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Bandzugsteuervorrichtung für eine Maschine zum Bewickeln elektrischer
Kabel Bei der Herstellung von elektrischen Kabeln werden Bänder aus Papier oder
aus einem anderen biegsamen Matelrial verwendet, die vermittels Wickelmaschinen
um die Kabel gewickelt werden, wobei das Kabel vermittels einer Zugvorrichtung mit
konstanter Geschwindigkeit in seiner Längsachse vorbewegt und gleichzeitig Bandvorratsrollen
um die Achse des Kabels ebenfalls mit konstanter Geschwindigkeit gedreht werden.
Auf diese Weise werden Bänder von den Vorratsrollen abgegeben und schraubenförmig
um das Kabel gewickelt.
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Maschinen dieser Art sind gewöhnlich mit einer beträchtlichen Anzahl
Bandrollen versehen, die in Gruppen unterteilt sind, und jede Gruppe ist auf einem
gemeinsamen sich drehenden Support angeordnet, auf welchen die Bandrollen im Abstand
voneinander angeordnet sind und ihre Lage festgelegt ist.
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Beim Umwickeln elektrischer Kabel ist es erforderlich, den auf das
um das Kabel zu wickelnde Band ausgeübten Zug möglichst konstant und gleich einem
vorbestimmten Wert zu halten, was von den Eigens schaften des Kabels selbst abhängt.
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Gewöhnlich wird bei Bewickelmaschinen der erforderliche Zug an jedem
Band zwischen der Vorratsrolle und dem Kabel durch eine mechanische Bremse erhalten,
die zu der sich drehenden Spindel gleichachsig liegt, auf welcher die Vorratsrolle
durch zweckentsprechende Mittel befestigt ist. Diese Bremse ist im allgemeinen eine
Backen- oder eine Bandbremse, und ihre Bremswirkung wird durch kalibrierte Federn
erhalten. Diese Bremsen sind jedoch in sich selbst nicht ausreichend, um an dem
von der Vorratsrolle abgegebenen und um das Kabel gewikkelten Band einen konstanten
Zug zu gewährleisten.
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Bei einem gleichen Wert der Spannung der Feder, die das Schließen
der Bremse gewährleistet, wobei der Reibungskoeffizient des Bremsbelages als konstant
angenommen wird, ist das Bremsmoment konstant, und daher ist die an das Band angelegte
Spannung umgekehrt proportional dem Radius der Vorratsrolle, dessen Größe sich durch
Abgabe des Bandes verkleinert. Dadurch wird der Zug an dem Band während des Abgabevorganges
erhöht.
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Um diesen Nachteil zu vermeiden, sind an der Bremse Ausgleichsvorrichtungen
zu dem Zweck vorgesehen, innerhalb zulässiger Grenzen den an das Band angelegten
Zug unabhängig von der Verändb rung des Vorratsrollendurchmessers und, wenn möglich,
von dem Reibungskoeffizienten der Bremse selbsttätig konstant zu halten.
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Die oben erläuterten mechanischen Vorrichtungen verursachen jedoch
eine Veränderung in der Span-
nung der auf die Bremse wirkenden Feder, so daß die
Spannung bzw. die Zugkraft der Feder beim Erhöhen der Spannung an dem Band vermindert
wird und umgekehrt.
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Die Vorrichtungen dieser Art sind weiterhin mit Mitteln versehen
worden, die, wenn die Maschine anhält und aus irgendeinem Grund ein Überschuß an
Band von der Vorratsrolle abgegeben worden ist, imstande sind, diesen Überschuß
innerhalb bestimmter Grenzen aufzunehmen, wodurch das Band in der erforderlichen
Spannung gehalten wird.
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Es ist eine Vorrichtung bekannt, die, wenn die Zugwirkung auf das
Band infolge Stillstandes der aufhört, das Band unter Spannung hält und den Überschuß
an Bandlänge zwischen der Vorratsrolle und dem zu umwickelnden elektrischen Kabel
zurückholt.
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Weiterhin kann die Maschine selbsttätig stillgesetzt werden, wenn
das Band reißen oder vollständig lose werden sollte.
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Die bisher bekannten mechanischen Vorrichtungen können zufolge Möglichkeit
der Veränderung des Reibungskoeffizienten selbst keinen bestimmten und
konstanten
Spannungswert an dem zu umwickelnden Band gewährleisten, was beim Bewickeln elektrischer
Kabel jedoch erforderlich ist.
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Die vorliegende Erfindung will eine Bandzugsteuervorrichtung an Wickelmaschinen
für elektrische Kabel schaffen, durch die es möglich ist, tatsächlich eine konstante
Spannung an einem Bandmaterial für das Kabel durch einfache Mittel zu erhalten,
die eine genaue Einstellung der Vorrichtung ermöglichen, und die die Möglichkeit
der Veränderung der Spannung, auch wenn die Maschine arbeitet, in Ubereinstimmung
mit den Erfordernissen für eine beliebige Kabelart schafft.
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Die Vorrichtung ist sehr einfach und arbeitet zuverlässig, außerdem
gewährleistet sie selbsttätig eine konstante Spannung an dem Band, auch wenn die
Maschine stillsteht, und das Beseitigen irgendwelcher hergestellten Lose und bewirkt
das selbsttätige Stillsetzen der Maschine selbst, wenn ein Band reißen sollte oder
kurz bevor eine Rolle erschöpft ist und daher ausgewechselt werden muß.
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Die vorliegende Erfindung geht von einer Maschine zum Bewickeln von
elektrischen Kabeln mit um die Kabellängsachse umlaufenden Käfig aus, der auf einem
konzentrisch zu seiner Drehachse liegenden Kreis mehrere Supporte enthält, von denen
jeder eine Vorratsrolle aus isolierendem Bandmaterial trägt, wobei auf der Strecke
des Bandes zwischen der Abwickelstelle der Vorratsrolle und der Aufwickelstelle
des Kabels zwecks Aufrechterhaltung einer konstanten Zugspannung im Band eine Bremswirkung
ausgeübt wird. Die Bandzugsteuervorrichtung an einer derartigen Maschine ist erfindungsgemäß
so aufgebaut, daß eine elektrische Bremsvorrichtung gleichzeitig auf das von der
Vorratsrolle abgewickelte Band und auf die Vorratsrolle einwirkt, und bei der auf
der Welle eines mit einstellbarer elektrischer Speisespannung arbeitenden Elektromotors
eine Rolle befestigt ist, die das von der Vorratsrolle abgegebene Band über einen
bestimmten Teil ihres Umfangs aufnimmt, wobei die Rolle mit der Vorratsrolle federnd
in fortwährender Berührung steht, so daß sie den Durchmesseränderungen der Vorratsrolle
während des Bandablaufs folgt, und bei der die Bremswirkung auf das Band dadurch
erfolgt, daß die Rolle sich unter der Wirkung des abgezogenen Bandes entgegen dem
Drehsinn des Motors dreht und das Band auf einen unteren Teilumfang der Vorratsrolle
aufläuft und dann in bekannterWeise über Führungs- und Umlenkrollen zu dem Kabel
geführt wird.
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Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung ist zwischen
der Stelle, an welcher das Band von der Vorratsrolle abgegeben wird, und der Bremsrolle
eine von einem Schlitten getragene Spannrolle vorgesehen, wobei der Schlitten unter
der Einwirkung einer Federung steht, die bestrebt ist, die Spannrolle von der Vorratsrolle
wegzubewegen. Dieser Schlitten ist auf zwei parallelen Längsführungen verschiebbar,
auf welcher ein weiterer Schlitten verschiebbar ist, der zwischen dem ersten Schlitten
und der Vorratsrolle angeordnet ist und den Elektromotor mit der Bremsrolle trägt
und der unter der Einwirkung einer Federkraft steht, die bestrebt ist, die Bremsrolle
mit der Vorratsrolle in Berührung zu halten.
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Der Elektromotor, der als elektrische Bremse arbeitet, kann beispielsweise
ein Dreiphasenmotor mit sehr hohem Rotorwiderstand sein, so daß er eine sehr flache
Kennlinie des Drehmoments als Funktion
der Geschwindigkeit hat (Drehmoment unabhängig
von der Geschwindigkeit innerhalb des Anderungsbereiches der erforderlichen Geschwindigkeit).
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Zur Regelung der elektrischen Bremsung wird das Drehmoment mit großer
Genauigkeit eingestellt, indem die Speisespannung verändert wird. um eine fehlerfreie
bzw. gleichmäßige Übereinstimmung zwischen dem Drehmoment und der Speisespannung
herzustellen.
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Es können auch Einphasenmotoren oder Gleichstrommotoren verwendet
werden, um die oben beschriebenen besonderen Eigenschaften zu erhalten.
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Der Motor arbeitet im wesentlichen als kleiner Elektrogenerator,
dessen Strom im vorliegenden Fall im Rotor verteilt wird. Die Vorrichtung ist mit
einer entsprechenden Einrichtung zum Verändern der Motoreingangsspannung versehen,
vermittels welcher die Bremswirkung der Rolle des Motors auf das Band verändert
wird. Dadurch kann die Bremswirkung auf eine richtige Stufe eingestellt werden,
um die notwendige Spannung des Bandes bei einer beliebigen Kabeltype zu erhalten,
die genau konstant gehalten wird, bis die Vorratsrolle erschöpft ist.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise
zur Darstellung gebracht, die das Arbeitsprinzip der Erfindung erkennen läßt.
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Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht der wesentlichen Teile einer Kabelwickelmaschine
mit einer Bandzugsteuervorrichtung gemäß der Erfindung; F i g. 2 ist eine Teilseitenansicht
der F i g. 1 in vergrößertem Maßstab.
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Bei einer üblichen Wickelmaschine für elektrische Kabel sind mehrere
sich drehende Käfige G der in F i g. 1 in Seitenansicht dargestellten Art vorgesehen,
die von einer gemeinsamen Welle A angetrieben werden. Wie in F i g. 1 schematisch
dargestellt ist, kann ein regelbares Unter- oder Übersetzungsgetriebe, beispielsweise
ein Riemen oder eine Gliederkette, zum Antrieb jedes Käfigs G verwendet werden,
der an dem Sockel B der Maschine gelagert ist. Der Käfig G läuft um seine Drehachse
0-0, die mit der Achse des zu umwickelnden Kabels K übereinstimmt, das längs der
Wickelmaschine nach rechts (Fig. 1) gezogen wird und durch die hohle Welle H des
Käfigs G hindurchgeht. An dem Käfig G ist eine Anzahl Vorrichtungen, beispielsweise
deren acht, angeordnet, deren jede in einer Ebene angeordnet ist, die durch die
Drehachse 0-0 der Maschine hindurchgeht und mit einem Support für die Bandrolle
versehen ist, ferner mit einem Elektromotor zum Antreiben einer Bremsrolle, der
die gewünschte Spannung des um das Kabel zu wickelnden Bandes erzeugt, und weiterhin
mit den notwendigen Zubehörteilen, von denen die zur Erfindung gehörenden im nachstehenden
im einzelnen beschrieben werden.
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F i g. 2 zeigt im einzelnen eine Seitenansicht einer solchen Vorrichtung
D. In dieser Figur deutet 1 den an einem Gestell 4 jeder Vorrichtung des drehbaren
Käfigs G gelagerten Drehzapfen an. Eine Bandrolle 2 ist vermittels eines Knopfes
3, der radiale Keile betätigt, an dem Drehzapfen 1 befestigt.
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Das Gestell 4 trägt zwei parallele Längsführungen 5, die zu der Wirkungslinie
der durch die Drehbewegung des Gestells 4 erzeugten Zentrifugalkraft senkrecht verlaufen.
Auf diesen Führungen 5 kann mit geringer Reibung sowohl ein Querschlitten 6 gleiten,
der einen Zapfen 7' für eine Spannrolle 7 trägt, als auch ein Schlitten 8, der einen
Elektromotor 10
mit einstellbarer Spannung trägt, auf dessen Welle
9' eine Rolle 11 aufgekeilt ist und die in der gleichen Ebene wie die Vorratsrolle
2 und die Spannrolle 7 liegt und deren Umfangsband eine starke Adhäsion besitzt
und beispielsweise aus Kautschuk besteht.
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Der Schlitten 6 steht unter dem Einfluß einer Feder 12, die in dem
Gestell 4 angeordnet ist und an einem Ende an dem Gestell 4 verankert und an dem
anderen Ende mit einer biegsamen Schnur 13 verbunden ist, die beispielsweise aus
einem Kunststoff (Polyamid) hergestellt ist, die über Übertragungsrollen 14 läuft
und dann am Schlitten 6 befestigt ist.
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Der Schlitten 8 ist mit Haken 15 zum Verankern eines Endes von Federn
(in der Zeichnung nicht dargestellt) versehen, die an dem anderen Ende an Haken
16 verankert sind. Daher hat die Spannrolle 7 das Bestreben, sich von der Vorratsrolle
2 wegzubewegen, während die Rolle 11, die auf dem Rotor des Elektromotors mit einstellbarer
Spannung befestigt ist, bestrebt ist, sich in der entgegengesetzten Richtung zu
bewegen und sich dauernd gegen die Vorratsrolle 2 zu legen, um ihren Durchmesserveränderungen
zu folgen.
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Das Band wird von der Vorratsrolle 2 in Richtung des Pfeiles F abgegeben,
so daß eine Länge a sich bis zur Spannrolle 7 erstreckt, von welcher das Band mit
einer Länge b auf die Rolle 11 geht, die auf der Welle 9 des Elektromotors 10 festgekeilt
ist, der als elektrische Bremse gemäß vorstehender Beschreibung arbeitet. Der Elektromotor
10 übt seine Bremswlrkung aus, obgleich er bestrebt ist, die Rolle 11 in der Richtung
des Pfeils F' zu drehen, da das Band statt dessen auf der Rolle 11 in der entgegengesetzten
Richtung des Pfeiles F läuft und die Rolle 11 gegen ihr Bestreben mitnimmt, sich
unter dem Einfluß des Motors 10 in der entgegengesetzten Richtung zu drehen. Das
Band läuft dann von der Rolle 11 auf einen Teil des Umfanges der Vorratsrolle 2,
die mit der Rolle 11 in dauernder Berührung steht, und das Band wird auf der Vorratsrolle
2 über eine Länge c aufgewickelt und wandert dann auf Förderrollen 17 und 18, die
auf Drehzapfen 19 und 19' angeordnet sind, von denen es mit der Länge d auf das
Kabel aufgewickelt wird, das mit konstanter Geschwindigkeit vorwärts bewegt wird
und durch den hohlen Schaft H des sich drehenden und die Rollen tragenden Käfigs
G hindurchgeht, der sich ebenfalls mit konstanter Geschwindigkeit dreht. Zufolge
der auf den die Spannrolle 7 tragenden Schlitten 6 wirkenden Federn und zufolge
der Tatsache, daß Federn in der entgegengesetzten Richtung auf den Schlitten 8 einwirken,
der den Elektromotor 10 und die Rolle 11 trägt, wird das Band gegen die Rolle 11
gepreßt, während es um sie geführt wird, und wird der tangentialen Bremswirkung
dieser Rolle 11 unterworfen, die ihrerseits gemäß vorstehenden Ausführungen der
Wirkung des Elektromotors 10 unterworfen ist.
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Auf diese Weise ist die Bremswirkung vollständig unabhängig von Veränderungen
des Durchmessers der Vorratsrolle 2 während des Abgebens des Bandes von dieser Vorratsrolle,
so daß dadurch, daß die an die Rolle 11 angelegte Tangentialkraft konstant gehalten
wird, die von der Einstellung der den Elektromotor speisenden Spannung abhängt,
die Spannung des Bades auf den vorher eingestellten Wert während der gesamten Zeitperiode
genau konstant gehalten wird, während welcher das Band von der Vorratsrolle abgegeben
und um das Kabel gewickelt wird.
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Wie oben ausgeführt, hält die Vorrichtung die Spannung des Bandes
selbsttätig konstant, wenn die Maschine aus irgendeinem Grund stillgesetzt wird,
und dies ergibt sich aus der Aufwickelwirkung der Rolle 11 unter dem Einfluß des
Motors 10, welcher das Rückholen jedweden Überschusses an Bandlänge gewährleistet.
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Für den Fall, daß das Band reißen sollte, bewirken die Federn 12,
daß der Schlitten 6 sich verschiebt (um die Spannrolle 7 von der Rolle 11 wegzubewegen),
bis er gegen einen Finger 20 anschlägt, der um einen Schwenkzapfen 21 schwingt,
der vermittels einerVerbindungsstange 22 und eines Hebels 23 sich um einen feststehenden
Schwenkzapfen 24 verschwenkt und einen Schalter 25 betätigt, der die Maschine stillsetzt.
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Kurz bevor die Vorratsrolle 2 vollständig abgewickelt worden ist,
wird ein an dem Schlitten 8 vorgesehener Vorsprung 26 gegen eine Stoßstange 27 gedrückt,
die einen Schalter 28 betätigt, wodurch die Maschine stillgesetzt wird. Die Wickelmaschine
ist mit einem elektrischen Stromkreis versehen, der unter anderem Schleifringe und
entsprechende Bürsten zum Zuführen der Speisespannung zu dem Motor jeder einzelnen
Vorrichtung D und zum Übertragen des elektrischen Impulses enthält, der das Stillsetzen
der Maschine vermittelt.