DE102017113330B4 - Seilwickelmaschine und Verfahren zur Herstellung einer Seilverpackung - Google Patents

Abstract

Seilwickelmaschine für ein Kletterseil mit einer Haspel auf die das Kletterseil aufgewickelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Haspel um zwei raumfeste senkrecht zueinander angeordnete Achsen A1 und A2 drehbar gelagert ist, wobei die erste Achse A1 die Haspelachse ist und die Umdrehungen U1 um die erste Achse A1 die Anzahl der Seilwicklungen bestimmt und die Anzahl der Umdrehungen U2 um die zweite Achse A2 die Anzahl der Verdrehungen um die Mittellinie des Kletterseils angibt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Seilwickelmaschine und ein Verfahren zur Herstellung einer Seilverpackung gemäß dem Anspruch 1 bzw. Anspruch 5.
• Bei der Herstellung von Kletterseilen werden diese am Ende der Fertigung zu einer Seilanordnung, meist Seilpuppe genannt, aufgewickelt. Solche Seilpuppen werden dann an Händler ausgeliefert bzw. von Endkunden genutzt.
• Typischerweise werden Kletterseile in Form einer Acht aufgewickelt.
• Eine Methode der Seilaufwicklung besteht darin, mittels einer rotierenden Haspel, die zwei Auflagearme aufweist, von Hand die Achter-Form zu wickeln.
• Am Ende des Aufwickelvorgangs können die gewickelten Kletterseile (Seilpuppe) dann einfach von der Haspel abgenommen werden. Die gewickelte Seilpuppe wird anschließend mit einer Banderole fixiert und dann in dieser Form ausgeliefert.
• Eine sehr aufwendige alternative Methode besteht darin, mittels eines Industrieroboters eine solche Seilpuppe zu wickeln. Es gibt Kletterseilhersteller, die damit werben, dass ihre Seile mit einem Industrieroboter gewickelt sind.
• Bei dieser Art der Wicklung muss das Kletterseil vor der ersten Benutzung vom Anwender mit beiden Armen aufgenommen werden und dann entsprechend aufwendig abgewickelt werden, um ein Krangeln des Kletterseils zu vermeiden.
• Ein weiterer Nachteil dieser Art der Seilwicklung besteht noch darin, dass das fertig gewickelte Seil einen erheblichen Platzbedarf benötig. Seitlich von der Banderole in den Umlenkbereichen quillt das Seil immer über. Innerhalb der Banderole liegen die Seilabschnitte über Kreuz, was ebenfalls Platz kostet.
• Das Aufnehmen eines Seils wird teilweise als „Aufschießen oder Aufnehmen“ bezeichnet. Für das spezielle Aufnehmen eines Seiles zur Seilpuppe wird auch der Begriff „Lap Coiling“ verwendet. Eine Seilpuppe kann einfach im Rucksack oder auf dem Rücken getragen werden.
• Um beim Aufnehmen ein Krangeln zu vermeiden, wird häufig die Methode Lap Coiling verwendet. Entscheidend ist dabei, dass das Seil nicht in Ringform aufgenommen wird, sondern in Schlaufen, die einmal links, einmal rechts herunterhängen. Ist das Seil vollständig aufgenommen, wird das Seilbündel in der Mitte gefasst und mit dem Restseil mehrmals umwickelt Durch das entstehende Auge zieht man eine Seilschlaufe, die über den «Kopf» der Seilpuppe gelegt und festgezogen wird. Verwendet man diese Methode mit zwei Seilenden, kann man sich die Seilpuppe wie einen Rucksack auf den Rücken binden.
• Insbesondere fabrikneue Seile müssen vor erster Verwendung entsprechend der Anleitung aufwendig abgerollt werden. Bei falscher Vorgehensweise kann das Seil stark krangeln, was eine sofortige Verwendung ausschließt.
• Während ein Krangeln beim Seilaufnehmen nur störend ist, kann es beim Einsatz mit einem Sicherungsgerät erhebliche Gefahren bergen. Das Seil kann sich beim Ausgeben im Sicherungsgerät verheddern, sodass ein kontrolliertes Seilausgeben oder Ablassen erschwert wird.
• Beim Sichern mit einer Halbmastwurf-Sicherung kann ein stark krangelndes Seil auch beim Einholen das Umschlagen des Halbmastwurfs beeinträchtigen oder sogar den Karabiner öffnen. Das Auflösen von Krangeln nimmt die Aufmerksamkeit des Sichernden stark in Anspruch, was zu Fehlern bei der Sicherung führen kann. Beim Toprope-Klettern bilden sich die Krangel am Seil des Kletterers unmittelbar nach dem Anseilknoten. Bei einem Sturz, erhöht sich die Strecke, bis der Kletterer zum Stillstand kommt. Auch beim Abseilen stellen Krangel ein Problem bzw. eine Gefahr dar, da das Lösen der Krangel eine verminderte Aufmerksamkeit bzw. das Loslassen des Seils zur Folge haben kann.
• Kletterseile mit Krangeln sind deshalb nicht nur störend, sondern können eine erhebliche Gefahr beim Klettern darstellen.
• Aus der DE 20 2006 008 243 U1 ist eine Seilverpackung für Kletterseile bekannt, die jedoch sehr aufwendig ist und einen erheblichen Platzbedarf erfordert.
• Aufgabe der Erfindung ist es eine Seilwickelmaschine bzw. ein Verfahren zur Herstellung eines transportfähigen Seilbündels anzugeben, die/das es ermöglicht eine Seilpuppe zu erzeugen, die die oben genannten Nachteile nicht aufweist, die insbesondere sehr anwenderfreundlich ist, die es erlaubt eine kompakte Seilverpackung zu generieren die extrem einfach abgewickelt werden kann.
• Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
• Es zeigen:
• 1 sehr schematische Darstellung eines Seilbündels perspektivischer Ansicht
• 2 abgewickeltes Seil nach 1
• 3 erfindungsgemäßes Seilbündel
• 4 abgewickeltes Seil nach 3
• 5 Seilwickelmaschine in einer ersten perspektivischen Ansicht
• 6 Seilwickelmaschine in einer ersten perspektivischen Ansicht
• 7-10 mathematische Ergänzungen
• In 1 ist ein einfach aufgewickeltes Seil 1 mit fünf Wicklungen dargestellt. Das Seil 1 weist eine Markierung M auf, die wie im nicht gewickelten torsionsfreien Endabschnitt EA des Seils 1 leicht erkennbar geradlinig verläuft und im gewickelten Abschnitt einer Schraubenlinie entspricht, die durch folgende Formel beschrieben wird.
• Die Schraubenlinie weist eine hohe Krümmung aber nur eine geringe Torsion auf.
• Zieht man am Endabschnitt EA in Pfeilrichtung, so wird das Seil 1 abgewickelt.
• Wie in 2 dargestellt weist das Seil 1 nach dem Abwickeln eine große Torsion und keine Krümmung mehr auf. Die Markierung M verläuft nicht mehr geradlinig, sondern hat jetzt die Form einer Helix um die Seilmittellinie.
• 3 zeigt ein erfindungsgemäß gewickeltes Seil 1. Die Markierung M verläuft im gewickelten Abschnitt auf einer Spirale um eine gedachte Schraubenmittellinie.
• Zieht man den Endabschnitt EA in Pfeilrichtung, so wird das Seil 1 ebenfalls abgewickelt.
• Im Gegensatz zu dem in 2 dargestellten Seil weist das abgewickelte Seil keine Torsion und keine Krümmung mehr auf (4).
• 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Seilwickelmaschine.
• Die Seilwickelmaschine besteht aus einem Metallrahmen 10, an dem ein Motor 3 fixiert ist. In dem Metallrahmen ist ein innerer u-förmiger Halterung 20 drehbar um eine erste Achse A1 gelagert. Am Querschenkel 20a der inneren Halterung 20 ist eine Haspel 30 ebenfalls drehbar um eine zweite Achse A2 gelagert.
• Gegenüberliegend vom Motor 3 weist der Metallrahmen einen Seileinlauf 40 auf.
• An der Haspel 30 sind zwei Arme 32 mit je einer hinteren Führungsscheibe 34 vorgesehen. Der Seilaufwickelbereich auf den beiden Armen 32 wird jeweils durch die hintere Führungsscheibe 34 und jeweils durch eine abnehmbare vordere Führungsscheibe 36 definiert, wobei eine der Führungsscheiben 36 eine Kerbe 38 aufweist, in der das Ende eines Kletterseils fixiert werden kann.
• Die räumliche Lage der Achsen A1 und A2 ist der 6 besser zu entnehmen. Die beiden Achsen schneiden sich an einem Schnittpunkt S und stehen senkrecht aufeinander.
• Nachfolgend ist die Funktion der erfindungsgemäßen Seilwickelmaschine näher erläutert. Auf der Haspel 30 wird das Kletterseil 1 erfindungsgemäß aufgewickelt. Hierzu wird das Ende des Kletterseils 1 nachdem es durch den Seileinlauf 40 geführt wurde, in der Kerbe 38 an einer der Führungsscheiben 36 fixiert. Durch Starten des Antriebsmotors 3 wird die innere Halterung 20 und die Haspel 30 in Drehbewegung versetzt. Durch die Rotation der Haspel um die Achse A1 wird das Kletterseil 1 aufgewickelt. Die Anzahl der Umdrehungen U1 um die Achse A1 bestimmt die Anzahl der Seilwicklungen.
• Gleichzeitig mit dem Wickelvorgang findet eine Rotation der inneren Halterung 20 um die Achse A2 statt. Dadurch wird das Kletterseil 1 zusätzlich verdrillt.
• Am Ende des Wickelvorgangs, wenn die gewünschte Seillänge erreicht ist, wird der Antriebsmotor 3 gestoppt und das gewickelte Kletterseil 1 kann von den Armen 32 abgenommen werden. Hierfür werden die Führungsscheiben 36 abgezogen.
• Das gewickelte Kletterseil 1 wird anschließend mit einer Banderole umwickelt, damit die Wickelform beibehalten wird. Das Kletterseil ist jetzt in einer transportfähigen Seilanordnung.
• In dieser Form wird das gewickelte Kletterseil 1 ausgeliefert und beim Händler z. B. aufgehängt.
• Der Kletterer der ein so gewickeltes Seil erworben hat, kann es vor dem Einsatz einfach am Ende ziehen und das Kletterseil weist kein störendes Krangeln auf.
• Nachfolgend ist auch das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.
• Um eine erfindungsgemäße transportfähige Seilanordnung zu erhalten, wird das Seilende in einem ersten Verfahrensschritt an einer Haspel fixiert, die um zwei Achsen A1, A2 drehbar ist.
• In einem zweiten Verfahrensschritt wird die Haspel gleichzeitig um die beiden Achsen A1 und A2 gedreht. Wobei bei jeder Umdrehung um die erste Achse eine gewisse Gegenumdrehung um die zweite Achse A2 erfolgt.
• Am Ende des Wickelvorgangs wird die fertig gewickelte Seilanordnung von der Haspel abgenommen und mit einer Banderole umwickelt.
• In vorteilhafter Weise ist das Übersetzungsverhältnis zwischen den Umdrehungen der beiden Achsen 1:1.
• In 7 ist eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Seilverpackung dargestellt. Die Seilverpackung ist außerordentlich kompakt.
• Zum Benutzen des Kletterseils zieht der Anwender das aus dem Schlitz in der Banderole ragende Seilende einfach heraus und kann es anschließend sofort verwenden.
• Die Erfindung ist besonders auch für die Konfektionierung von Kletterseilen geeignet, bei der Seile mit unterschiedlichen Seillängen verpackt werden müssen.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich nicht nur für Kletterseile sondern auch für viele andere biegeschlaffe Teile, wie z. B. Elektrokabel, die in aufgewickelter Form vom Hersteller ausgeliefert werden und die vor der Benutzung abgewickelt werden müssen.
• Die Verdrehung eines Seils beim Aufwickeln lässt sich auch mathematisch beschreiben.
• In 8 ist ein eine idealisierte Form eines Kletterseils als Schraubenlinie (Helix) dargestellt, die eine Frenet Kurve beschreibt. Die Kurvengleichung ist durch folgende mathematische Abbildung gegeben: $$c:ℝ\to {ℝ}^3,c\left(t\right)=\left(\begin{array}{c}r\cdot \text{sin}t\\ r\cdot \text{cos}t\\ h\cdot t\end{array}\right)\left(\text{mit }r>0\right),$$

  
• Die Torsion und die Krümmung einer solchen Frenet Kurve lässt sich wie folgt beschreiben wobei c(t)=r(t) ist

  Krümmung	$$\kappa \left(t\right)=\frac{\left|\dot{\overrightarrow{r}}\left(t\right)\times \ddot{\overrightarrow{r}}\left(t\right)\right|}{{\left|\dot{\overrightarrow{r}}\left(t\right)\right|}^3}=\frac{\left|\dot{\overrightarrow{t}}\left(t\right)\right|}{\left|\dot{\overrightarrow{r}}\left(t\right)\right|}$$
  Torsion	$$\tau \left(t\right)=\frac{\left(\dot{\overrightarrow{r}}\left(t\right)\times \ddot{\overrightarrow{r}}\left(t\right)\right)\cdot \stackrel{⃛}{\overrightarrow{r}}\left(t\right)}{{\left|\dot{\overrightarrow{r}}\left(t\right)\times \ddot{\overrightarrow{r}}\left(t\right)\right|}^2}$$

• Im englischen wird die Krümmung mit writhe und die Verdrehung mit twist bezeichnet.
• In 8 ist eine Helix mit mehreren lokalen Dreibeinen (Frenet Frames) dargestellt.
• In 9 sind zwei Kurvenformen eine gewickelte und eine auseinandergezogene Form dargestellt, wobei die eine eine kleine Torsion und eine große Krümmung und die andere eine große Torsion und eine kleine Krümmung aufweist.
• Es gibt sogar einen Erhaltungssatz von Calugareanu in der mathematischen Knotentheorie, der in 10 dargestellt ist.

Claims (5)

1. Seilwickelmaschine für ein Kletterseil mit einer Haspel auf die das Kletterseil aufgewickelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Haspel um zwei raumfeste senkrecht zueinander angeordnete Achsen A1 und A2 drehbar gelagert ist, wobei die erste Achse A1 die Haspelachse ist und die Umdrehungen U1 um die erste Achse A1 die Anzahl der Seilwicklungen bestimmt und die Anzahl der Umdrehungen U2 um die zweite Achse A2 die Anzahl der Verdrehungen um die Mittellinie des Kletterseils angibt.
2. Seilwickelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für beide Achsen A1, A2 ein gemeinsamer Antrieb vorgesehen ist.
3. Seilwickelmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb über eine Zwischeneinheit mit beiden Achsen gekoppelt ist, wobei ein festes Übersetzungsverhältnis zwischen den Umdrehungen U1 und U2 vorgesehen ist.
4. Seilwickelmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis 1 : 1 ist.
5. Verfahren zur Herstellung einer Seilverpackung bei der Endfertigung eines Kletterseils mit folgenden Verfahrensschritten: a. Fixieren des Seilendes an einer um zwei Achsen A1 und A2 drehbaren Haspel b. Gleichzeitiges Drehen der Haspel um die beiden Achsen A1 und A2 um das Kletterseil zu einer Seilpuppe aufzuwickeln, wobei bei jeder Umdrehung um die erste Achse A1 eine Gegenumdrehung in Längsrichtung um die zweite Achse erfolgt c. Abnehmen der fertig gewickelten Seilanordnung von der Haspel d. Umwicklung der fertig gewickelten Seilanordnung mit einer Banderole zu einer Seilverpackung

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