DE1774611A1 - Wickelverfahren und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL-GHEM. DR. WERNER KOCH DR.-ING. RICHARD GLAWE

DIPL-ING. KLAUS DELFS DIPL-PHYS. DR. WALTER MOLL

HAMBURG MÖNCHEN

2000 Hamburg 52 ■ Waltzitraße 12 · Ruf 892255 8000 München 22 ■ LlebherrstraBe 20 · Ruf 226548

IHRE NACHRICHT VOM

UNSER ZEICHEN A

MÖNCHEN

GENERAL ENGINEERING COMPANY (RADCLIPPE) LIMITED

Bury Road
Radcliffe, Manchester, England

Wickelverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufwickeln von ununterbrochen angeliefertem, straifrörmigem Material· Unter Aufwickeln wird dabei sowohl das spulenförmige Einlegen in einen Behälter als auch das Aufspulen auf einen Kern verstanden. Außerdem soll der Ausdruck "strangförmiges Material" Drähte, Fäden, Fasern, Bänder u.dgl. aus mindestens einem Rohstoff, beispielsweise blanke oder überzogene Drähte umfassen.

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Die Erfindung ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, anwendbar bei der Herstellung von Leitungsdrähten in der elektrotechnischen Industrie sowie beim rosettenförmigen Aufspulen von Draht zu einem Pack vor irgendeiner Weiterverarbeitung, beispielsweise vor dem Verzwirnen oder Verflechten.

Alle bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum rosetten-

arbeiten
förmigen Aufspulen mit einer innen oder außen liegenden

h spulenformenden Vorrichtung, die am oberen Ende eines Behälters^ mit ringförmigem Aufnahmeraum angeordnet ist. In diesen wird dann das strangförmige Material jeweils fortschreitend in Windungen eingelegt und zwar derart, daß die Windungen im Winkelabstand zueinander liegen, d.h., daß sie nicht jeweils direkt aufeinander aufliegen. Daher rührt auch der Ausdruck "rosettenförmigjj? Spulen" (rosette coiling). Bei allen derartigen bisher bekannten Verfahren und^Vorrichtungen ist es also erforderlich, das strangförmige Material über irgendwelche Vorrichtungen mit Austrittsöffnung oder Austrittsdüse in Windungen zu legen, beispielsweise dadurch,

es

daß zwischen einer Rolle bzw. einem Riemen und einer Führung hindurchgeleitet wird, um ihm seine Spulenform zu geben, bevor es in dieser Form in den Behälter eintritt.

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Eines der Probleme, die bei derartigen Vorrichtungen auftreten, liegt in der Begrenzung der Lineargeschwindigkeit aus diesem oder jenem dem Benutzer derartiger Vorrichtungen wohl bekannten Gründe. Hinzu kommt ein Verschleiß der Einzelteile, und zwar insbesondere der Vorrichtung zum Legen der Windungen, sowie eine mögliche Beschädigung des strangförmigen Materials. Trägheits-und Auswuchtungsprobleme bringen bei bekannten Vorrichtungen dieser Art weitere Schwierigkeiten mit sich.

Ein weiteres Problem bei bekannten Vorrichtungen besteht darin, durch Zentrifugalkräfte dem strangförmigen Material einen ausreichenden Impuls zu verleihen - im Gegensatz au einem einfachen mechanischen Ablegen - um dafür zu sorgen, daß das strangförmige Material genügend unte'r Spannung steht, wenn es die Vorrichtung zum Formen der Spule verläßt. Damit wird nämlich verhindert, daß sich das strangförmige Material abspreizt oder verhedert, bevor es in einem Aufnahmebehälter zu einer rosettenartigen Spule geformt oder \ auf einen Kern aufgewickelt wird.

Die Erfindung ist darauf gerichtet, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Wickeln von strangformigem Material nach der obigen Definition zu schaffer.

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Das Verfahren zum Wickeln von strangförmigem Material nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das strangförmige Material ohne Schlupf einer angetriebenen umlaufenden Führung zugeleitet wird, die das Material unter Zentrifugalwirkung in die erforderliche Spulenform wirft.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal ist das Verfahren nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Führung Strömungsmedium zugeleitet wird, das das Material beim Verlassen der Führung unter Spannung hält.

Die Vorrichtung nach der Erfindung zum Wickeln von strangförmigem Material ist gekennzeichnet durch eine Vorschubeinrichtung zur Abgabe des bandförmigen Materials mit vorbestimmter Lineargeschwindigkeit,durch eine Ablegevorrichtung mit einem Rohr, das das bandförmige Material tangential von 6.er Vorschubeinrichtung aufnimmt und dessen Abgabeende so gebogen ist, daß es das bandförmige Material unter Zentrifugalwirkung abwirft ,und durch Antriebsmittel für die Abgabevorrichtung, um das bandförmige Material beim Austritt aus der Ablegevorrichtung in Windungen zu legen, mit denen es frei in einen Aufnahmebehälter fallen kann.

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Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal ist bei der Vorrichtung nach der Erfindung eine Einrichtung vorgesehen, die den Aufnahmebehälter derart in Relativdrehung versetzt, daß die Windungen rosettenförmig abgelegt werden.

An Hand der beiliegenden Zeichnungen werden eine Möglichkeit zur Durchführung des Verfahrens sowie Ausführungsformen einer Vorrichtung nach der Erfindung beispielsweise beschrieben,

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 2 ist eine Vorderansicht der Vorrichtung nach Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Teilschnitt der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 und zeigt eine Abwandlungsform, die es ermöglicht, Strömungsmedium zuzuführen.

Entsprechend den Zeichnungen umfaßt die Vorrichtung nach der Erfindung eine Vorschubeinrichtung für strangförmiges Material mit einem Rad lo, das von einem Elektromotor 11 und einem Getriebe 12 mit Drehzahlreglung angetrieben wird. Die Übertragung des Antriebs erfolgt dabei

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über einen ersten Treibriemen 13, eine Antriebswelle 1.4-, einen Treibriemen 15*. ein Kegelrad-oder Umlenkgetriebe.16 und einen Riemen l6a. Der Riemen 15 treibt außerdem über eine Rolle 17 eine Ablegevorrichtung IB an, auf die in der weiteren Beschreibung noch Bezug genommen, wird. Zugehörig zum Rad Io ist ein Riemen 19 angeordnet und derart über Rollen 2o und 21 geführt, daß er auf demUmfang deg Rades

Io einen Winkelbereich von annähernd 90° überdeckt. Je nach Anforderungen kann eine weitere Rolle vorgesehen werden, so b daß der Riemen 19 jeden beliebigen Winkelbereich auf dem Umfang des Rades Io überdecken kann.

Strangförmiges Material, beispielsweise ein Draht 22, der in beliebiger Weise wie etwa aus einer nicht gezeigten Drahtziehmaschine oder Strangpresse zugeführt wird, wird dem Rad Io tangential durch eine Führung 23 zugeleitet. Die Führung ist am Rahmen 24 der Vorrichtung befestigt. Der Draht verläßt das Rad Io ebenfalls tangential, und zwar in vertikaler Richtung. Riemen 19 und Rad Io wirken, als Haspel oder Spill, wodurch der Draht aus der Zuführungsvorrichtung herausgezogen und mit der erforderlichen Lineargeschwindigkeit aus dem Spalt zwischen Rad und Riemen ausgestoßen wird.

Direkt am Rad Io ist ein stationäres Führungsrohr 25 angeordnet, das, wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, direkt

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am Rahmen der Vorrichtung über eine Halterung 2ό befestigt sein kann. Das Rohr 25 liegt mit seiner Achse tangential zum Rad lo, wobei sein Eintrittsende 26a derart abgeschrägt ist, daß es direkt dort angebracht werden kann, wo der Riemen 19 das Rad Io verläßt. Unterhalb des stationär angeordneten Rohres 25 liegt eine rohrförmige Ablegevorrichtung 18, deren oberes Ende direkt am unteren Ende des Führungsrohres 25 angeordnet ist. Die Ablegevorrichtung 18 ist um einen Winkel von etwa llo° abgebogen. Außerdem ist als auswuchtendes Gegengewicht ein in gleicher Weise ge- i

bogenes Rohr I8a vorgesehen. Die Ablegevorrichtung und das Ausgleichsrohr sind einander gegenüber auf einem glockenförmigen Teil 27j auf den später noch Bezug genommen wird., angeordnet.

Ein Ring 28 kann vorgesehen und an einem Teil 29 des Maschinenrahmens derart angeordnet werden, daß er, wenn erforderlich, den Draht 22 nach dem Austritt aus der rotierenden Ablegevorrichtung 18 umlenkt, um zu verhindern,

daß der Draht außerhalb eines Aufnahmebehälters 3o herunterfällt:. Un innerhalb des Behälters 3° eine rosettenförmige Spule auszubilden, kann der Behälter langsam exzentrisch zur Drehachse der Ablegevorrichtung l8 gedreht werden, so daß die einzelnen Windungen in fortschreitendem Winkelabstand zueinander abgelegt werden. Innerhalb des Aufnahme-

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behälters 5o ist ein zentraler Stab oder Kern 51 angeordnet, um den herum die Windungen der rosettenfb'rrnigen Spule gelegt werden. Der Behälter Jo wird lösbar auf einer Platte 52 gehalten, die auf schwenkbaren und in ihrer Länge veränderbaren Stützen 53 nach Fig. 1 steht. Damit läßt sich die Platte schwenken, während sie langsam vom Motor 11 über einen Riementrieb 54 und ein Untersetzungsgetriebe 35 angetrieben wird, so daß auf diese Weise ihre zur- Drehachse der Ablegevorrichtung 18 exzentrische Bewegung· zustande kommt. :

Im Betrieb wird das strangförmige Material, beispielsweise ein überzogener oder blanker Draht,ohne Schlupf zwischen dem Rad . Io und dem Riemen 19 der stationär angeordneten Führung 25 zugeführt. Es verläßt dabei das Rad Io in tangentialer Richtung. Schließlich wird es unter Zentrifugalwirkung und dem durch den Vorschub erzeugten Schwung aus der Ablegevorrichtung 18 ausgestoßen, um in den Aufnahmebehälter 3o zu fallen, und zwar mit oder ohne Berührung der inneren Wand des Umlenkringes 28. Aufgrund der Drehung der Ablagevorrichtung fällt der Draht spulenfö'rmig in den Aufnahmebehälter 3o, wobei die Spulenform frei erzeugt wird im Gegensatz zu früher, wo sie zwangsläufig durch umlaufende Führungsmittel erzeugt werfen mußte.

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Sofern ein Umlenk- oder Aufschlagring 28 vorgesehen wird, ist dieser mit einer inneren Schräge von etwa 5° gegen die Vertikale ausgebildet, jedoch kann dieses Merkmal je nach Anforderungen variiert werden. Auch die Krümmung und der Biegewinkel der Ablegevorrichtung l8 können von denen der gezeigten Ausführungsform abweichen.

Außer der gezeigten Vorschubvorriehtung^bestehend aus einem Riemen und einem Rad, können auch andere Vorrichtungen Anwendung finden, wie beispielsweise ein sogenanntes Gleit- | spill ("fleeter" capstan), das so angeordnet wird, daß es das strangförmige Material axial dem Aufnahmeende der Ablegevorrichtung 18 zuführt. ■

Es wurde gefunden, daß ein mit Polyäthylen überzogener elektrischer Leitungsdraht von etwa o,9 mm Durchmesser mit einer Kupferseele von etwa o,5 mm Durchmesser mit einer Lineargeschwindigkeit in der Größenordnung von 21oo m/min, zu einem Pack aufgespult werden konnte. Im Gegensatz dazu lag bisher die erreichbare Maximalgeschwindigkeit bei etwa 12oo m/min. .

Für manche Anwendungsfälle kann es von Vorteil sein, einen Zufluß von Strömungsmedium an der Drahtführung vorzusehen, so daß der Draht in der Führung unter Spannung

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4ο

gehalten werden kann. Hierzu wird nach der Erfindung die in Fig. 3 gezeigte Ausfuhrungsform verwendet, bei der die Befestigung des Rohres 25 aus einzelnen¹ Abschnitten besteht. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, weist die Befestigung 36 eine äußere Kappe 37 und einen inneren Kern 38 auf, in dem drei konvergente Düsen 39 in gleichem Abstand zueinander ausgebildet sind. Die Düsen führen in eine Bohrung 4o des Kerns 38 und stid in Richtung des Drahtvorschubes unter einem Winkel von etwa 30° gegen die Kernachs© geneigt. Wenn die ^ Vorrichtung Anwendung findet für isolierten elektrischen Leitungsdraht, wie etwa Draht mit einem Überzug aus Polyäthylen, dessen Isolierung anschließend unter Wasser getestet wird, kann den Düsen 39 e\weder Luft oder Wasser zugeführt werden. Das obere Ende des inneren Kerns38 ist dünner als der übrige Kern ausgebildet, so daß am oberen Ende der Düsen 39 eine ringförmige Kammer 41 gebildet wird. Die äußere Kappe 37 ist so ausgebildet, daß diesem Ringraum das entsprechende Strömungsmedium zugeführt werden kann. Wie weiterhin aus Fig. 3 hervorgeht, wird das Rohr 25 mit seiner Befestigung^ 3° am Ende eines Arms 42 gehalten, der im Abstand zu seinen Enden in einer Halterung 43 schwenkbar gelagert ist. Am freien Ende des Arms 42 ist ein Mikroschalter 44 angeordnet, der elektrisch mit dem Hauptantrieb der Vorrichtung in Verbindung steht. Für den Fall, daß ein Draht nicht in die Bohrung des Rohres 25 eintritt, wird auf dieses ein Druck ausgeübt, so daß der Arm 42 zur Betätigung

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des Mikroschalters herumschwenkt. Dadurch wird die Vorrichtung zum Stillstand gebracht und es wird eine Beschädigung sowohl des Drahtes als auch der Vorschub» einrichtung vermieden.

Die Rolle 2o ist mit einem Schlitz 45 zum Durchtritt ihrer Achse 4o versehen, so daß die Lage der Rolle zum Spannen oder Lockern des Riemens 19 eingestellt werden kann. Über eine Befestigungsmutter 47 wird die Rolle 2o nach dem Einstellen in ihrer Lage arretiert. |

Wird die Vorrichtung für relativ feines strangförmiges Material, wie Draht mit einem Durchmesser von etwa o,5 mm und darunter und entsprechend geringer Steifigkeit verwendet, so kann sich der Draht im Rohr 25 verheddern und verfilzen. Diese Gefahr besteht insbesondere beim Anlaufen der Vorrichtung, bevor der Draht durch die Drehung der Ablegevorrichtung 18 von der Zentrifugalwirkung gespannt wird. Wird jedoch den Düsen 39 ein Strömungsmedium unter Druck zugeführt, so entsteht am Eintrittsende des Rohres "

ein Teilvakuum. Außerdem wird der Draht durch Reibkräfte vorgespannt. Das gasförmige oder flüssige Strömungsmedium wirkt als Strömungslagerung und hält den Draht in der Mitte des Rohres oder sorgt mindestens dafür, daß der Draht die Innenwand des Rohres nicht direkt berührt. Die Tätigkeit

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der Düsen kann unter bestimmten Voraussetzungen nach dem Anlaufen der Vorrichtung unterbrochen ader mindestens gedrosselt werden. Jedoch sollte sie vorteilhafterweise beim Stillsetzen der Vorrichtung wieder aufgenommen werden, um ein Verheddern des Drahtes während der Verzögerung der Ablegevorrichtung 18 zu verhindern.

Die Düsen 39 können auch dann in Tätigkeit gesetzt werden, wenn während des Aufwickeins eine Kühlwirkung h ausgeübt, ein Schmiermittel zugesetzt oder ein anderer derartiger Vorgang durchgeführt werden soll.

Um dafür zu sorgen, daß der Aufnahmebehälter ausgewechselt werden kann, ohne die Maschine stillzusetzen, was erforderlich sein kann, wenn der Draht nicht abgeschnitten werden soll, ist eine Vorrichtung vorgesehen, die den gewickelten Draht speichert, während der volle Behälter durch einen leeren ersetzt wird. Diese Vorrichtung ist in Fig. 1 gezeigt und weist eine Anzahl von Armen ™ 5o auf, die an vom Maschinenrahmen 29 getragenen Achsen befestigt sind. Die Arme 5o sind so angeordnet, daß sie in der Ruhelage nicht im Wege der Drahtwindungen liegen, die in dem Raum zwischen der Ablegevorrichtung 18 und dem Aufnahmebehälter J5o ausgeformt wenden und durch diesen Raum fallen. Soll jedoch der Aufnahmebehälter Jo entfernt werden, so schwenkt man die Arme 5o derart, daß sie

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sämtlichst gegen die Drehachse der Ablegevorrichtung 18 gerichtet sind. Dadurch bildet sich ein Ablagegerüst, auf dem sich die Drahtwindungen ansammeln können, während der volle Behälter j5o gegen einen leeren Behälter ausgewechselt wird. Dabei verhindert die Glocke 27, daß sieh die Windungen in der Mitte des Stapels verheddern, wenn sie sich auf die Arme 5o auflegen. Damit sich die Arme 5o gemeinsam bewegen können, sind ihre Achsen 51 mit Rollen 52 versehen, um die ein nicht gezeigter Riemen läuft. Eine Bewegung einer einzigen Rolle bringt dann eine Bewegung samt- (f lieher anderen Rollen mit sich und bewirkt, daß sich die Arme entweder in ihre^ Arbeitsstellung bewegen oder in ihre Ruhelage zurückkehren. Der Ring 28 verhindert es, daß die Drahtwicklungen von den Armen 5o herabfallen, wenn ein Stapel aufgebaut wird.

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Claims (12)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Wickeln von strangförmigem Material, dadurch gekennzeichnet, daß das strangförrnige Material ohne Schlupf einer angetriebenen umlaufenden Führung zugeleitet wird, die das Material unter Zentrifugalwirkung in die erforderliche Spulenform wirft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Führung Strömungsmedium zugeleitet wird, das das Material beim Verlassen der Führung unter Spannung hält.

3>. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 2, gekennzeichnet durch eine Vorschubeinrichtung zur Abgabe des Bandförmigen Materials mit vorbestimmter Lineargeschwindigkeit,durch eine Ablegevorrichtung mit einem Rohr, das das bandförmige Material tangential von der Vorschubeinrichtung aufnimmt und dessen Abgabeende so gebogen ist, daß es das bandförmige Material unter Zentrifugalwirkung abwirft, und durch Antriebsmittel

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für die Ablegevorrichtung, um das bandförmige Material beim Austritt aus der Ablegevorrichtung in Windungen zu legen, mit denen es frei in einen Aufnahmebehälter fallen kann.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3* gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die den Aufnahmebehälter derart in Relativdrehung versetzt/ daß die Windungen rosettenförmig abgelegt werden.

5· Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtung, die das strangförmige Material der Führung zuleitet, ein Rad mit einem Riemen, der über einen Teil des Radumfanges läuft, aufweist, wobei Rad und Riemen das strangförmige Material, das zwischen ihnen hindurchläuft, ergreifen und in ein Führungsrohr gleiten, das tangential zum Rad und zwischen diesem und dem Riemen angeordnet ist.

ö. Vorrichtung nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, daß die Ablegevorrichtung unterhalb der Führung drehbar und mit dieser axial fluchtend angeordnet ist und daß diametral gegenüber der Ablegevorrichtung ein auswuchtendes Ausgleichsrohr vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ablegevorrichtung und dem Ausgleichsrohr ein glockenförmiger Teil angeordnet ist.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeich net durch eine Vorrichtung, die der Führung einen Strahl von Strömungsmedium zuleitet, um den Vorschub des strangförmigen Materials zu unterstützen und das strangförmige Material beim Austritt aus der Führung unter Spannung zu halten.

9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η * zeichnet, daß an der Ablegevorrichtung und zwischen dieser und der Vorschubeinrichtung für das strangförmige Material ein Führungsrohr mit einer Halterung vorgesehen ist, die einen inneren Kern mit winklig angeordneten Düsen und eine äußere Kappe aufweist, zwischen denen ein von außen mit Strömungsmedium versorgbarer Ringraum liegt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 9* dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrohr von einem schwenkbaren Element gehalten wird, das sich bei falscher

" Förderung des strangförmigen Materials bewegen und die Vorrichtung zum Stillstand bringen kann.

11. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η zeichnet, daß unterhalb der Ablegevorrichtung eine Auflage für das strangförmige Material vorgesehen ist, die aus einer Mehrzahl bewegbarer Arme besteht, wobei die Arme

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In einer Lage ein Auflagegerüst zum Tragen der Windungen des strangförmigen Materials bilden und in einer anderen Lage das freie Herabfallen der Windungen in einen Aufnahmebehälter gestatten.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme an zur Bewegung der Arme drehbaren Achsen sitzen und daß Mittel vorgesehen sind, um alle Achsen zur Bewegung der Arme gleichzeitig zu drehen und damit die Möglichkeit zu schaffen, daß, wenn f

letztere in der Stellung sind, in der sie ein Aufnahmegerüst bilden, Windungen gehalten werden können, während ein voller Aufnahmebehälter gegen einen leeren Behälter ausgetauscht wird.

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