DE1110711B - Wickelvorrichtung zum drallfreien Auf- und Abwickeln elektrischer Kabel - Google Patents

Description

INTERNAT. KL. H 02 g

DEUTSCHES

PATENTAMT

M43007Vrad/21c

ANMELDETAGt 10. OKTO B E R 1959

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 13. JULI 1961

Bei beweglichen elektrischen Kabeln, die zum Anschluß ortsveränderlicher elektrischer Geräte, beispielsweise von Fernsehkameras, an eine feste Steckeranschlußstelle dienen, besteht das Bedürfnis nach einer Wickelvorrichtung, die bei vorzugsweise motorischem Antrieb schnell und bequem ein drallfreies Auf- und Abwickeln des Kabels ermöglicht und verhindert, daß das Kabel im Betrieb in unnötiger Länge herumliegt und Knoten bildet.

Wenn das Kabel einerseits auf eine feststehende Trommel aufgewickelt und dabei ein Ende an dieser befestigt wird, so tritt eine Verdrallung an dem anderen, mit dem Gerät verbundenen Ende auf.

Wenn das Kabel andererseits mit einem Ende an einer drehbaren Trommel befestigt und durch Drehen derselben aufgewickelt wird, dann tritt an dem anderen Ende zwar keine Verdrallung auf; das an der Trommel befestigte Ende rotiert aber mit derselben, so daß zur Verbindung dieses Endes mit der Steckeranschlußstelle rotierende Bürsten und Schleifringe vorgesehen werden müßten. Das stellt natürlich einen unerwünschten technischen Aufwand dar.

Gegenstand der diese Schwierigkeiten vermeidenden Erfindung ist eine Wickelvorrichtung für elektrische Kabel, gekennzeichnet durch eine drehbare und eine nicht drehbare Trommel, Mittel zur Führung des Kabels zur drehbaren und zur nicht drehbaren Trommel, um die Achse der letzteren Trommel drehbare Aufwickelmittel zum Erfassen des Kabels zwischen beiden Trommeln und Mittel zur gleichzeitigen Drehung der drehbaren Trommel mit einer solchen Geschwindigkeit relativ zur Drehgeschwindigkeit der Aufwickelmittel, daß das Kabel gleichzeitig mit Bezug auf beide Trommeln ohne jede Gesamtverdrallung gewickelt wird.

Die Trommeln können mit Schraubenrillen versehen sein, die das Kabel aufnehmen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Wickelvorrichtung zwei die gleiche Achse aufweisende Trommeln von vorzugsweise gleichem Durchmesser, von denen die eine drehbar ist und die andere feststeht, eine Führungsrolle für jede Trommel, Mittel, um die beiden Rollen um die Trommelachse zu drehen und sie gleichzeitig längs dieser Achse zu bewegen, so daß sich die beiden Rollen in Parallellage auf vorbestimmten Schraubenlinien um die Achse herumbewegen, Mittel, um die drehbare Trommel mit der doppelten Geschwindigkeit der beiden Rollen zu drehen, und eine dritte Führungsrolle für die drehbare Trommel, die sich längs deren Achse ohne Drehung mit der doppelten Geschwindigkeit bewegt wie die beiden Rollen.

Wickelvorrichtung zum drallfreien
Auf- und Abwickeln elektrischer Kabel

Anmelder:

Marconi's Wireless Telegraph Company
Limited, London

Vertreter: Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,
Hannover, Göttinger Chaussee 76

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 27. Oktober 1958 und 4. August 1959

Norman Neville Parker Smith,

Chelmsford, Essex (Großbritannien),

ist als Erfinder genannt worden

Die Trommeln können dabei Schraubenrillen haben, deren Steigungswinkel dem der Schraubenlinien gleich ist, auf denen sich die beiden Rollen bewegen.

Die Achsen aller Rollen stehen senkrecht zur Trommelachse.

Die Längsbewegung der beiden erstgenannten Rollen kann durch ein Mutterglied, das mit dem Lager der Rollen verbunden ist und auf einer festen, in axialer Richtung angeordneten Schraubspindel verschiebbar sitzt, bewirkt werden.

Die Längsbewegung der dritten Rolle kann durch zwangläufigen Antrieb erfolgen, beispielsweise durch ein gegen Verdrehung gesichertes Mutterglied, das einen Teil des Lagers der Rolle bildet und in eine feste, mit Gewinde versehene, axial angeordnete Stange eingreift, die mit der drehbaren Trommel verbunden ist und zusammen mit dieser umläuft. Die Längsbewegung der dritten Rolle kann aber auch einfach durch die Wirkung des Kabels selbst beim Auf-Gder Abwickeln an der drehbaren Trommel erreicht werden, indem die Rolle in einer Längsrichtung vorgespannt und in der Gegenrichtung frei beweglich bleibt.

Gemäß einer weiteren Ausführangsform der Erfindung kann eine der beiden Trommeln im Inneren der anderen koaxial angeordnet sein, wobei die Auf-

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wickelrollen zwischen den beiden Trommeln angebracht sind und um die gemeinsame Achse mit einer Geschwindigkeit rotieren, die in einem festen vorbestimmten Verhältnis zur Drehgeschwindigkeit der drehbaren Trommel steht. Die Aufwickelrollen führen das durch die äußere Trommel hindurchgeführte Kabel in Windungen zur inneren Trommel, wobei das Drehzahlverhältnis der rotierenden Trommel und der Aufwickelrollen so gewählt ist, daß das Kabel mit Bezug auf beide Trommeln ohne Gesamtverdrallung auf- bzw. abgewickelt wird.

Hierbei bestehen die Aufwickelrollen vorzugsweise aus einem Ring von Leitrollen, die als Planetenräder mit Bezug auf eine nicht drehbare, innere Trommel angeordnet sind, wobei der Ring in deren axialer Richtung beweglich ist und innerhalb einer äußeren, koaxialen, drehbaren Trommel liegt, die ihn antreibt. Das Kabel dringt durch die äußere Trommel, läuft um den Ring von Leitrollen und schließlich nach innen auf die nicht drehbare innere Trommel. Durch diese zweckmäßigerweise hohle Trommel wird das Kabel hindurchgeführt, dann mittels einer frei drehbaren, zur Trommelachse parallel verschiebbare Leitrolle auf die drehbare äußere Trommel gebracht und dann durch ein Loch in dieser über die Planetenleitrollen zu der inneren Trommel geführt, die in axialer Richtung zusammen mit den Rollen bewegt wird. Bei dieser Konstruktion ist es, weil der Biegungsradius des Kabels über der inneren Trommel ein gut Teil kleiner als der über der äußeren Trommel ist, zweckmäßig, das Kabel in zwei Längen von verschiedenem Durchmesser auszuführen und sie mittels eines geeigneten Kabelverbinders zu verbinden, der an der äußeren Trommel dort, wo das Kabel hindurchgeht, befestigt ist.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 und 2 zeigen in vereinfachter Darstellungsweise eine Vorderansicht und eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles des Erfindungsgegenstandes, während die Fig. 3 bis 6 ein zweites Ausführungsbeispiel mit gedrängterer Bauweise zeigen. Die Fig. 3 bzw. 5 stellen eine Vorderansicht bzw. einen Längsschnitt dar und die Fig. 4 bzw. 6 die entsprechenden Ansichten von oben.

In den Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 das elektrische Kabel, dessen eines Ende festgelegt und an einen Kabelverbinder 2 geführt ist. Das Kabel ist in einer Windung oder zwei Windungen um eine feststehende Trommel 3 herumgelegt, deren zylindrische Oberfläche glatt oder mit einer Schraubenrille zur Aufnahme des Kabels versehen ist. In der Achse der Trommel 3 ist eine Gewindespindel 4 befestigt, die sich in eine zweite gleichachsige Trommel 5 gleichen Durchmessers erstreckt, deren zylindrische Oberfläche glatt oder schraubenlinienförmig gerillt ist. Die Trommel 5 ist drehbar gelagert und zu diesem Zweck mit Lagern versehen, die von einer Verlängerung der festen Gewindespindel 4 getragen werden. Die Drehung der Trommel 5 um ihre Achse wird durch einen Elektromotor 6 bewirkt, der die Trommel über einen Getriebekasten 7 und Zahnräder 8 und 9 antreibt. Der Motor 6 treibt gleichzeitig über den Getriebekasten 7 ein weiteres, längliches Zahnrad 10 an, das mit einem Zahnrad 11 kämmt, dessen Achse mit der Achse der Trommeln 3 und 5 zusammenfällt. Das Rad 11 ist das Antriebsglied der Aufwickelmittel, die in einem Paar gerillter Leitrollen 12 und 13 bestehen, die frei um ihre Achsen, die senkrecht zur gemeinsamen Achse der Trommeln stehen, rotieren und von einem Bügel 14 getragen werden, der mit dem Rad 11 verbunden ist. Der Bügel 14 hängt fest zusammen mit einem radialen Arm 15, der in einer Gewindemutter 16 endet, die auf der Gewindespindel 4 sitzt. Wie leicht einzusehen ist, rotiert das Rad 11, wenn der Motor 6 über den Getriebekasten 7 das Zahnrad 10 antreibt, mit den

ίο Leitrollen 12 und 13 und den damit verbundenen Teilen 14, 15, 16 in derselben Richtung wie die Trommel 5 um die gemeinsame Achse der beiden Trommeln. Gleichzeitig tritt eine Bewegung der vorgenannten mit dem Rad 11 verbundenen Teile in einer Richtung parallel zur gemeinsamen Trommelachse ein, weil sich die Mutter 16 entlang der Gewindespindel 4 schraubt.

Das Kabel 1 verläßt die feste Trommel 3 über die Leitrolle 12 und läuft über die Leitrollen 13 auf die

ao umlaufende Trommel 5. Die Gewindesteigung der Stange 4 ist bezüglich des Kabeldurchmessers so gewählt, daß die wendeiförmige Bahn, die die Achse der Leitrolle 12 um die Achse der Trommel 3 herum beschreibt, bewirkt, daß das Kabel in eng anein-

a5 anderliegenden, schraubenlinienförmigen Windungen auf die Trommel 3 aufgebracht wird.

Das Kabel 1 läuft von der Trommel 5 über eine dritte Leitrolle 17 ab, die um ihre zur Trommelachse senkrechte Achse frei drehbar ist. Die Rolle 17 wird von einem Bügel 18 getragen, mit dem über einen radialen Arm 20 eine Gewindemutter 19 verbunden ist, die auf einer Schraubenspindel 21 sitzt, die in der Achse der Trommel 5 angeordnet ist und sich mit der Trommel 5 dreht. Die Gewindemutter 19 und damit auch die Rolle 17 sind dadurch gegen Verdrehung um die Trommelachse gesichert, daß ein weiterer radialer Arm 22 des Bügels 18 in axialer Richtung längsverschiebbar an einer festen Schiene 23 geführt ist. Die Übersetzungsverhältnisse im Getriebekasten 7 sind so gewählt, daß die Trommel 5 sich doppelt so schnell um ihre Achse dreht wie das Rad 11 und die mit ihm verbundenen Teile 12, 13, 1.4, 15 und 16. Die ganze Anordnung ist so getroffen und die Gewindesteigungen der Achsen 4 und 21 sind so gewählt, daß das Kabel 1 bei einer Umlauf richtung des Motors 6 auf beide Trommeln 3 und 5 in jeweils dicht aneinanderliegenden Windungen aufgewickelt und bei entgegengesetzter Umlaufrichtung des Motors entsprechend abgewickelt wird. Dabei tritt offensichtlieh keine Verdrallung des freien Kabelendes an der Trommel 5 auf, obwohl der Kabelverbinder 2 feststeht.

In der gedrungeneren Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes nach Fig. 3 bis 6 ist eine feststehende Trommel koaxial innerhalb einer drehbaren, äußeren Trommel angeordnet, auf die das Kabel aufgewickelt oder von der es abgewickelt wird, wobei eine Verdrallung hierbei durch Verwendung einer Kabellänge von vorzugsweise kleinerem Durchmesser vermieden wird, die auf die innere Trommel auf- bzw. von ihr abgewickelt wird, die aber nicht im ganzen in den Aufbau hinein- bzw. aus ihm herausgezogen wird.

Das Kabel 1 tritt von unten in die Vorrichtung ein und geht durch die hohle Zentralachse 24 hindurch über eine Leitrolle 25, die frei um ihre feststehende Achse rotieren kann, und dann über eine zweite Leitrolle 26, die frei um ihre Achse drehbar und par-

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allel zur Trommelachse längs verschiebbar an einem auf einer Schiene 28 längsbeweglichen Gleitkörper 27 befestigt ist. Von der Leitrolle 26 gelangt das Kabel auf die drehbare äußere Trommel 29, die von einem Antriebsmotor 31 in Rotation versetzt wird. Wenn dieser Motor läuft, wird das Kabel 1 an der Trommel 29 auf- oder abgewickelt, wobei sich der Gleitkörper 27 entlang der Schiene 28 auf- oder abwärts bewegt. Wenn die Trommel 29 außen mit Schraubenrillen zur Aufnahme des Kabels versehen ist, ist ein besonderer Antrieb des Gleitkörpers (z. B. mit einer Schraubspindel und einer Gewindemutter am Gleitkörper) entbehrlich.

Das Kabel 1 ist mit seinem Ende 32 an der Trommel 29 verankert und dort über einen (nicht dargestellten) Kabelverbinder mit einer Kabellänge la kleineren Durchmessers verbunden, die durch die Trommelwand hindurchgeführt ist. Im Innern der Trommel 29 läuft das Kabel la über einen Aufspulmechanismus, der aus einem Ring von Planetenrollen 33 besteht, die jeweils frei um ihre Achse drehbar sind, wobei der Ring als Ganzes um die Zentralachse der Vorrichtung rotiert und gleichzeitig dabei parallel zu dieser Achse bewegt wird. Der Antrieb erfolgt dabei über einen nicht dargestellten, mit der Innenseite der Trommel 29 vorgesehenen Zahnradkranz und über ein von diesem angetriebenes Zahnradgetriebe 34 und Gewindespindeln 35.

Das Kabel la läuft dann schließlich auf die feststehende Trommel 36, die in der Trommel 29 koaxial angeordnet ist und in axialer Richtung mit dem Ring der Planetenrollen durch eine Gewindespindel 37 bewegt wird. Das Kabella ist durch nicht dargestellte Mittel an der Trommel 36 befestigt, nahe der Stelle, wo das Kabel auf die Trommel kommt. Der Zahnradantrieb des Ringes der Planetenrollen ist mit Bezug auf das Durchmesserverhältnis der Trommel 29 und 36 so gewählt, daß, wenn das Kabel 1 von der Trommel 29 abgewickelt wird, das Kabel la in entgegengesetztem Sinne auf die Trommel 36 mit einer solchen Geschwindigkeit aufgewickelt wird, daß das innere Ende des Kabels la keine Verdrallung erfährt, sich vielmehr nur auf und ab bewegt, so daß eine feste Verbindung vom inneren Ende des Kabels la zum Kabel 1 ohne Schleifringkontakte hergestellt werden kann.

Die Wirkungsweise ist folgende: Es sei angenommen, daß die Vorrichtung sich in einer Endstellung ihres Bewegungsbereiches befinde und dabei auf der Trommel 29 dreizehn Windungen des Kabels 1, auf dem Planetenrollen-System vier Windungen des Kabels 1 α und auf der inneren Trommel 36 keine Windung vorhanden seien. Der Motor 31 laufe so herum, daß das Kabel 1 von der Trommel 29 abgewickelt wird und sich durch die Hohlachse 24 abwärts bewegt. Das Planetenrollen-System rotiert dann mit einer niedrigeren Geschwindigkeit als die Trommel 29 derart, daß, wenn die dreizehn Windungen des Kabels 1 von der Trommel 29 abgewickelt sind, vom Planetenrollensystem die vier Windungen des Kabels la abgewickelt und neun Windungen davon im entgegengesetzten Sinne auf die Trommel 36 aufgewickelt sind. Der Dralleffekt durch die Abwicklung der dreizehn Windungen von der Trommel 29 wird daher durch die Abwicklung der vier Windungen vom 6g Planetenrollensystem und die Aufwicklung der neun Wicklungen in entgegengesetztem Sinne auf die Trommel 36 kompensiert.

Wenn der axialen Bewegung des inneren Endes des Kabels la begegnet werden soll, können Mittel vorgesehen werden, die die äußere Trommel 29 in dem Maße, wie sie sich dreht, auch in axialer Richtung längs verschieben. Im allgemeinen jedoch wird man diesen zusätzlichen Aufwand vermeiden können, wenn man das Kabel la genügend biegsam macht.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Wickelvorrichtung für elektrische Kabel, ge kennzeichnet durch eine drehbare und eine nicht drehbare Trommel, Mittel zur Führung des Kabels zur drehbaren und zur nicht drehbaren Trommel, um die Achse der letzteren Trommel drehbare Aufwickelmittel zum Erfassen des Kabels zwischen beiden Trommeln und Mittel zur gleichzeitigen Drehung der drehbaren Trommel mit einer solchen Geschwindigkeit relativ zur Drehgeschwindigkeit der Aufwickelmittel, daß das Kabel gleichzeitig bezüglich beider Trommeln ohne jede Gesamtverdrallung gewickelt wird.

2. Wickelvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei koaxiale Trommeln (3,5) von im wesentlichen gleichem Durchmesser, ein Paar Leitrollen (12,13), von denen eine (12) zur Erfassung des Kabels (1) an der nicht drehbaren Trommel (3) und die andere (13) zur Erfassung des Kabels an der drehbaren Trommel (5) dient, Mittel (4, 6, 7, 10, 11, 14, 15, 16) um das Leitrollenpaar um die Trommelachse mit der halben Drehgeschwindigkeit der drehbaren Trommel zu drehen und gleichzeitig in Längsrichtung der Trommel zu verschieben, und eine dritte Leitrolle (17) an der drehbaren Trommel, die, ohne sich um die Trommelachse zu drehen, sich in Längsrichtung dieser Achse durch geeignete Mittel (18, 19, 20, 21, 22) mit der doppelten Geschwindigkeit verschiebt wie das Leitrollenpaar (12,13).

3. Wickelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitrollen (12,13, 17) frei laufende Rollen sind, deren Achsen senkrecht zur Trommelachse stehen.

4. Wickelvorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbewegung der Leitrollen (12, 13, 17) durch Mutterglieder (16, 19) erreicht ist, die auf Gewindespindeln (4, 21) sitzen.

5. Wickelvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei koaxiale Trommeln, von denen eine (36) im Inneren der anderen (29) angeordnet ist, durch zwischen den beiden Trommeln angeordnete Aufwickelmittel (33, 34, 35), die um die gemeinsame Trommelachse rotieren und über die das Kabel durch ein Loch der äußeren Trommel (29) hindurch in Windungen zur inneren Trommel geführt wird, durch Mittel (25, 26, 27) zur Führung des auf die drehbare Trommel (29) zu wickelnden Kabels (1) und durch eine solche Wahl der Drehgeschwindigkeiten dieser Trommel und der Aufwickelmittel, daß das Kabel gleichzeitig mit Bezug auf beide Trommeln ohne jede Gesamtverdrallung gewickelt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwickelmittel einen Ring von planetenradartig um die innere, nicht drehbare

Trommel (36) angeordneten Leitrollen (33) umfassen, der ebenso wie diese Trommel in Richtung der Trommelachse verschiebbar ist und um den herum das Kabel zur inneren Trommel geführt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel aus zwei Längen verschiedenen Durchmessers besteht, die an der Durchtrittstelle des Kabels durch die äußere

Trommel miteinander verbunden sind, und daß die innerhalb der äußeren Trommel liegende Kabellänge (la) den kleineren Durchmesser besitzt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel durch die hohle Trommelachse (24) über eine in Achsrichtung längsverschiebbare Leitrolle (26, 27, 28) auf die äußere Trommel geführt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen