DE10225701A1

DE10225701A1 - Vorrichtung zum Herstellen von Draht

Info

Publication number: DE10225701A1
Application number: DE2002125701
Authority: DE
Inventors: Cheng-Lang Tsai
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-06-10
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2003-12-18

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Draht mit einem invertiert kegelförmigen Kern in einer Spule, wobei der Durchmesser des oberen Kernendes größer ist als der am unteren Ende, so dass ein auf den Kern gewickeltes Band beim Abwickeln von einer unteren in eine höhere Lage auf dem Kern läuft, während das Band infolge der Zentrifugalkraft der Drehung auf den Draht gewickelt wird. Dadurch erhält man den Nutzen, dass aufeinander folgende Windungen des Bandes sich von der Spule lösen, so dass im Schnelllauf das Band kontinuierlich, gleichmäßig und sicher auf den Draht aufgewickelt wird.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Draht und insbesondere eine Vorrichtung zum Herstellen von Drähten für elektrische Leitungen, Seile und Züge, Netzanschlussschnüre sowie von Drähten für Hand- und Bastelarbeiten sowie für das Kunsthandwerk.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

In der Herstellung von elektrischem Leitungen verwendet man herkömmlicherweise ein Extrusionsverfahren, bei dem man einen opaken Kunststoff gleichmäßig auf eine Vielzahl einzeln isolierter Adern auspresst, um eine gleichmäßige Schutzschicht mit besserer Isolierwirkung auszubilden. Sollen bunte Drähte gefertigt werden, fügt man dem im Verfahren eingesetzten Kunststoff den Farbstoff hinzu, der den Sollfarbton ergibt. Der nach dem herkömmlichen Verfahren erhaltene Farbton ist einfarbig oder unregelmäßig, so dass der Draht weder bunt noch glänzend sein kann.

Was herkömmliche Drähte zur Anfertigung von Bastel- oder anderen Dekorartikeln anbetrifft, werden diese - abhängig von ihrer Härte - allgemein als Weich- oder Hartdraht klassifiziert. Typischerweise wird Weichdraht aus gelitzten farbigen Fäden nach einem herkömmlichen Verfahren hergestellt, das mühsam und arbeitsaufwendig ist. Solche Weichdrähte verschmutzen leicht, lassen sich nur schwer reinigen und bleichen schnell aus. Weiterhin sind Weichdrähte in der Anwendung eingeschränkt, da in sie kein stützendes Element aus steifem Metall- oder Nichtmetall-Werkstoff eingefügt ist. Daher realisieren die Drahthersteller das oben genannte herkömmliche Verfahren zur Herstellung eines Drahts mit Metall- oder Nichtmetall-Stützelement mit einem Extrusionsverfahren, bei dem ein opaker Kunststoff gleichmäßig auf die Metall- oder Nichtmetall- Stützader aufgetragen wird. Der Draht kann auch getönt werden, indem man in den dabei eingesetzten Kunststoff einen Farbstoff aufnimmt. Der Draht kann nur einfarbig und unregelmäßig, nicht aber glänzend und bunt gefärbt sein.

Derzeit wird zum Herstellen elektrischer Leitungsdrähte ein Wickelverfahren angewandt. Hierzu wird ein Baumwollfaden oder dergl. auf elektrische Litzen als Wendel aufgewickelt, um sie zu einer gleichmäßigen Gesamtheit zusammen zu binden, und ein opaker Kunststoff gleichmäßig auf die umwickelten Drahtadern extrudiert, um eine gleichmäßige externe Schutzschicht mit besseren Isoliereigenschaften auszubilden. Ein solches Verfahren verkörpert sich in der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung. Diese Vorrichtung weist ein Maschinengestell 80 auf, auf dem ein hohles Drehlager 13, ein Riemen 16 und ein Antrieb 81vorgesehen sind, der zusammen mit dem Drehlager 13 und dem Riemen 16 einen Kettenantrieb bildet. Weiterhin ist eine stehende Hohlwelle 14 mittig fest mit dem Drehlagers 13 gekoppelt. Während unter dem Antrieb des Riemens 16 durch den Antrieb 81 das Drehlager 13 dreht, dreht die Hohlwelle 14 mit. Weiterhin weist die Vorrichtung eine Spule 15 mit einem zylindrischen Hohlkern 153 als Drehwelle sowie Flanschen 152 an den Enden auf, wobei auf den Kern 153 zwischen den Flanschen 152 ein Faden 10 aus Baumwolle oder dergl. aufgewickelt ist.

In dem Verfahren zum Aufwickeln des Fadens 10 auf mindestens einen Draht 12 - vergl. Fig. 1 - wird der zylindrische Hohlkern 153 der Spule 15 auf die Hohlwelle 14 aufgesetzt, wobei der eine Flansch 152 auf dem Drehlager 13 aufsitzt, der Draht 12 von unten durch das Drehlager 13 und die Hohlwelle 14 und oberhalb der Hohlwelle 14 zu einem oder mehreren Zylindern einer Aufwickeleinrichtung 82 geführt, ein Ende des Fadens 10 um den Draht 12 über der Hohlwelle 14 gewickelt und dann der Antrieb 81 und die Aufwickeleinrichtung 82 eingeschaltet, um die Spule 15 zu drehen und den Draht 12 durchzuziehen. Dabei wird infolge der Zentrifugalkraft der Drehung der Faden 10 von der Spule 15 ab- und stetig auf den Draht 12 aufgewickelt.

Da der Faden 10 aus Baumwolle oder einer anderen Faser verseilt ist, bestehen zwischen nebeneinander liegenden Windungen des Fadens 10 auf der Spule 15 infolge der Reibungskräfte zwischen den einzelnen Fasern eine Reibung sowie ein vorbestimmter Zug. Beim Drehen der Spule 15 wickelt der Faden 10 sich infolge der Zentrifugalkraft der Drehung von dieser ab und wird auf den Draht 12 aufgewickelt. Gleichzeitig bereiten die Reibungskräfte zwischen den Fasern der aufeinanderfolgenden Windungen des Fadens 10, die sich noch auf der Spule 15 befinden, auf das Abheben von ihr vor, ohne dass sie sich von der Spule 15 lösen. Daher kann der Außendurchmesser des zylindrischen Hohlkerns 151 von oben nach unten gleich sein und ist der Faden 10 gleichmäßig auf den Kern 151 der Spule 15 aufgewickelt.

Bewickelt man nach dem oben dargestellten Verfahren den Draht mit einem dünnen Faden mit geringem Gewicht, kann letzterer infolge der zu geringen Spannung sich auf der Spule durch die Luftreibung lockern, was ein festes Aufwicken auf den Draht verhindert. Daher können die aufgewickelten Fadenwindungen beim nachfolgenden Auspressen infolge des bei dieser auftretenden Drucks sich vom Draht lösen und verheddern, was die Qualität eines Drahts, der eine gleichmäßige Beschichtung aufweisen soll, beeinträchtigen kann. Ein Vorschlag zur Lösung des Problems ist, ein Schwungelement 27 auf die Hohlwelle 24 über der Spule 25 aufzusetzen, wie in Fig. 2 gezeigt, wo das Schwungelement 27 aus einem entsprechend gebogenen Stahlstab mit einer mittigen Öffnung 273, zwei entgegengesetzt sich erstreckenden Armen 272 sowie zwei Ösen 271 an deren freien Enden besteht. Zum Aufwickeln des dünnen Fadens 20 auf den Draht 22 wird weiterhin vorher der Faden 20 durch die Öse 271 gefädelt und der Antrieb und die Aufwickeleinrichtung (beide nicht gezeigt) eingeschaltet, so dass die Spule 25 und so das Schwungelement 27 drehen. Infolge der Trägheit des Schwungelements 27 ist nach kurzer Laufzeit dessen Drehgeschwindigkeit etwas höher als die der Spule 25. Dann bringt das Schwungelement 27 infolge der Zentrifugalkraft der Drehung auf den von der Spule 25 abgewickelten Faden 20 eine vorbestimmte Kraft (d. h. Zugspannung) auf, infolge der der abgewickelte Faden 20 stetig und straff auf den Draht 22 aufgewickelt wird.

Für einen festen Faden mit hohem Gewicht ist zum Aufwickeln auf die Spule ein verhältnismäßig hoher Zug auf dem Draht erforderlich. Der Faden wird dabei fest auf die Spule gewickelt, so dass zwischen seinen aufeinanderfolgenden Windungen eine hohe Reibung herrscht. Diese hohe Reibung kann das Abwickeln des Fadens von der Spule zwecks Aufwickelns auf den Draht im folgenden Fertigungsschritt erschweren. Schlimmstenfalls reißt der Faden infolge des beim Wickeln in ihm herrschenden Zugs, was den Wickelvorgang behindert. Eine Lösung dieses Problems zeigt die Fig. 3, die die Spule 35 mit einem kegelstumpfförmigen Kern 351 ausgerüstet darstellt. Eine Gerade vom oberen zum unteren Ende des Kerns 351 verläuft unter einem Winkel α bezüglich einer Vertikalen, so dass der Durchmesser am oberen Ende des Kerns 351 kleiner ist als der am unteren. Der Faden wird vom unteren großdurchmessrigen Ende des Kerns 351 her - vergl. bei 302 - zum oberen kleindurchmessrigen Ende hin abgewickelt - vergl. bei 301 -, bevor er auf den Draht 32 aufgewickelt wird, wodurch der in ihm herrschende Zug allmählich nachlässt. Der von der Spule 35 abgewickelte Faden wird sich also mit angrenzenden Windungen nicht verheddern, so dass er leichter und gleichmäßiger auf den Draht aufgewickelt wird.

Da der Faden aus verseilten Baumwoll- oder anderen Fasern besteht, verhindern der Zug und die Reibung zwischen den Fadenwindungen auf der Spule ein Lockern des Fadens von der Spule beim Aufwickeln auf den Draht. Beim Abwickeln eines flachen leichten glatten und biegsamen Bandes 400 - bspw. eines farbigen Bandes aus metallisierter Mylar-Folie - von der Spule 45 ergeben sich jedoch folgende Probleme, da die Reibung zwischen den Lagen des Bandes 400 auf der Spule sich ganz anders verhält als bei einem herkömmlichen Faden:

1. Bei Aufwickeln des Bandes 400 auf die Spule 45 muss auf das Band 400 ein vorbestimmter Zug aufgebracht werden, damit es straff und dicht aufgewickelt wird. Beim Anwenden eines der oben erläuterten bekannten Verfahren zum Aufwickeln des Bandes 400 auf eine Drahtader 42 kann die von einer Windung des Bandes 400, die vor dem Aufwickeln auf die Ader 42 von der Spule 45 abgehoben wird, freigesetzte Spannung sich auf nachfolgende Bandwindungen 401, 402 und 403 übertragen. Die Windungen 401, 402, 403 lösen sich daher von der Spule 45, da kaum Reibung zwischen ihnen besteht, und verheddern sich. Die verworrenen Windungen 402, 403 (vergl. Fig. 4) können unter einer auf sie aufgebrachten Zugkraft reißen. Dadurch wird natürlich die Fertigungsleistung bei der Herstellung hochwertiger Drähte - insbesondere in der Massenfertigung - beeinträchtigt.
2. Damit das Schwungelement 47 frei drehen kann, ist typischerweise ein Spiel F zwischen der Hohlwelle 46 (nach dem Aufsetzen des Schwungelements 47) und einer Mutter 43 vorgesehen, die auf ein Ende der Hohlwelle 46 über dem Schwungelement 47 befestigt ist, so dass zwischen dem Oberseite der Mutter 43 und der Oberseite des Flansches 461 der Spule 45 eine feste Distanz H erhalten bleibt. Diese Distanz H vergrößert den Winkel β des Bandes 400 im Schnitt mit der Drahtader 42 zur Öse 471 des Schwungrads 47 bezüglich der Oberseite des Schwungelements 47. Dadurch wird das Band 400 u. U. nicht gleichmäßig auf die Ader 42 aufgewickelt, so dass die nachfolgenden Lagen des Bandes 400 auf der Ader 42 Falten schlagen (48), wie in Fig. 5 gezeigt. Man erhält so auf dem hergestellten Draht eine unebene Oberfläche, was unerwünscht ist.
3. Ist der Winkel β am Schnitt mit dem Draht 42 zur Öse 471 des Schwungelements 47 bezüglich desselben (d. h. der Wickelwinkel) zu klein, kann die Unterkante des Bandes 400 über die Mutter 43 schleifen, so dass im Schnelllauf das Band 400 leicht reißt und der Fertigungsvorgang ebenfalls unterbrochen wird.
4. Schließlich kann unerwünschter Weise das Band 400 beim Lösen von der Spule 45 zur Öse 471 des Schwungelements 47 über die Kante des Flansches 451 schleifen, so dass erneut das Band 400 im Schnellauf leicht reißt.

Will man daher einen glatte und gleichmäßige Wickeloberfläche erhalten, sind zum Aufwickeln eines flachen leichten glatten und biegsamen Bandes 400 auf die Drahtader 42 mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit die herkömmlichen Wickelverfahren ungeeignet. Daher lassen sich bisher viele neuartige bunte Bandmaterialien bzw. Bänder mit Metallbeschichtung in der Drahtherstellung nicht verwenden. Es besteht also Bedarf an Verbesserungen zum Überwinden der genannten Nachteile des Standes der Technik.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher eine Vorrichtung zum Herstellen von Draht, bei der mindestens ein biegsames Band schräg, gleichmäßig und fest mit teilweise überlappenden, aufeinander folgenden Windungen auf mindestens eine Drahtader aufgewickelt wird.

Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Spule der Vorrichtung mit einem invertiert kegelstumpfförmigen Kern mit großen Durchmesser oben und kleinem Durchmesser unten ausgeführt, so dass eine Gerade vom unteren zum oberen Rand des Kerns zu einer Vertikalen einen Winkel aufspannt. Dieser Winkel ermöglicht dem von der Spule abgewickelten Band, von einer unteren Kernposition mit kleinem Durchmesser zu einer oberen Kernposition mit großen Durchmesser überzugehen, während es infolge der Zentrifugalkraft der Drehung aufgewickelt wird. Damit erhält man den Nutzen einer allmählich nachlassenden Zugspannung in den Bandwindungen auf der Spule, so dass aufeinander folgende Bandwindungen infolge eines plötzlichen Spannungs- bzw. Zugabfalls nicht mehr von der Spule freigegeben werden und verheddern können. Daher wird das Band im Schnelllauf stetig, gleichmäßig und sicher auf den aufwärts durchlaufenden Draht aufgewickelt.

Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Schwungelement vorgesehen, das mit einer mittigen Öffnung auf die Hohlwelle aufgesetzt ist und zwei entgegengesetzt auswärts sich erstreckende Arme mit zwei gegabelten Enden jeweils mit Seitenstücken sowie vier Ösen am freien Ende der Seitenstücke aufweist. Beim Aufwickeln des Bandes auf den Draht wird ein Bandende durch die untere und die obere Öse an einem Ende des Schwungrads geführt, das Band auf den Draht über der Hohlwelle gewickelt und der Antrieb und die Aufwickeleinrichtung eingeschaltet, um die Spule zu drehen und das Band unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft der Drehung von der Spule ab- und stetig auf den Draht aufzuwickeln.

Nach einem noch andren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat ein Winkel des Bandes am einem Schnittpunkt vom gegabelten Ende zum Draht bezüglich des Drahtes einen vorbestimmten Wert, um zu verhindern, dass das Band nach dem Verlassen des gegabelten Endes über die Mutter schleift.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat ein Winkel des gegabelten Endes einen vorbestimmten Wert, um zu verhindern, dass das Band nach dem Verlassen der Spule über den Spulenflansch schleift.

Diese und andere Ziele, Besonderheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt in einer Perspektive eine herkömmliche Vorrichtung zum Herstellen von Draht;
Fig. 2 zeigt in einer Perspektive eine andere Spulenanordnung in der herkömmlichen Vorrichtung zur Drahtherstellung;
Fig. 3 zeigt in einer Perspektive eine noch andere Spulenanordnung in der herkömmlichen Vorrichtung zur Drahtherstellung;
Fig. 4 zeigt in einer Perspektive eine weitere Spulenanordnung in der herkömmlichen Vorrichtung zur Drahtherstellung;
Fig. 5 zeigt in einer Perspektive einen unerwünschten Winkelwinkel des Bandes bezüglich des Drahts nach Fig. 4 mit der entstehenden unebenen Oberfläche;
Fig. 6 zeigt in einer Sprengdarstellung eines Spulenanordnung mit Treibriemen und Schwungrad in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen von Draht; und
Fig. 7 zeigt in einer Perspektive die Teile der Fig. 6 im zusammengesetzten Zustand.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ein (nicht gezeigtes) Maschinengestell auf, auf dem ein hohles Drehlager 53, ein Riemen 56 und ein Antrieb (nicht gezeigt) angeordnet sind, die gemeinsam eine Antriebsmechanik bilden. Mittig auf dem Drehlager 53 ist eine stehende Hohlwelle 54 befestigt. Das Drehlager 53 dreht bei Durchlauf des Riemens 56 durch den Antrieb; die Hohlwelle 54 dreht dabei mit. Die Anordnung weist weiterhin eine Spule 55 mit einem hohlen Kern 553 als Drehwelle sowie einem Flansch 552 an jedem Ende auf. Das Band 50 ist zwischen den Flanschen 552 auf den Kern 553 aufgewickelt.
Es sei darauf hingewiesen, dass der hier verwendete Ausdruck "Band 50" gattungsmäßig jedes kontinuierlich durchlaufende Material bezeichnen soll, das flach, leicht, glatt (d. h. reibungsarm) und biegsam ist - wie bspw. ein farbiges Band, das aus Mylar besteht oder mit Metallfolie beschichtet ist. Es ist einzusehen, dass jedes geeignete Material mit den oben angegebenen Merkmalen anwendbar ist, ohne den Grundgedanken und Umfang der Erfindung zu verlassen.
Die Fig. 6 zeigt das Aufwickeln des Bandes 50 auf mindestens einen Draht 52. Hierzu wird der Kern 553 auf die Hohlwelle 54 so aufgesetzt, dass der untere Flansch 552 der Spule 55 auf mindestens einem Zapfen 531 (zwei sind dargestellt) auf dem Drehlager 53 aufsitzt, so dass die Spule 55 synchron mit diesem drehen kann, der Draht 52 von unten durch das Drehlager 53 und die Hohlwelle 54 und über der Spule 55 aus der Hohlwelle 54 zu einer oder mehr Rollen einer Aufwickeleinrichtung (nicht gezeigt) gezogen, ein ende des Band 50 über der Hohlwelle 54 auf den Draht gewickelt und der Antrieb und die Aufwickeleinrichtung aktiviert, um die Spule 55 zu drehen und den Draht 52 zu ziehen. Dabei wird das Band 50 unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft der Drehung von der Spule 55 abgewickelt. Im Ergebnis wird das abgewickelte Band 50 kontinuierlich auf den Draht 52 aufgewickelt. Es sei darauf hingewiesen, dass der Ausdruck "Draht 52", wie er hier benutzt ist, nur beispielhaft gelten soll. Beim Draht 52 kann es sich, ohne den Grundgedanken und Umfang der Erfindung zu verlassen, um einen beliebiges anderes drahtförmige Material aus Metall, Nichtmetall ggf. mit einer Beschichtung handeln, wie es in elektrischen Leitungen, Seilen, Netzschnüren oder dergl. Einsatz findet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das auf die Spule 55 gewickelte Band 50 flach, leicht, glatt und biegsam. Weiterhin sollte beim Aufwickeln des Bandes 50 auf die Spule 55 ein vorbestimmter Zug aufgebracht werden, damit die einzelnen Windungen des Bandes 50 sich infolge einer unzureichenden Reibung zwischen ihnen nicht lockern können. Der auf das Band 50 aufgebrachte Zug ermöglicht es, es straff auf die Spule 55 aufzuwickeln. Wie in der Fig. 7 gezeigt, wird bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufwickeln des Bandes 50 auf den Draht 52 der Zug in der am weitesten außen liegenden Windung D1 des Bandes auf der Spule 55 bei Abziehen des Bande D1 von der Spule 55 freigesetzt und wirkt dann auf die folgenden Windungen D2, D3 des Bandes usw. Diese Windungen D2, D3 neigen infolge der sehr geringen Reibung zwischen ihnen dazu, sich von der Spule 55 abzuheben und miteinander zu verheddern, so dass sie unter dem auf ihnen lastenden Zug leicht reißen. Daher ermöglicht ein Winkel, dass beim Aufwickeln auf den Draht infolge der Zentrifugalkraft der Drehung von der Spule abgewickeltes Band von einer unteren kleinerdurchmessrigen zu einer oberen größerdurchmessrigen Lage auf dem Kern läuft. Um das genannte Problem zu lösen, wird die Spule 55 mit einem invertiert kegelstumpfförmigen Kern 551 ausgeführt, bei dem der Durchmesser am oberen Kernende größer ist als der am unteren, wobei eine Gerade vom unteren zum oberen Außenumfang des Kerns 551 unter einem Winkel θ_s zu einer Vertikalen verläuft. Dieser Winkel θ_s befähigt das von der Spule 55 abgewickelte Band 50, von einer unteren kleinerdurchmessrigen Lage auf dem Kern in eine höhere größerdurchmessrige Lage zu laufen, während das Band 50 infolge der Zentrifugalkraft der Drehung beim Aufwickeln auf den Draht 52 aufgewickelt wird. Dadurch wird nützlicherweise der Zug von den auf der Spule 55 aufgewickeltem Band 50 allmählich abgenommen und verhindert, dass aufeinander folgende Windungen des Bandes 50 sich infolge des plötzlich entfallenden Zugs von der Spule 55 lösen und mit einander verheddern. Daher lässt das Band 50 sich im Schnelllauf stetig, gleichmäßig und sicher auf den aufwärts durchlaufenden Draht aufwickeln. Beim Wickeln behält der Wickelwinkel des Bandes bezüglich des Drahtes konstant. Daher wird das Band stetig und gleichmäßig auf den aufwärts durchlaufenden Draht aufgewickelt, wobei zwei aufeinander folgende Windungen des auf den Draht aufgewickelten Bandes einander teilweise überlappen. Bei der nachfolgenden Extrusionsbehandlung wird ein transparenter Kunststoff gleichmäßig auf den mit Band umwickelten Draht ausgepresst und bildet auf diesem eine gleichförmige Schutzschicht. Beim Biegen des Drahts lösen sich aufeinander folgende Windungen des auf ihn gewickelten Bandes nicht von ihm, sondern haften weiter fest auf ihm. Folglich lässt sich in einem zuverlässigen Prozess - insbesondere großmaßstäblich - ein qualitativ hochwertiger Draht mit einer Vielzahl leuchtender Farben herstellen.
Weiterhin übt die auf das Band wirkende Luftreibung einen Schwebeeffekt auf dieses aus, infolge dessen im Band kein ausreichender Zug wirkt; daher lässt sich das flache und leichte Band 50 nicht fest auf den Draht 52 wickeln und kann sich dort beim Aufwickeln lockern und lösen. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Schwungkörper 57 auf die Hohlwelle 54 auf der Spule 55 aufgesetzt, um zu verhindern, dass das band 50 sich lockert. Weiterhin ist eine Mutter 58 in einer bestimmten Entfernung (d. h. Toleranz) F über dem Schwungkörper 57 fest auf die Hohlwelle 54 aufgeschraubt. Beim Bewickeln läuft der Draht 52 durch die Bohrung in der Mutter 58. Der Schwungkörper 57 weist eine mittige, zu einer Hülse ausgearbeitete Bohrung 573, mit der er auf die Hohlwelle 54 aufgesetzt ist, zwei Arme 572, die entgegengesetzt von ihr abstehen, weiterhin zwei gegabelte Enden jeweils mit Seitenstücken 574, von denen das obere Seitenstück 574 unter einem Winkel θ_u und das obere Seitenstück 574 unter einem Winkel θ_d jeweils zum Arm 572 liegen, sowie vier Ösen 571 am freien Ende der Seitenstücke 574 auf.
In dieser anderen bevorzugten Ausführungsform wird zum Aufwickeln auf den Draht 52 das Band 50 vor dem Aufwickeln nacheinander durch die untere und obere Öse 571 an einem Ende des Schwungkörpers 57 geführt. Die Winkel θ_u und θ_d erzeugen einen optimalen Wickelwinkel θ_f des Bandes 50 auf dem Draht 52, bei dem das Band 50 nicht mit der Unterkante auf de Mutter 58 schleift. Weiterhin verhindern die Winkel θ_u und θ_d, dass das von der Spule 55 ablaufende Band 50 auf der Kante des Flansches 552 schleift. Zum Wickeln werden weiterhin schließlich der Antrieb und die Aufwickeleinrichtung aktiviert, um die Spule 55 und damit den Schwungkörper 57 zu drehen. Dann übt der Schwungkörper 57 eine vorbestimmte Kraft auf das ablaufende Band 50 aus; diese Kraft lässt sich präzise so berechnen, dass das Band 50 gleichmäßig auf den Draht 52 aufgewickelt wird. Zusätzlich sind die Längen und Schrägwinkel der Seitenstücke 574 so gewählt, dass das Band 50 stetig und gleichmäßig auf den aufwärts durchlaufenden Draht 52 mit einem optimalen Winkel zu diesem aufgewickelt wird, bei dem zwei aufeinander folgende Windungen des Bandes 50 sich teilweise überlappen. Nach diesem Verfahren lässt sich ein qualitativ hochwertiger Draht mit einer Bandumwicklung großmaßstäblich auf zuverlässige Weise herstellen.
In der praktischen Anwendung der oben erläuterten Ausführungsformen auf die Drahtherstellung wurden mehrere Metalldrähte mit Durchmessern von etwa 2 mm bis etwa 6 mm oder isolierte elektrische Leitungsdrähte (mindestens einer) verwendet. Weiterhin wurde in der Vorrichtung zum Bewickeln des Drahts mit Band ein flaches, leichtes, glattes und biegsames Band wie z. B. aus mit Metall beschichteter bunter Mylar-Folie in einer Dicke von etwa 0,015 mm bis etwa 0,035 mm und einer Breite von etwa 1 mm bis etwa 3 mm eingesetzt. Die Drehzahlen des Antriebs und der Aufwickelmechanik, das Gewicht und die Länge des Schwungkörpers, die Länge der Seitenstücke 574 sowie die Winkel θ_u und θ_d wurden empirisch optimiert. Weiterhin wurde θ_f, d. h. der Wickelwinkel relativ zum Draht, auf etwa 8 Grad bis etwa 22 Grad gehalten. Schließlich wurden jeweils zwei aufeinander folgende Bandwindungen teilweise überlappend gewickelt (d. h. etwa 20% bis etwa 55% der Bandbreite). Beim Wickeln unter den angegebenen Bedingungen erzeugte die erfindungsgemäße Vorrichtung erfolgreich einen stetig mit Band umwickelten Draht einer Länge von etwa 30.000 m ohne Bandriss. Weiterhin hatte der bandumwickelte Draht eine glatte, d. h. faltenfreie Oberfläche. Nach dem Bewickeln wurde der bandumwickelte Draht einer Extrusionsmaschine zugeführt, in der ein transparenter Kunststoff gleichmäßig auf den Draht ausgepresst wurde, um auf diesem eine glatte Schutzschicht auszubilden. Nach der Extrusionsbehandlung ergab sich ein glänzend farbiger Draht, bei dem nebeneinander liegende Bandwindungen auch beim Biegen sich nicht voneinander lösen. Was wichtig ist, blieben durch die Metallbeschichtung des Bandes die elektrischen Eigenschaften - bspw. die elektromagnetische Abstrahlungsfestigkeit - des farbigen elektrischen Drahts oder Kabels bzw. einer solchen Netzanschlussschnur erhalten; dies wurde mit einer Anzahl von Tests und Versuchen bestätigt.
Während die Erfindung anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben ist, kann der Fachmann an diesen zahlreiche Modifikationen durchführen, ohne den Grundgedanken und Umfang der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen niedergelegt sind, zu verlassen.

Claims

1. Vorrichtung zum Herstellen von Draht mit
einem Maschinengestell,
einem hohlen Drehlager auf dem Maschinengestell, wobei das Drehlager mit einem Antrieb drehbar gekoppelt ist,
einer aufrechten Hohlwelle, die fest mit einem Mittelpunkt des Drehlagers gekoppelt ist, so dass dieser, der Antrieb und die Hohlwelle gleichzeitig drehbar sind,
einer Spule mit einem Hohlkern als Welle, der auf die Hohlwelle aufgesetzt ist und an beiden Enden je einen Flansch aufweist, wobei der untere Flansch oben auf dem Drehlager festgelegt und der Hohlkern invertiert konisch mit einem ersten Durchmesser am oberen Ende ausgestaltet ist, der kleiner ist als ein zweiter Durchmesser an seinem unteren Ende, und auf den Hohlkern eine Vielzahl von Windungen mindestens eines flachen, leichten und glatten Bandes aufwickelbar ist,
wobei vor dem Aufwickeln auf mindestens einen Draht das Band von unten durch das Drehlager und die Hohlwelle geführt, aus der Hohlwelle heraus zu der Aufwickeleinrichtung gezogen und dann über der Hohlwelle mit einem Ende auf den Draht gewickelt wird, und wobei bei aktiviertem Antrieb und aktivierter Aufwickeleinrichtung zum Drehen der Spule das Band infolge einer Zentrifugalkraft der Drehung von dieser ab- und kontinuierlich auf den Draht aufgewickelt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Drehlager mindestens einen Zapfen auf der Oberseite aufweist, der fest mit dem unteren Flansch gekoppelt ist, sodass die Spule synchron mit dem Drehlager mitdrehen kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 weiterhin mit einem Schwungkörper mit einer mittigen Öffnung, die hülsenartig auf die Hohlwelle aufgesetzt ist, zwei Armen, die entgegengesetzt auswärts vorstehen, zwei gegabelten Enden jeweils mit zwei Seitenstücken und vier Ösen jeweils an den freien Enden der Seitenstücke, wobei das Band mit einem Ende durch die untere und dann die obere Öse an einem Ende des Schwungkörpers gefädelt und dann zum Draht gezogen und auf diesen aufgewickelt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3 weiterhin mit einer Mutter, die über dem Schwungkörper unter Belassung eines Abstands auf der Hohlwelle befestigt ist und eine Bohrung enthält, durch die der Draht führbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der ein Winkel des oberen Seitenstücks der gegabelten Enden zum Draht eine vorbestimmte Größe hat, um zu verhindern, dass das Band beim Verlassen der Öse auf dem oberen Seitenstück über die Mutter schleift.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der ein Winkel des unteren Seitenstücks der gegabelten Enden eine vorbestimmte Größe hat, um zu verhindern, dass das Band beim Verlassen der Spule über den Flansch schleift.

7. Vorrichtung zum Herstellen von isoliertem Draht mit
einem Maschinengestell,
einem hohlen Drehlager auf dem Maschinengestell, wobei das Drehlager mit einem Antrieb gekoppelt ist,
einer aufrechten Hohlwelle, die mit dem Drehlager mittig so gekoppelt ist, dass das Drehlager, der Antrieb und die Hohlwelle gleichzeitig miteinander drehen können,
einer Spule mit einem Hohlkern als Drehwelle, der hülsenartig auf die Hohlwelle aufgesetzt ist und an beiden Enden jeweils einen Flansch aufweist, von denen der untere Flansch auf dem Drehlager festgelegt und auf den Hohlkern zwischen den Flanschen eine Vielzahl Windungen mindestens eines flachen, leichten und glatten Bandes aufgewickelt ist, und
einem Schwungkörper mit einer mittigen Bohrung, die hülsenartig auf die Hohlwelle aufgesetzt ist, zwei Armen, die sich entgegengesetzt auswärts erstrecken, zwei gegabelten Enden mit jeweils zwei Seitenstücken sowie vier Ösen jeweils an einem freien Ende eines Seitenstücks,
wobei vor dem Aufwickeln auf mindestens einen Draht das Band von unterhalb des Drehlagers durch dieses und die Hohlwelle gefädelt, aus der Hohlwelle heraus zur Aufwickeleinrichtung gezogen, durch die oberen und unteren Ösen an einem Ende des Schwungkörpers gezogen und dann mit einem Ende über der Hohlwelle auf den Draht gewickelt wird, und der Antrieb und die Aufwickeleinrichtung aktiviert werden, um die Spule zu drehen, und wobei infolge einer Zentrifugalkraft der Drehung das Band von de Spule ab- und kontinuierlich auf den Draht aufgewickelt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der das Drehlager auf der Oberseite mindestens einen Zapfen aufweist, der fest mit dem unteren Flansch gekoppelt ist, so dass die Spule synchron mit dem Drehlager mitdrehen kann.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei dem ein oberes Ende des Hohlkerns einen ersten und ein unteres Endes desselben einen zweiten Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der erste Durchmesser.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7 weiterhin mit einer Mutter, die über dem Schwungkörper auf der Hohlwelle unter Belassung eines Abstands befestigt ist und eine Bohrung enthält, durch die der Draht führbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der der Winkel des oberen Seitenstücks der gegabelten Enden bezüglich des Drahts eine vorbestimmte Größe hat, um zu verhindern, dass das Band beim Verlassen der Öse im oberen Seitenstück auf der Mutter schleift.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der der Winkel des unteren Seitenstücks der gegabelten Enden bezüglich des Drahts eine vorbestimmte Größe hat, um zu verhindern, dass das Band beim Verlassen der Spule am Flansch schleift.