sind beispielsweise Abschirmungen für elektrische Kabel gegen elektromagnetische Felder oder Schutzumhüllungen gegen mechanische Belastungen für Kabel oder Schläuche. Eine weitere Anwendung ist die Herstellung medizinischer Geflechte für Gefäßimplantate, beispielsweise Stents, Gefäßprothesen oder Ähnliches.
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Die Erfindung wird am Beispiel einer Rotationsflechtmaschine für Draht als dem zu verflechtenden strangförmigen Material, d. h. zur Herstellung von Drahtgeflechten, beschrieben. Dies stellt jedoch keine Einschränkung dar; die Erfindung kann auch für Rotationsflechtmaschinen zur Verarbeitung von beliebigem anderem strangförmigem Material eingesetzt werden.
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Eine Rotationsflechtmaschine der betrachteten Art weist eine Mehrzahl von Spulen auf, von denen jede in einem Spulenträger angeordnet ist. Eine Spule ist hierbei ein, vorzugsweise zylindrischer, Körper zum Aufwickeln eines zu verflechtenden Drahtes, vorzugsweise mit zwei an den Enden des zylindrischen Körpers angeordneten Flanschen mit einem größeren Durchmesser als dem des Spulenkörpers. Ein Spulenträger ist eine Vorrichtung, in welcher eine Spule aufgenommen, vorzugsweise um ihre Längsachse drehbar gelagert, werden kann.
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Die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung betrachtete Rotationsflechtmaschine ist eine sogenannte schnell laufende Hebelflechtmaschine.
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Die Rotationsflechtmaschine weist eine Flechtachse auf, d. h. eine geometrische Achse, in deren Richtung das hergestellte Geflecht gebildet und von der Maschine, beispielsweise durch eine Abzugsscheibe, abgezogen wird und in deren Richtung ggf. auch das zu umflechtende Material der Maschine zugeführt wird. Die Flechtachse ist vorzugsweise horizontal, vertikal oder geneigt, vorzugsweise um 45 Grad geneigt, angeordnet. Die Erfindung wird im Folgenden am Beispiel einer Rotationsflechtmaschine mit einer vertikal angeordneten Flechtachse beschrieben, ist jedoch genauso auch für Rotationsmaschinen mit anders angeordneten Flechtachsen einsetzbar.
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Die Rotationsflechtmaschine weist eine Mehrzahl erster Spulenträger auf, welche sich um die Flechtachse drehen können, und eine Mehrzahl zweiter Spulenträger, welche eine Relativbewegung gegenüber den ersten Spulenträgern ausführen können. Hierbei werden zumindest die ersten Spulenträger entlang einer geschlossenen Führungsbahn um die Flechtachse herumgeführt. Unter einer Führungsbahn wird dabei eine Kurve verstanden, der die ersten Spulenträger bei ihrer Bewegung im Wesentlichen folgen, wobei die ersten Spulenträger nicht notwendigerweise auf dieser Kurve liegen und/oder diese berühren müssen. Die Führungsbahn ist beispielsweise als kreisförmige Schiene ausgebildet und bildet eine Gleitlager- oder Wälzlagerbahn, auf der die ersten Spulenträger eingehängt und mittels Gleitführungen und/oder mit Wälzlagern versehen verschiebbar sind.
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In einer typischen Ausführungsform einer derartigen Rotationsflechtmaschine drehen sich beispielsweise sechs oder zwölf erste Spulenträger auf einer kreisförmigen Führungsbahn, durch deren Mittelpunkt die Flechtachse verläuft. Weiterhin bewegen sich sechs bzw. zwölf zweite Spulenträger ebenfalls um die Flechtachse herum, und zwar vorzugsweise mit der gleichen Drehzahl wie die ersten Spulenträger, jedoch in entgegengesetzter Richtung zu diesen. Hierbei sind die zweiten Spulenträger so befestigt, dass sie sich ebenfalls um die Flechtachse drehen können.
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Jeder erste Spulenträger stellt einen Strang eines ersten Drahtes bereit, welcher von der in dem jeweiligen ersten Spulenträger angebrachten ersten Spule kontinuierlich abgewickelt oder abgezogen wird. Entsprechend stellt jeder zweite Spulenträger einen Strang eines zweiten Drahtes bereit, welcher von der in dem jeweiligen zweiten Spulenträger angebrachten zweiten Spule kontinuierlich abgewickelt oder abgezogen wird.
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Die ersten und zweiten Drähte werden in einem bestimmten Winkel nach innen zur Flechtachse geführt, wo sie sich aufgrund der Drehung der Spulenträger und einer gleichzeitigen Abzugsbewegung des Geflechts in spiralförmigen Bahnen anordnen bzw. um das zu umflechtende Material legen, wobei die ersten mit den zweiten Drähten verflochten werden.
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Hierfür müssen die ersten und die zweiten Drähte nach einem bestimmten Muster überkreuzt werden, d. h. sie müssen oberhalb bzw. unterhalb des jeweils anderen Drahtes liegen. Beispielsweise werden jeweils zwei nebeneinanderliegende zweite Drähte zunächst über zwei nebeneinanderliegende erste Drähte hinweggeführt, dann unter den nächsten beiden nebeneinanderliegenden ersten Drähten hindurchgeführt usw. (sogenannte ”2-über-2-Geflechtbindung”). Entsprechend kann beispielsweise auch jeder zweite Draht abwechselnd über einen ersten Draht hinweg- und unter einem ersten Draht hindurchgeführt werden (sogenannte ”1-über-1-Geflechtbindung”). Der Bereich, in der die überkreuzten ersten und zweiten Drähte an der Flechtachse zur Anlage kommen, wird auch Flechtpunkt genannt.
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Die Überkreuzung der ersten und zweiten Drähte wird dadurch erreicht, dass die zweiten Drähte periodisch gemäß dem gewünschten Überkreuzungsmuster um die entsprechenden ersten Spulenträger und damit um die entsprechenden ersten Drähte herumbewegt werden. In der vorliegend betrachteten Hebelflechtmaschine geschieht dies dadurch, dass jeder zweite Draht über einen an dem entsprechenden zweiten Spulenträger angebrachten, beweglichen sogenannten Fadenhebel angehoben und abgesenkt werden kann. Damit kann der betrachtete zweite Draht über einen sich in entgegengesetzter Richtung vorbeibewegenden ersten Spulenträger hinweggeführt oder unter diesem ersten Spulenträger hindurchgeführt werden, wodurch sich eine entsprechende Überkreuzung des ersten und des zweiten Drahtes mit einem oben bzw. unten liegenden zweiten Draht ergibt.
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Durch die Führung der zweiten Drähte über die Fadenhebel wird vermieden, dass die gesamten zweiten Spulenträger, welche durch die darin angebrachten zweiten Spulen und den darauf aufgewickelten zweiten Drähten eine erhebliche Masse aufweisen können, als Ganzes angehoben bzw. abgesenkt werden müssen.
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Für den beschriebenen Bewegungsablauf ist es notwendig, dass sich jeder zweite Draht vollständig um jeden ersten Spulenträger herumbewegen kann. Da der zweite Draht stets in Richtung des Flechtpunktes geführt wird, ergibt sich für diese Bewegung um den ersten Spulenträger herum eine gedachte angenäherte Kegelmantelfläche.
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Für das Herumbewegen des zweiten Drahtes um den ersten Spulenträger muss zumindest zeitweilig und/oder zumindest partiell die Lagerung des ersten Spulenträgers an der geschlossenen Führungsbahn, auf der der erste Spulenträger um die Flechtachse umläuft, unterbrochen werden, damit an dieser Stelle der erste Spulenträger und der zweite Draht ihre Bahnen kreuzen können. In einer typischen Ausführungsform der betrachteten Rotationsflechtmaschine wird dies dadurch erreicht, dass der zweite Draht unter dem ersten Spulenträger hindurchgeführt wird, d. h. dass er unter dem ersten Spulenträger ”hindurchtaucht”.
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Zu diesem Zweck ist die geschlossene Führungsbahn für die ersten Spulenträger beispielsweise für jeden zweiten Draht mit einer senkrechten, schlitzförmigen Lücke versehen, in die der jeweilige zweite Draht eintauchen kann, woraufhin der erste Spulenträger sich über den abgesenkten zweiten Draht hinwegbewegt. Derartige Lücken sind in gleichmäßigen Abständen um den gesamten Umfang der Führungsbahn herum verteilt an denjenigen Stellen angeordnet, an denen die zweiten Drähte mittels ihrer zugeordneten Fadenhebel abgesenkt werden sollen. Da die zweiten Spulenträger starr mit der Führungsbahn verbunden sind, ist sichergestellt, dass jeder zweite Draht exakt in die für ihn vorgesehene Lücke in der Führungsbahn eintauchen kann, ohne dass eine Relativbewegung in Umfangsrichtung zwischen den zweiten Drähten und den Lücken in der Führungsbahn berücksichtigt werden muss.
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Durch die periodische Unterbrechung der Führungsbahn durch die genannten Lücken ergibt sich bei herkömmlichen Rotationsflechtmaschinen das Problem, dass die Gleit- oder Rollenführungen der ersten Spulenträger ständig über diese Lücken hinwegbewegt werden müssen. Die Führungen verlassen dabei am Beginn jeder Lücke die Führungsbahn und müssen am Ende der Lücke wieder in die Führungsbahn ”einfädeln”.
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Dadurch ergeben sich, insbesondere bei höheren Drehzahlen und damit höheren Relativgeschwindigkeiten zwischen den ersten Spulenträgern und der Führungsbahn, Probleme durch verstärkten Verschleiß der Führungen und der Führungsbahn, induzierte Erschütterungen und Schwingungen sowie erhöhte Geräuschemissionen der Rotationsflechtmaschine.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Rotationsflechtmaschine, insbesondere mit einer verbesserten Führung der ersten Spulenträger entlang der Führungsbahn, zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Rotationsflechtmaschine gemäß Anspruch 1 und durch das Verfahren zu deren Betrieb gemäß Anspruch 13. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Rotationsflechtmaschine sind in den abhängigen Unteransprüchen enthalten.
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Die Erfindung geht von einer Rotationsflechtmaschine mit einer Flechtachse zum Verflechten von Draht zu einem Drahtgeflecht aus, welche eine Mehrzahl von ersten Spulenträgern aufweist, welche sich um die Flechtachse drehen können, und eine Mehrzahl von zweiten Spulenträgern, welche eine Relativbewegung gegenüber den ersten Spulenträgern ausführen können. Dabei weist jeder erste Spulenträger eine erste Spule auf und stellt einen ersten Draht bereit, und jeder zweite Spulenträger weist eine zweite Spule auf und stellt einen zweiten Draht bereit. Die Rotationsflechtmaschine ist dazu eingerichtet, die ersten und zweiten Drähte miteinander zu verflechten. Weiterhin ist wenigstens ein erster Spulenträger so angeordnet, dass sich wenigstens ein zweiter Draht vollständig um den wenigstens einen ersten Spulenträger herumbewegen kann. Zumindest die ersten Spulenträger können entlang wenigstens einer geschlossenen, um die Flechtachse umlaufenden Führungsbahn geführt werden.
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Erfindungsgemäß ist bei einer derartigen Rotationsflechtmaschine vorgesehen, dass die Oberfläche der wenigstens einen geschlossenen Führungsbahn als Zahnkranz ausgebildet ist und dass an dem wenigstens einen ersten Spulenträger wenigstens ein Zahnrad drehbar angebracht ist, welches mit dem Zahnkranz kämmt und ständig, insbesondere auch während einer Bewegung des wenigstens einen zweiten Drahtes um den wenigstens einen ersten Spulenträger herum, mit dem Zahnkranz im Eingriff ist.
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Die Begriffe „Zahnrad” und „Zahnkranz” werden in üblicher Weise als ein Rad bzw. eine geschlossene, aber nicht notwendigerweise kreisrunde Bahn verstanden, welches auf seinem Umfang bzw. welche in ihrer Erstreckungsrichtung abwechselnd mit Zähnen und Zahnlücken versehen ist, wobei das Zahnrad mit dem Zahnkranz in Eingriff bringbar ist und auf dem Zahnkranz abwälzen kann.
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Hierdurch bewegt sich der erste Spulenträger mittels der Abwälzbewegung des Zahnrades auf den Zahnkranz quasi-kontinuierlich, d. h. praktisch gleichförmig und mit konstanter Geschwindigkeit, insbesondere ohne Rucke oder sonstige kurzzeitige Beschleunigungen, entlang der Führungsbahn fort. Die oben genannten Probleme hinsichtlich Verschleiß, Erschütterungen, Schwingungen und Geräuschemissionen durch das ständige Verlassen der Führungsbahn durch die Führungen bzw. das Wiedereinfädeln der Führungen in die Führungsbahn werden damit weitgehend vermieden, da das Kämmen von Zahnrädern mit Zahnkränzen, beispielsweise durch den Einsatz von speziellen Verzahnungen wie Evolventenverzahnungen, sehr weit entwickelt ist und die genannte quasi-kontinuierliche Bewegung ermöglicht. Auf diese Weise werden auch höhere Drehzahlen der ersten Spulenträger und damit eine höhere Produktivität der Rotationsflechtmaschine ermöglicht.
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Die Zahnräder und der wenigstens eine Zahnkranz können vorzugsweise aus Metall oder aus Kunststoff gefertigt sein. Letzteres ermöglicht einen Trockenlauf mit Minimalmengenschmierung oder sogar ganz ohne Schmierung. Dadurch wird eine Verölung der Rotationsflechtmaschine aufgrund von abgeschleuderten Öltröpfchen und eine etwaige Verschmutzung des herzustellenden Produktes vermieden. Insbesondere bei bestimmten Produkten mit erhöhten Qualitätsanforderungen, zum Beispiel bei medizintechnischen Produkten, kann eine solche Verschmutzung sogar unzulässig sein. Weiterhin werden entsprechende Gegenmaßnahmen gegen eine Verölung wie Ölauffangbleche überflüssig.
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Die gleichmäßige Abrollbewegung der Zahnräder auf dem Zahnkranz führt auch nicht zu einer übermäßigen Erwärmung der Führungen der ersten Spulenträger bzw. der Führungsbahn, so dass aufwändige Maßnahmen zur Temperaturüberwachung und zum Überhitzungsschutz dieser Maschinenkomponenten überflüssig werden.
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Die Zwischenräume zwischen benachbarten Zähnen des Zahnkranzes bzw. des Zahnrades werden im Folgenden als ”Zahnlücken” bezeichnet.
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Bei der genannten Anordnung kann ein zweiter Draht in eine Zahnlücke zwischen zwei benachbarten Zähnen des Zahnkranzes eintauchen, während sich ein erster Spulenträger mit einem Zahnrad an ihm vorbeibewegt. Bei entsprechender, genügend großer Dimensionierung der Zähne im Vergleich zum Durchmesser des zweiten Drahtes, d. h. insbesondere bei großen Zähnen und dünnen zweiten Drähten, erfolgt dabei keine Berührung zwischen dem zweiten Draht und den Zähnen des über ihn hinweg abrollenden Zahnrades, da die Zähne beim Einsatz einer üblichen Verzahnung nicht die tiefsten Stellen der Zahnlücken im Zahnkranz berühren und somit an dieser Stelle stets ein quer zur Erstreckungsrichtung des Zahnkranzes verlaufender, durchgehender Hohlraum verbleibt, durch den der zweite Draht geführt werden kann. Gleichzeitig bleibt das Zahnrad mit dem Zahnkranz ständig im Eingriff und muss nicht den Zahnkranz verlassen und wieder in diesen einfädeln.
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In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Oberfläche der wenigstens einen geschlossenen Führungsbahn wenigstens eine im Wesentlichen quer zur Erstreckungsrichtung der Führungsbahn verlaufende, durchgehende Vertiefung auf, welche tiefer als die Zahnlücken des Zahnkranzes ist, wobei der wenigstens eine zweite Draht während einer Bewegung des wenigstens einen zweiten Drahtes um den wenigstens einen ersten Spulenträger herum zeitweilig in die wenigstens eine Vertiefung eintaucht.
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Eine derartige Vertiefung ist vorzugsweise als Vertiefung einer Zahnlücke des wenigstens einen Zahnkranzes ausgebildet. Für die Abrollbewegung des Zahnrades auf dem Zahnkranz ergeben sich dadurch keine Veränderungen, so dass weiterhin eine quasi-kontinuierliche Bewegung des ersten Spulenträgers auf der Führungsbahn möglich ist. Vorzugsweise ist für jeden zweiten Draht eine derartige Vertiefung vorgesehen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist an dem wenigstens einen ersten Spulenträger im Bereich des Zahnrades eine Vorrichtung angebracht, welche den Spulenträger an einer axialen Verschiebung in wenigstens eine Richtung hindert. Diese Vorrichtung hat vorzugsweise die Form einer Scheibe, welche vorzugsweise parallel und koaxial zu dem Zahnrad an dem ersten Spulenträger angebracht ist und deren Durchmesser größer ist als der innere Zahnraddurchmesser, d. h. der Abstand vom Mittelpunkt des Zahnrades bis zu den tiefsten Punkten seiner Zahnlücken. Dadurch kann sich die Scheibe nicht an dem mit dem Zahnrad im Eingriff stehenden Zahnkranz in axialer Richtung des Zahnrades vorbeibewegen, wodurch der erste Spulenträger in dieser Richtung an einer axialen Verschiebung gehindert wird.
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Vorzugsweise ist der Durchmesser der Scheibe jedoch so klein, dass der für die Durchführung des zweiten Drahtes vorgesehene Hohlraum, beispielsweise die tiefste Stelle einer Zahnlücke im Zahnkranz oder eine Vertiefung in der Führungsbahn, nicht durch die Scheibe verdeckt wird und somit die Scheibe den zweiten Draht nicht berührt, wenn sich der erste Spulenträger an diesem vorbeibewegt.
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Weiter vorzugsweise kann die Scheibe auch einen größeren als den genannten Durchmesser haben und zusätzlich an ihrem äußeren Rand wenigstens eine Aussparung aufweisen, durch die der zweite Draht geführt werden kann, wenn sich der erste Spulenträger an diesem vorbeibewegt. Dazu müssen die Positionierung des ersten Spulenträgers und die Drehbewegung des Zahnrades derart synchronisiert sein, dass eine derartige Aussparung an der Scheibe in dem Moment in Richtung des Zahnkranzes weist, in dem sich das Zahnrad auf der Führungsbahn direkt über dem für die Durchführung des zweiten Drahtes vorgesehenen Hohlraum befindet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung sind an dem wenigstens einen ersten Spulenträger zwei Zahnräder an gegenüberliegenden Enden des ersten Spulenträgers koaxial oder nahezu koaxial zueinander drehbar angebracht. In diesem Fall sind vorzugsweise auch zwei geschlossene, als Zahnkränze ausgebildete Führungsbahnen vorgesehen, welche konzentrisch zur Flechtachse, jedoch nicht notwendigerweise in derselben Ebene verlaufen. Dadurch wird der erste Spulenträger an zwei gegenüberliegenden Enden gegenüber den beiden Führungsbahnen gelagert und somit gegen Kippbewegungen in axialer Richtung gesichert.
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Weiterhin möglich sind dagegen bei dieser Anordnung unbeabsichtigte Drehbewegungen, insbesondere Drehschwingungen, des ersten Spulenträgers um die eigene Achse. Diese lassen sich jedoch durch eine geeignete Anordnung der Komponenten innerhalb des ersten Spulenträgers, vorzugsweise mittels geeigneter Schwerpunktlage und/oder mittels Permanentmagnet-Einsätzen, weitgehend vermeiden.
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Alternativ können an dem ersten Spulenträger auch zwei nebeneinanderliegende Zahnräder angebracht sein, die beide mit demselben Zahnkranz kämmen, oder jeweils zwei Zahnräder auf beiden Seiten des ersten Spulenträgers, die jeweils mit einem Zahnkranz kämmen. Dadurch stützt sich der erste Spulenträger stabil an zwei bzw. an vier Berührungspunkten mit dem Zahnkranz bzw. den Zahnkränzen ab und kann keine unbeabsichtigten Drehbewegungen um die eigene Achse mehr ausführen. Auch in dieser Variante sind alle Zahnräder ständig mit dem jeweiligen Zahnkranz im Eingriff.
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Vorzugsweise haben die beiden Zahnkränze und auch die beiden Zahnräder jeweils dieselbe Zähneanzahl. Weiterhin sind die beiden Zahnräder durch eine gemeinsame Welle, ggf. mit einer Ausgleichseinrichtung für einen etwaigen Winkelversatz zwischen den Achsen der beiden Zahnräder, verbunden und damit drehzahlsynchronisiert. Falls die Anordnung der übrigen Komponenten in dem ersten Spulenträger eine solche durchgehende Welle nicht zulässt, kann die Drehzahlsynchronisierung vorzugsweise auch über eine parallel zur Achse der beiden Zahnräder angeordnete Vorgelegewelle erfolgen, welche vorzugsweise über zwei weitere, kleinere, mit den beiden Zahnrädern kämmende Zahnräder gekoppelt ist. Dadurch, dass die beiden Zahnräder dieselbe Drehzahl haben, ist der erste Spulenträger stets radial ausgerichtet, und die Zahnräder können sich nicht in dem jeweiligen Zahnkranz verkanten.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung sind an gegenüberliegenden Enden des wenigstens einen ersten Spulenträgers ein Zahnrad und eine Vorrichtung angebracht, welche den Spulenträger an einer axialen Verschiebung in wenigstens eine Richtung hindert. Letztere Verschiebesicherungsvorrichtung, welche vorzugsweise wie oben bereits beschrieben ausgebildet ist, ersetzt dann eines der Zahnräder in der oben beschriebenen Ausführung mit zwei Zahnrädern. Weiterhin wird der entsprechende Zahnkranz vorzugsweise durch eine Führungsbahn mit glatter Oberfläche ersetzt, auf der die Verschiebesicherungsvorrichtung abrollen kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung bewegen sich die ersten Spulenträger auf einer von den ersten Spulenträgern aus gesehen konvexen, insbesondere zylindrischen, kegel- oder kegelstumpfförmigen, Fläche. Die konvexe Fläche kann jedoch als Sonderfall auch eine ebene Scheibe sein.
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Vorzugsweise fällt hierbei eine Achse der Fläche, insbesondere die Symmetrieachse des Zylinders, Kegels bzw. Kegelstumpfes, mit der Flechtachse der Rotationsflechtmaschine zusammen. Vorzugsweise ist die wenigstens eine geschlossene Führungsbahn kreisförmig und in einer zur Flechtachse senkrechten Ebene angeordnet. Dabei kann die Oberfläche der Führungsbahn jedoch – beispielsweise entsprechend der Form der Fläche – einen von Null verschiedenen Winkel mit dieser Ebene einschließen.
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Die konvexe Fläche ist vorzugsweise die Außenfläche eines entsprechenden Körpers, insbesondere eines Zylinders, Kegels bzw. Kegelstumpfes.
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Bevorzugt können sich die ersten Spulenträger auch auf einer von den ersten Spulenträgern aus gesehen konkaven, insbesondere zylindrischen, kegel- oder kegelstumpfförmigen, Fläche bewegen, wobei die weiteren Ausgestaltungen dieser Ausführung den oben für eine konvexe Fläche beschriebenen entsprechen.
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Die konkave Fläche ist vorzugsweise die Innenfläche eines entsprechenden Körpers, insbesondere eines hohlen Zylinders, Kegels bzw. Kegelstumpfes.
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Beide genannten Anordnungen für die Bewegungen der ersten Spulenträger, insbesondere auf einer kegel- oder kegelstumpfförmigen Fläche, haben den Vorteil, dass die ersten Spulenträger dadurch in dem gleichen Winkel gegenüber der Flechtachse angeordnet ist, in dem auch die ersten Drähte auf die Flechtachse auftreffen sollen. Eine weitere Umlenkung der ersten Drähte wird dadurch überflüssig.
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Der Antrieb der zweiten Spulenträger ist vorzugsweise genauso realisiert wie bei der oben beschriebenen herkömmlichen Rotationsflechtmaschine, nämlich durch eine starre Verbindung zwischen den zweiten Spulenträgern und der umlaufenden Führungsbahn.
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Die ersten Spulenträger können dagegen nicht mit weiteren Maschinenteilen starr verbunden werden, um von diesen angetrieben zu werden, da diese starre Verbindung mit den zweiten Drähten bei einer vollständigen Bewegung eines zweiten Drahtes um einen ersten Spulenträger herum kollidieren würde.
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Auch der Antrieb der ersten Spulenträger ist vorzugsweise genauso realisiert wie bei einer herkömmlichen Rotationsflechtmaschine, nämlich durch sich berührende Maschinenelemente.
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In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Drehbewegung wenigstens einen ersten Spulenträgers um die Flechtachse durch außerhalb des wenigstens einen ersten Spulenträgers angeordnete Antriebsmittel berührungslos erzeugt wird.
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Bevorzugt weisen hierfür sowohl die Antriebsmittel als auch der wenigstens eine erste Spulenträger jeweils wenigstens einen Magneten, insbesondere einen Permanentmagneten oder einen Elektromagneten, auf. Der Antrieb des wenigstens einen ersten Spulenträgers erfolgt dann durch eine magnetische, berührungslose Kopplung zwischen dem Magneten in den Antriebsmitteln und dem Magneten in dem ersten Spulenträger über einen Luftspalt hinweg. Durch diesen Luftspalt kann dann der zweite Draht geführt werden, wenn er sich um den ersten Spulenträger herumbewegt.
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Der genannte Luftspalt zwischen der Fläche, in der die Führungsbahn verläuft, und dem wenigstens einen ersten Spulenträger entsteht in diesem Fall vorzugsweise dadurch, dass das wenigstens eine Zahnrad des ersten Spulenträgers einen größeren Durchmesser hat als die restlichen in dem Spulenträger angeordneten Komponenten oder auch als ein etwaiges Gehäuse des ersten Spulenträgers, wodurch diese Komponenten bzw. dieses Gehäuse von der Fläche, auf der die Führungsbahn angeordnet ist und auf der sich das Zahnrad bewegt, beabstandet ist, wobei sich das Zahnrad auf der Führungsbahn abstützt.
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Denkbar ist jedoch auch, einen solchen Luftspalt zwischen dem ersten Spulenträger und der Fläche der Führungsbahn auf andere Weise als durch Abstützung des Zahnrades auf der Führungsbahn zu erreichen. Beispielsweise könnte der erste Spulenträger durch sich abstoßende, in dem ersten Spulenträger und unter der Fläche der Führungsbahn angeordnete Magnete, d. h. durch einen Magnetschwebeeffekt, oder durch aus der Fläche der Führungsbahn ausströmende Luft, d. h. durch einen Luftkisseneffekt, in der Schwebe gehalten und dadurch von der Fläche der Führungsbahn beabstandet werden. Dann ließe sich auf das Zahnrad am ersten Spulenträger, auf den Zahnkranz an der Führungsbahn und auf die entsprechenden Vertiefungen in der Führungsbahn zur Durchführung des zweiten Drahtes ganz verzichten. In diesem Fall würde der erste Spulenträger die Fläche der Führungsbahn an keiner Stelle berühren.
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Für die oben genannte Ausführungsform, bei der die Drehbewegung des wenigstens einen ersten Spulenträgers um die Flechtachse durch Magneten sowohl in den Antriebsmitteln als auch in dem ersten Spulenträger erzeugt wird, sind verschiedene Varianten möglich:
Bevorzugt weisen die Antriebsmittel eine Vielzahl von feststehenden, auf einer geschlossenen Bahn um die Flechtachse herum angeordneten Elektromagneten auf, in welchen ein umlaufendes Magnetfeld erzeugbar ist, welches den wenigstens einen ersten Spulenträger durch magnetische Kopplung mitnimmt und in die Drehbewegung um die Flechtachse versetzt. Der Antrieb des wenigstens einen ersten Spulenträgers erfolgt damit ähnlich wie bei einem Linearmotor mit einem ringförmigen Fahrweg oder auch ähnlich wie bei einer Synchronmaschine mit einem feststehenden, eine Vielzahl von Wicklungen aufweisenden Stator. Bei dieser Anordnung weisen die Antriebsmittel keinerlei bewegte Teile auf, wodurch die Antriebsmittel weitgehend wartungsfrei sind.
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Bevorzugt können die Antriebsmittel jedoch auch wenigstens einen Magneten, insbesondere einen Permanent- oder Elektromagneten, aufweisen, der sich auf einer geschlossenen Bahn um die Flechtachse herumbewegen kann, wodurch ein umlaufendes Magnetfeld erzeugbar ist, welches den wenigstens einen ersten Spulenträger durch magnetische Kopplung mitnimmt und in die Drehbewegung um die Flechtachse versetzt. Der wenigstens eine Magnet in den Antriebsmitteln ist vorzugsweise auf einem drehbaren Läufer angeordnet und erzeugt ein läuferfestes Feld, welches sich mit dem Läufer mitdreht und dabei die gewünschte magnetische Kopplung mit dem wenigstens einen ersten Spulenträger bewirkt.
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In einer weiteren bevorzugten Variante dieser Ausführungsform sind wenigstens ein Magnet in den Antriebsmitteln und wenigstens ein Magnet in dem wenigstens einen ersten Spulenträger dazu eingerichtet, den wenigstens einen ersten Spulenträger an einer axialen Verschiebung in wenigstens eine Richtung zu hindern. Dazu sind die beteiligten Magnete vorzugsweise derart angeordnet, dass bei einer Verschiebung des ersten Spulenträgers in axialer Richtung magnetische Rückstellkräfte ebenfalls in axialer Richtung erzeugt werden, die eine Rückführung des ersten Spulenträgers in seine, beispielsweise bezüglich der Führungsbahn zentrierte, Ausgangsposition bewirken. Diese Variante kann eine Alternative zu der oben genannten, vorzugsweise scheibenförmigen Vorrichtung im Bereich des Zahnrads darstellen, welche ebenfalls den ersten Spulenträger an einer axialen Verschiebung in wenigstens eine Richtung hindern soll.
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In dieser Variante sind die Magneten zur Verhinderung einer axialen Verschiebung des wenigstens einen ersten Spulenträgers vorzugsweise zumindest teilweise identisch mit den Magneten, die zum Antrieb des wenigstens einen ersten Spulenträgers dienen. Dadurch werden zusätzliche Magneten und somit Herstellungskosten eingespart. Es können jedoch zur Verhinderung einer axialen Verschiebung bzw. zum Antrieb des wenigstens einen ersten Spulenträgers auch verschiedene Magneten vorgesehen sein.
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Alternativ zur Anordnung von Magneten sowohl in den Antriebsmitteln als auch in dem wenigstens einen ersten Spulenträger kann die Drehbewegung des wenigstens einen ersten Spulenträgers um die Flechtachse jedoch auch durch innerhalb des ersten Spulenträgers angeordnete Antriebsmittel, insbesondere durch wenigstens einen Elektromotor, erzeugt werden. In diesem Fall bewegen sich die ersten Spulenträger ”autonom” auf der Führungsbahn, d. h. ohne die Einwirkung von Antriebskräften von außen. Die zum Betrieb des Elektromotors benötigte Energie kann beispielsweise durch eine ebenfalls innerhalb des ersten Spulenträgers angeordnete, vorzugsweise aufladbare Batterie zur Verfügung gestellt werden. Die Aufladung bzw. der Austausch der Batterie kann dann zeitgleich mit dem Austausch einer leeren gegen eine volle erste Spule in dem ersten Spulenträger erfolgen, wenn die Rotationsflechtmaschine ohnehin stillstehen muss.
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Alternativ kann die zum Betrieb des Elektromotors benötigte Energie jedoch auch berührungslos, vorzugsweise induktiv, von einer feststehenden Energieversorgungseinheit auf den wenigstens einen ersten Spulenträger übertragen werden, vorzugsweise zur direkten Versorgung des Elektromotors oder zur Aufladung einer innerhalb des ersten Spulenträgers angeordneten aufladbaren Batterie.
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Gleichfalls kann die Steuerung des Elektromotors in dem wenigstens einen ersten Spulenträger drahtlos, vorzugsweise durch Nahfeldkommunikation oder durch eine Funkverbindung, von einer feststehenden Steuereinheit aus erfolgen. Auf diese Weise ist eine einfache gemeinsame Steuerung der Bewegung aller ersten Spulenträger und damit insbesondere eine Synchronisierung von deren Geschwindigkeiten, möglich.
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Weiterhin sieht die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtmaschine vor, bei dem sich die ersten Spulenträger beim Flechten um die Flechtachse drehen und die zweiten Spulenträger eine Relativbewegung gegenüber den ersten Spulenträgern ausführen, wobei weiterhin wenigstens ein erster Spulenträger so angeordnet ist, dass sich wenigstens ein zweiter Draht vollständig um den wenigstens einen ersten Spulenträger herumbewegen kann, und wobei zumindest die ersten Spulenträger entlang wenigstens einer geschlossenen Führungsbahn geführt werden, wobei sich der wenigstens eine zweite Draht um den wenigstens einen ersten Spulenträger herumbewegt, das Zahnrad des wenigstens einen ersten Spulenträgers mit dem Zahnkranz kämmt und dabei ständig mit dem Zahnkranz im Eingriff ist.
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Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten, teilweise schematischen Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1: eine perspektivische Darstellung von schräg oben einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtmaschine;
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2: einen vertikalen Schnitt durch die Rotationsflechtmaschine in der Ausführungsform gemäß 1;
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3: eine Detaildarstellung von 2 mit einem vertikalen Schnitt durch einen ersten Spulenträger;
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4: eine Antriebsanordnung für einen ersten Spulenträger mit Darstellung der Verzahnung in einer Ausführung als Außenläufer;
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5: eine Antriebsanordnung für einen ersten Spulenträger mit Darstellung der beteiligten Magnete in einer Ausführung als Innenläufer;
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6: einen vertikalen Schnitt wie in 3 mit einer magnetischen Haltevorrichtung in axialer Richtung für den ersten Spulenträger.
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Die 1 und 2 zeigen eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtmaschine 1 in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben bzw. in einem vertikalen Schnitt durch die Symmetrieachse der Rotationsflechtmaschine 1, welche der Flechtachse 14 entspricht. Man beachte, dass aus Gründen der Übersichtlichkeit verschiedene Teile der Maschine, insbesondere solche, die zur Befestigung von anderen Teilen dienen, nicht dargestellt sind.
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Die im Wesentlichen rotationssymmetrisch aufgebaute Rotationsflechtmaschine 1 wird in vertikaler Richtung von einer Trägerwelle 2 gestützt, welche zur Flechtachse 14 koaxial ist und welche ihrerseits am unteren Ende stirnseitig auf einem (nicht dargestellten) Fundament gelagert ist. An der Trägerwelle 2 ist starr ein Drehgestell 3 befestigt, welches über die Trägerwelle 2 in Drehung versetzt werden kann. Der rotatorische Antrieb der Trägerwelle 2 und damit des Drehgestells 3 erfolgt über einen Zahnkranz 20 am unteren Ende der Trägerwelle 2.
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Das Drehgestell 3 hat im Wesentlichen die geometrische Form eines vertikal angeordneten, sich nach oben hin verjüngende Kegelstumpfes. Am inneren, oberen Rand und am äußeren, unteren Rand der konischen Außenfläche dieses Kegelstumpfes sind zwei umlaufende Führungsbahnen in Form eines inneren Zahnkranzes 6 und eines äußeren Zahnkranzes 7 angebracht, deren Zähne senkrecht zur Oberfläche des Kegelstumpfes nach außen abstehen.
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Unterhalb des Drehgestells 3 sind umlaufend und in gleichen Abständen acht zweite Spulenträger 5 an dem Drehgestell 3 befestigt (teilweise verdeckt, Befestigung am Drehgestell 3 nicht dargestellt). Die zweiten Spulenträger 5 drehen sich somit in gleicher Richtung und mit gleicher Geschwindigkeit wie das Drehgestell 3. Auf jedem zweiten Spulenträger 5 ist eine zweite Spule 51 gelagert, deren Achse horizontal verläuft und auf die ein zweiter Draht 11 aufgewickelt ist.
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Auf der konischen Außenfläche des Drehgestells 3 sind ebenfalls umlaufend und in gleichen Abständen acht erste Spulenträger 4 angeordnet, deren Achsen radial nach außen und etwa im gleichen Winkel wie die konische Oberfläche des Drehgestells 3 nach unten zeigen. Die ersten Spulenträger 4 haben keinerlei feste Verbindung zu den übrigen Teilen der Rotationsflechtmaschine 1, insbesondere nicht zum Drehgestell 3.
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Jeder erste Spulenträger 4 weist an seinem inneren Rand ein tangential angeordnetes inneres Zahnrad 41 mit sieben Zähnen und an seinem äußeren Rand ein dazu koaxial, ebenfalls tangential angeordnetes äußeres Zahnrad 42 mit 18 Zähnen auf. Selbstverständlich sind auch andere Zähnezahlen und/oder Lagen der Zahnräder 41, 42 relativ zu dem ersten Spulenträger 4 möglich. Die Achsen der beiden Zahnräder 41, 42 sind in den Seitenwänden eines im Längsschnitt U-förmigen Gehäuses 44 gelagert. Im Inneren des Gehäuses 44 ist eine erste Spule 43 gelagert, deren Achse horizontal und damit senkrecht zu den Achsen der Zahnräder 41, 42 verläuft. Auch hier sind selbstverständlich andere Lagen der ersten Spule 43 relativ zu den Komponenten des ersten Spulenträgers 4 möglich. Auf die erste Spule 43 ist ein erster Draht 10 aufgewickelt. Der erste Draht 10 wird innerhalb des ersten Spulenträgers 4 über verschiedene Umlenkrollen 45 geführt und tritt dann durch eine stirnseitige Bohrung im Gehäuse 44 sowie durch eine axiale Bohrung im inneren Zahnrad 41 aus dem ersten Spulenträger 4 aus.
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Das innere Zahnrad 41 wälzt hierbei auf dem inneren Zahnkranz 6 und das äußere Zahnrad 42 auf dem äußeren Zahnkranz 7 ab.
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Sowohl die ersten Drähte 10 als auch die zweiten Drähte 11 werden annähernd parallel zur konischen Außenfläche des Drehgestells 3 nach oben zu einem Flechtkopf 8 geführt, an dessen unterem Ende sich der auf der Flechtachse liegende Flechtpunkt 9 befindet, an dem die Verflechtung der ersten Drähte 10 mit den zweiten Drähten 11 bzw. das Umflechten beispielsweise eines Schlauches erfolgt, der der Rotationsflechtmaschine 1 von einer Spule (nicht dargestellt) von unten zugeführt wird. Das Geflecht bzw. der umflochtene Schlauch wird durch den Flechtkopf 8 nach oben geleitet, durch eine Abzugsscheibe (nicht dargestellt) von der Rotationsflechtmaschine 1 abgezogen und auf eine Spule (ebenfalls nicht dargestellt) aufgewickelt.
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Damit die zweiten Drähte 11 sich um die ersten Spulenträger 4 herumbewegen können, wird jeder zweite Draht 11 nach dem Abwickeln von der zweiten Spule 51 über einen nach oben und unten beweglichen Fadenhebel 12 geleitet und an dessen Ende durch eine Umlenkrolle 13 in Richtung des Flechtkopfes 8 geführt. In der höchsten Stellung des Fadenhebels 12 können sich die ersten Spulenträger 4 unter dem zweiten Draht 11 hindurchbewegen. In der untersten Stellung des Fadenhebels 12 kann der zweite Draht 11 in eine Vertiefung 71 in einer Zahnlücke des äußeren Zahnkranzes 7 und in eine entsprechende Vertiefung 61 in einer Zahnlücke des inneren Zahnkranzes 6 eintauchen, welche für jeden zweiten Draht 11 an jeweils auf demselben Radius des Drehgestells 3 liegenden Stellen auf dem Umfang der beiden Zahnkränze angebracht sind. Sobald der zweite Draht 11 in zwei Vertiefungen 61, 71 eingetaucht ist, können sich die ersten Spulenträger 4 über den zweiten Draht 11 hinwegbewegen, ohne diesen zu berühren. Durch diesen Bewegungsablauf erfolgt die Überkreuzung der ersten Drähte 10 mit den zweiten Drähten 11, welche die Voraussetzung für die Bildung eines Geflechtes am Flechtkopf 8 darstellt.
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Der Antrieb der ersten Spulenträger 4 erfolgt auf elektromagnetische Weise. Dazu ist zwischen den beiden Zahnkränzen 6 und 7 des Drehgestells 3 ein ebenfalls um die Flechtachse 14 drehbarer Läufer 22 angeordnet, auf welchem in radial nach außen, unten weisende Richtung eine Vielzahl von Magneten, vorzugsweise Permanentmagneten oder Elektromagneten 16, angebracht ist.
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Der Läufer 22 ist durch Kugellager 18 außen auf der Trägerwelle 2 gelagert und über eine zur Flechtachse koaxiale, ebenfalls außen auf der Trägerwelle 2 durch Kugellager 18 gelagerte Antriebswelle 23 mit einem Zahnkranz 19 verbunden, welcher dem Zahnkranz 20 parallel gegenüberliegt und diesem zugewandt ist.
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Da der Läufer 22 zwischen den Zahnkränzen 6 und 7 und damit innerhalb des Drehgestells 3 angeordnet ist und somit nicht starr mit der Antriebswelle 23 verbunden werden kann, da diese sonst das Drehgestell 3 durchdringen müsste, erfolgt die Kopplung des Läufers 22 mit der Antriebswelle 23 berührungslos durch Paare von Permanentmagneten 24, die jeweils auf gegenüberliegenden Seiten einer Halterung 25 für das Drehgestell 3 angeordnet sind. Für den Antrieb des Läufers 22 sind jedoch auch andere Lösungen mit weiteren üblichen Maschinenelementen möglich.
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Zwischen dem Zahnkranz 20 zum Antrieb des Drehgestells 3 und dem Zahnkranz 19 zum Antrieb des Läufers 22 ist ein ortsfestes Zahnrad 21 angeordnet, welches mit beiden Zahnkränzen 19, 20 kämmt und durch einen Elektromotor und ein Getriebe (beide nicht dargestellt) angetrieben wird. Dadurch werden das Drehgestell 3 und der Läufer 22 mit der gleichen Drehzahl, aber in entgegengesetzter Richtung angetrieben.
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In den 3 bis 5 ist alternativ zum Antrieb der ersten Spulenträger 4 durch einen Läufer 22 ein Antrieb durch feststehende Elektromagneten 16 im Sinne eines Linearmotors dargestellt.
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In 3 ist zunächst ein erster Spulenträger 4 sowie seine Lagerung auf dem Drehgestell 3 in einer vergrößerten Schnittdarstellung gezeigt. Zu erkennen ist, dass durch die Abstützung des inneren Zahnrades 41 auf dem inneren Zahnkranz 6 und des äußeren Zahnrades 42 auf dem äußeren Zahnkranz 7 zwischen dem Gehäuse 44 des ersten Spulenträgers 4 und dem Drehgestell 3 ein Luftspalt 17 (im Ausführungsbeispiel mit einer Höhe von ca. 2 mm) entsteht, durch welchen der zweite Draht 11, wie oben beschrieben, geführt werden kann.
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Im Boden des Gehäuses 44 ist ein scheibenförmiger Permanentmagnet 15 eingelassen, dessen Nordpol N und dessen Südpol S senkrecht zur konischen Oberfläche des Drehgestells 3 ausgerichtet sind. Unter der Oberfläche des Drehgestells 3 sind umlaufend auf dem Umfang in gleichmäßigen Abständen Elektromagneten 16 angeordnet.
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Die Darstellung des Permanentmagneten 15 und des Elektromagneten 16 in 3 ist nur schematisch zu verstehen. Insbesondere statt des Permanentmagneten 15 können auch Magnetsysteme mit hart- und weichmagnetischen Abschnitten und/oder mit einer größeren Ausdehnung in axialer Richtung des ersten Spulenträgers 4 als in 3 dargestellt verwendet werden.
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Die Elektromagneten 16 bilden den Fahrweg eines Linearmotors, der sämtliche ersten Spulenträger 4 als Schlitten gleichzeitig in die Drehbewegung versetzt. Hierzu wird durch entsprechende Bestromung der Elektromagneten 16 ein umlaufendes Magnetfeld in dem Drehgestell 3 erzeugt, welches die ersten Spulenträger 4 durch magnetische Kopplung mitnimmt. Das umlaufende Magnetfeld bewegt sich entgegengesetzt zur Drehrichtung des Drehgestells 3 fort. Dadurch drehen sich die ersten Spulenträger 4 und die zweiten Spulenträger 5 und somit auch die ersten Drähte 10 und die zweiten Drähte 11 gegenläufig mit der gleichen Drehzahl gegenüber dem Flechtkopf 8, wodurch sich eine gleichmäßige und symmetrische Geflechtbildung am Flechtkopf 8 ergibt. Durch den Antrieb sämtlicher ersten Spulenträger 4 durch einen gemeinsamen Linearmotor ist weiterhin sichergestellt, dass alle ersten Spulenträger 4 mit der gleichen Drehzahl angetrieben werden.
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4 zeigt eine schematische Darstellung der Abrollbewegung eines äußeren Zahnrads 42 eines ersten Spulenträgers 4 auf dem äußeren Zahnkranz 7, wobei sich annähernd die gleiche Darstellung für ein inneres Zahnrad 41 und den inneren Zahnkranz 6 ergäbe. Die Flugbahn des zweiten Drahtes 11 oben bzw. unten um den ersten Spulenträger 4 und damit um das äußere Zahnrad 42 herum ist ebenfalls schematisch durch zwei strichpunktierte Linien angedeutet. Zu sehen sind auch wiederum die periodisch angeordneten Vertiefungen 71 in einzelnen Zahnlücken des äußeren Zahnkranzes 7, in die der zweite Draht 11 eintauchen kann.
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Im Inneren des Drehgestells 3 sind sechs Elektromagnet-Wicklungen 16 zu sehen, die einen Ausschnitt aus dem Fahrweg des Linearmotors zum Antrieb der ersten Spulenträger 4 bilden. Aufgrund der Anordnung des äußeren Zahnkranzes 7 auf der konischen Außenfläche des Drehgestells 3 ist der Linearmotor als Außenläufermotor ausgebildet.
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In 5 ist eine alternative Ausführungsform dargestellt, welche nicht der Ausführung gemäß den 1 bis 4 entspricht. Hierbei hat das Drehgestell 3 die Form eines hohlen, vertikal angeordneten Zylinderstumpfes, welcher sich nach oben hin verjüngt. Die Zu- und Abführung des zu umflechtenden Materials bzw. des hergestellten Geflechts erfolgt von unten nach oben. Die ersten Spulenträger 4 sind in diesem Fall nach innen, unten geneigt auf der inneren, konischen Oberfläche des Drehgestells 3 angeordnet. Dadurch ist der Linearmotor als Innenläufermotor ausgebildet.
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In 5 ist insbesondere das Detail der Anordnung der Magnete im ersten Spulenträger 4 und im Fahrweg des Linearmotors im Drehgestell 3 dargestellt. Unter der Oberfläche des Drehgestells 3 ist umlaufend eine Vielzahl von Rippen angeordnet, welche einzeln mit Leiterdrähten umwickelt sind, um Spulen mit langgestrecktem Querschnitt zu bilden. In dem ersten Spulenträger 4 (hier nur gestrichtelt durch seinen Umfang dargestellt) ist an seinem dem Drehgestell 3 gegenüberliegenden Rand eine permanentmagnetische Anordnung angebracht, welche in diesem Fall hufeisenförmig ausgebildet ist. Für die magnetische Kopplung zwischen dem ersten Spulenträger 4 und den Elektromagneten 16 im Drehgestell 3 stehen sich daher nicht nur, wie in 3, ein Paar von magnetischen Polen, sondern zwei solche Paare gegenüber, wodurch sich wesentlich stärkere magnetische Anziehungskräfte ergeben. Der kompakte, geschlossene Verlauf der Feldlinien der entstehenden magnetischen Kopplung ist in 5 ebenfalls angedeutet. Zwischen dem Permanentmagneten 15 und dem Drehgestell 3 ist wiederum ein Luftspalt 17 gebildet, durch welchen die zweiten Drähte 11 geführt werden können.
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In 6 schließlich ist eine magnetische Haltevorrichtung dargestellt, mittels derer ein erster Spulenträger 4 gegen Abrutschen nach außen, unten bzw. nach innen, unten gesichert werden kann.
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Die magnetische Haltevorrichtung wird gebildet durch zwei identisch aufgebaute, hufeisenförmige Anordnungen aus Permanentmagneten 15 im ersten Spulenträger 4 bzw. unter der Oberfläche des Drehgestells 3, welche jeweils für sich der hufeisenförmigen Magnetanordnung aus 5 entsprechen und welche miteinander magnetisch gekoppelt sind.
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Damit die beiden hufeisenförmigen magnetischen Anordnungen stets gegenüberliegend ausgerichtet sind und somit ihre Haltefunktion erfüllen können, ist es vorteilhaft, dass sich die im Drehgestell 3 angeordnete magnetische Anordnung synchron mit dem ersten Spulenträger 4 mitdreht. Dies lässt sich am leichtesten realisieren, wenn die Magneten im Drehgestell 3 keinen feststehenden Fahrweg eines Linearmotors bilden, sondern auf einem sich drehenden Läufer 22 wie in 1 und 2 angeordnet sind. Da die Magnete im Drehgestell 3 in diesem Fall nicht periodisch ein- und ausgeschaltet werden müssen, können hierfür wieder Permanentmagnete 15 verwendet werden. Die in 6 dargestellte, auf einem drehbaren Läufer 22 angeordnete magnetische Anordnung aus Permanentmagneten 15 übernimmt dann gleichzeitig die Funktion des Rotationsantriebs für den ersten Spulenträger 4 und die Haltefunktion gegen ein Abrutschen des ersten Spulenträgers 4, wodurch sich eine besonders einfache Konstruktion ergibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rotationsflechtmaschine
- 2
- Trägerwelle
- 3
- Drehgestell
- 4
- Erster Spulenträger
- 41
- Inneres Zahnrad
- 42
- Äußeres Zahnrad
- 43
- Erste Spule
- 44
- Gehäuse
- 45
- Umlenkrolle
- 5
- Zweiter Spulenträger
- 51
- Zweite Spule
- 6
- Innerer Zahnkranz
- 61
- Vertiefung in der Zahnlücke
- 7
- Äußerer Zahnkranz
- 71
- Vertiefung in der Zahnlücke
- 8
- Flechtkopf
- 9
- Flechtpunkt
- 10
- Erster Draht
- 11
- Zweiter Draht
- 12
- Fadenhebel
- 13
- Umlenkrolle am Fadenhebel
- 14
- Flechtachse
- 15
- Permanentmagnet
- 16
- Elektromagnet
- 17
- Luftspalt
- 18
- Kugellager
- 19
- Zahnkranz zum Antrieb des Läufers
- 20
- Zahnkranz zum Antrieb des Drehgestells
- 21
- Zahnrad zwischen den Antriebszahnkränzen
- 22
- Läufer
- 23
- Antriebswelle des Läufers
- 24
- Permanentmagneten zum Antrieb des Läufers
- 25
- Halterung für das Drehgestell
