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Die
Erfindung betrifft eine Wickelvorrichtung, insbesondere für die Abdichtung
von Gewinden mit bandförmigem
Material nach Anspruch 1.
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Nach
dem Stand der Technik werden Gewinde zu Abdichtungszwecken mit bandförmigem Material,
wie beispielsweise Polytetraflourethylen(PTFE)-Band als Dicht- und
Gleitmaterial manuell umwickelt. Es sind auch Wickelvorrichtungen
bekannt, bei denen das zu umwickelnde Gewinde zwischen drei Spulen
gehalten, mittels einer automatischen Bandaufnahme mit dem PTFE-Band
belegt und umwickelt wird. Die manuelle Umwicklung ist sehr zeitaufwendig,
da mit sehr großer
Genauigkeit gearbeitet werden muß.
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Ungleichmäßigkeiten
in der Wicklung durch subjektive Einflüsse und damit verbundene Undichtigkeiten
und Gewindeschäden
können
nicht ausreichend verhindert werden. Bei der automatischen Wickelvorrichtung
kann zwar schneller aufgewickelt werden, jedoch kann die Arbeitsweise
dieser Vorrichtungen nicht den wechselnden Anforderungen, die verschiedene
Gewindeformen, welche ihrerseits verschiedene Erfordernisse an die
Belegung mit Dichtmaterial erfüllen
müssen,
angepaßt
werden. Dies führt
dazu, daß insbesondere
bei konischen Gewinden, die bei Flaschenventilen oftmals extremen
Anforderungen an Dichtigkeit gegenüber toxischen oder chemisch
aggressiven Gasen gerecht werden müssen, entweder keine ausreichende
Windungszahl durch Bandmaterial belegt ist oder daß das Bandmaterial
das vordere Gewindeende nicht überlappt,
da die erste und zweite Gewindeführung
nicht umwickelt ist, so daß beim
Aufschrauben der Flaschenventilgewinde auf die Anschlußstelle
eine Metall-Metallberührung
gegeben ist, wodurch eine gute Abdichtung verhindert wird oder eine
Zerstörung
der Gewindepartner durch mechanisches Zerfressen entsteht. Durch
die Halterung des zu umwickelnden Gewindes mittels dreier um das
Gewinde angeordneter Relief ist das Gewinde nicht stabil positioniert,
wodurch, bedingt durch Präzessionsbewegungen
des Gewindes in dieser Führung,
unregelmäßige Wicklungen
mit sich gegeneinander verschiebenden Wickelhöhen der einzelnen Wicklungslagen
entstehen. Die erste Gewindeführung
bleibt bei der Verwendung derartiger Wickelmaschinen frei. Da derartige
Vorrichtungen meist mit fertigen Kassetten mit Bandmaterial arbeiten,
kann nicht jede Bandbreite und jedes Dichtmaterial zur Anwendung
kommen, was zu zu geringer Wicklungsbreite und der Anwendbarkeit
von einer begrenzten Anzahl von Materialien führt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Wickelvorrichtung
zu schaffen, mit der gegenüber
der manuellen Wickeltechnik Zeit gespart wird und gegenüber den
automatischen Wickelvorrichtungen eine bessere Anpassung an die
technischen Notwendigkeiten der Art der Belegung in Abhängigkeit
von Materialpaarung und Gewindeform bei der Wicklung gewährleistet
ist. Es soll eine ausreichende Anzahl von Gewindegängen umwickelt werden
und das konische Ende des Gewindes derart durch Wickelmaterial überlappt
sein, daß in
Verbindung mit der Elastizität
des Bandmaterials eine leicht anliegende Schicht des Bandmaterials
auf der Endfläche
des Gewindekonus aufgetragen wird. Die Wickelvorrichtung soll dabei
derart ausgestaltet sein, daß jedes
Wickelmaterial unabhängig
von dessen Bandbreite eingesetzt werden kann.
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Erfindungemäß ist die
Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1
gelöst.
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Mit
der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung
ist es nunmehr möglich,
insbesondere konische Gewinde unter sehr hoher Zeitersparnis und
kostengünstig
zu wickeln, wobei den jeweils wechselnden Anforderungen an die Erfordernisse
für verschiedene Wickelaufgaben
bei unterschiedlichen Gewinden, die beispielsweise mehr Wicklungslagen
sowie eine größere Wicklungshöhe benötigen, gerecht
geworden werden kann. Hierbei wird den Anforderungen bei unterschiedlichen
Materialien von Gewinden und Gegengewinden sowie den Eigenschaften
der verschiedenen Abdichtmaterialien Rechnung getragen. Insbesondere
an den konisch zulaufenden Enden der Gewinde ist eine definierte
Belegung mit Abdichtmaterial möglich,
wie sie nur bei der manuellen Belegung gezielt erreicht werden kann.
Die Gleichmäßigkeit
und Wicklungsbreite sind reproduzierbar.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
Zeichnungen zeigen eine erfindungemäße Wickelvorrichtung in schematischer
Form.
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Es
zeigt:
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1:
Eine Aufsicht auf den Träger
für das Gewinde
und für
eine Spule mit Bandmaterial.
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2:
Einen Querschnitt des Trägers,
auf welchem das Gewinde und die Spule mit Bandmaterial an gebracht
sind.
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1 zeigt
einen Träger 1,
der als Teller ausgebildet ist und in dessen Zentrum ein Dorn 2 zur Aufnahme
eines Gewindes 3, welches in 1 nicht dargestellt
ist, angeordnet ist. In der Randzone des Trägers 1 befindet sich
eine Halterung 4 für
die Aufnahme einer Spule 5, für das Bandmaterial 6,
welches über
eine Führung 7 auf
das Gewinde 3 gewickelt wird. In geringem Abstand zum Zentrum
des Trägers 1 befindet
sich eine Andruckvorrichtung 8, die als Andruckelement
ein Gewinde 9 aufweist, welches sowohl in seiner Gewindeführung als
auch in seiner Ausrichtung gegenläufig zum Gewinde 3 ausgeführt bzw.
angebracht ist. Als kraftübertragendes Element
für die
Andruckvorrichtung 8 ist an dem Träger 1 ein Pneumatikzylinder 10 als
Umlenkhebel angebracht. Die Pfeile geben die jeweiligen Rotationsrichtungen
von der Spule 5, dem Gewinde 9 und dem Träger 1 an,
wobei das Gewinde 3 feststeht.
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In 2 sind
den gleichen Vorrichtungsmerkmalen dieselben Bezugszeichen zugeordnet.
In ihr ist zu erkennen, daß die
Achse 11 des Gewindes 3 und die Achse 12 des
Gewindes 9 parallel verlaufen und die Gewinde in ihrer
Ausrichtung entgegengerichtet angeordnet sind. Der Dorn 2 ist
in ein Futter 13 eingebettet. Die Halterung 4 ist
durch den Träger 1 nach
hinten fortgeführt
und entlang ihrer Achse 14 mit einer Feder 15 umgeben,
welche mit einer Gegenverschraubung 16 eine Veränderung
des Abstandes senkrecht zum Träger 1 ermöglicht.
Die Spule 5 ist durch einen Verschluß 17, welcher an der
Halterung 4 angebracht ist gegen Herunterfallen gesichert. An
der hinteren Fortführung
der Halterung 4 sind stufenlos einstellbare Bremsbacken 18 einer
Reibungsbremse angeordnet.
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Bei
Betrieb wird ein für
das Gewinde 3 passender Dorn 2 in das Futter 13 eingeführt und
das Gewinde 3 auf den Dorn 2 aufgesteckt, welcher
seinerseits je nach Größe des Gewindes 3 ausgewechselt
und somit angepaßt
werden kann. Hierbei befindet sich das Gewinde 3 je nach
seiner individuellen Ausgestaltung in unterschiedlichem Abstand
zum Träger 1,
welcher als Teller ausgebildet und vorzugsweise vertikal ausgerichtet
ist.
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Dann
wird das sich auf einer Rolle befindliche Bandmaterial 6 auf
die Halterung 4 gegeben. Durch die Ausgestaltung der Halterung 4 kann
jede beliebige Rolle mit Bandmaterial 6 unterschiedlicher und
frei wählbarer
Breite eingesetzt werden. Die Rolle wird gegen Herunterfallen mit
dem Verschluß 17 fixiert.
Mit der Gegenverschraubung 16 kann nun die Spule 5 mit
dem Bandmaterial 6 mittels der Feder 15 so genau
im Abstand zum Teller positioniert werden, daß das Bandmaterial 6 beim
Auflegen auf das Gewinde 3 exakt in die gewünschte Position
kommt. Hierbei ist insbesondere gewünscht, daß das Bandmaterial 6 ca.
1–2 mm über den
Rand des Gewindekonus übersteht.
Das Auflegen des Bandmaterials 6 erfolgt daher manuell,
da somit eine Kontrolle durch den Anwender möglich ist. Vorteilhafterweise
kann hierbei Erfordernissen, die bei verschiedenen Gewinden erfahrungsgemäß erfüllt sein
müssen
und die für verschiedene
Gewindeformen und Dichtzwecken sehr unterschiedlich sein können reproduzierbar Rechnung
getragen werden. So können
bei verschiedenen Abdichtungsproblemen unterschiedliche Anforderungen
an die Anzahl der Millimeter, die das Bandmaterial 6 über den
Gewindekonus herüberragt bestehen.
Durch ein Moosgummi, das am konischen Ende des Gewindes 9 angebracht
ist, wird das am Gewinde 3 überstehende Bandmaterial 6 umgelenkt, so
daß es
auf der Konusfläche
aufliegt. In Abhängigkeit
von der Oberflächeneigenschaft
des Gewindematerials kann durch das manuelle Anlegen eine individuelle
Zugspannung auf das Bandmaterial 6 gegeben werden, so daß ein unterschiedliches
Anhaften der ersten Schicht des Bandmaterials 6 ermöglicht wird.
Nach dem Anlegen des Bandmaterials 6 und einmaligem manuellem
Umdrehen, wird die Andruckvorrichtung 8 durch die Betätigung eines
Fußschalters
an das Gewinde 3 geführt.
Das Gewinde 9 ist in Bezug auf seinen konischen Verlauf
dem Gewinde 3 entgegengerichtet. Hat das Gewinde 3 ein Rechtsgewinde,
so wird als Gewinde 9 ein Linksgewinde eingesetzt. Bei
der Wicklung von Linksgewinden kann das Gewinde 9 gegen
ein Rechtsgewinde ausgetauscht werden. Durch die Betätigung eines weiteren
Fußschalters
wird ein drehzahlgeregelter Motor in Bewegung gesetzt, der das sich
auf dem Dorn 2 befindliche Gewinde 3 um seine
Achse 11 in Rotation versetzt. Hierbei kann sowohl die
Drehgeschwindigkeit als auch die Anzahl der Umdrehungen durch entsprechende
Einstellung einer Anzahl von Wicklungslagen an einer Regelung vorgegeben
werden. Während
des Wickelvorganges wird das Bandmaterial 6 durch das Gewinde 9 in
einen fließfähigen Zustand
gebracht und genau in die Gewindegänge des Gewinde 3 eingepaßt. Das
Andrücken
der Andruckvorrichtung 8 erfolgt über den Pneumatikzylinder 10,
welcher über
eine Druckluftleitung betrieben wird, die über die als Hohlwelle ausgebildete
Achse 11 verlegt ist. Die Ausbildung der Achse 11 als
Hohlwelle, ermöglicht
auch das Wickeln von Ventilkonen mit Steigrohren, welche in die
Hohlwelle eingeführt werden.
Hierbei wird das Steigrohr unter Verwendung eines geeigneten Dorns 2,
durch das Futter 13 in die Hohlwelle eingebracht. Beim
Wickelvorgang wird das sich auf der Spule 5 befindliche
Bandmaterial 6 durch die Betätigung der Bremsbacken 18 auf Zugspannung
gehalten. Bei Beginn des Wickelvorganges, der beispielsweise mit
einer Geschwindigkeit von 2 oder 3 Umdrehungen pro Sekunde durchgeführt werden
kann, befinden sich die Halterung 4 und das Gewinde 3 vorzugsweise
in einer parallel zum Boden verlaufenden Ebene, wobei das Bandmaterial 6 oberhalb
des Gewindes 3 geführt
wird. Durch Einsatz eines Umdrehungszählers und einer Lichtschranke,
welche in der Zeichnung nicht dargestellt sind, ist es nun möglich, über ein
Signal, welches von der Lichtschranke ausgelöst wird, den Motor in einer
Winkelposition des Tellers abzuschalten, in der die verbleibende
Rotationsenergie in Verbindung mit der Reibungskraft, die die Hohlwelle
erfährt so
groß ist,
daß die
Endposition der Spule 5 mit deren Ausgangsposition identisch
ist. Durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Schere, die
an dem Teller angebracht ist und welche über eine pneumatische Steuerung,
die ebenfalls über
die Hohlwelle geführt
wird, betätigt
werden kann, kann das Bandmaterial 6 abgetrennt werden.
Durch die vertikale Aus richtung des Tellers fällt das Bandmaterial 6 nach dem
Abschneiden nicht vom Gewinde 3, sondern liegt auf ihm
auf. Das durch die Schnittstelle verbleibende Restmaterial an überstehendem
Band kann nochmals manuell um das Gewinde gelegt und mittels der
Andruckvorrichtung 8 angedrückt werden. Anschließend wird
die Andruckvorrichtung 8 über den Pneumatikzylinder 10 aus
dem Wickelbereich entfernt und das Gewinde 3 kann entnommen
werden.
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In
der Regel verlaufen die Achsen 11 und 14 parallel
und das Gewinde 3 wird mehrlagig umwickelt, wobei die Wicklungen
exakt übereinander
zur Deckung kommen. Durch ein leichtes Anwinkeln der Achse 14 in
Richtung der Achse 11 in Verbindung mit einer zeitlichen Änderung
der relativen Abstände
der Halterung 4 mit der Spule 5 und des Gewindes 3 von dem
Teller kann eine Wicklung erfolgen, welche zu einer spiralförmigen Anordnung
des aufzuwickelnden Bandmaterials 6 führt. Die Bewegung kann dabei
einmalig vom flachen Konusende des Gewindes 3 bis zum oberen
Gewindeansatz oder in einer Hin- und Herbewegung erfolgen. Diese
Abläufe
können
sowohl durch ein Getriebe, als auch über eine pneumatische Steuerung
erfolgen.
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Die
erfindungsgemäße Wickelmaschine
arbeitet nach dem Prinzip des Riementriebes. So ist jede Anordnung
denkbar, welche dieses Prinzip verkörpert. So besteht beispielsweise
die alternative Möglichkeit,
daß der
Teller statisch angeordnet ist und das Gewinde 3 in der
Mitte des Tellers rotiert. In einer weniger bevorzugten Ausführungsform
kann die Halterung 4 mit der Spule 5 im Zentrum
des Tellers und das Gewinde 3 an der Randzone angebracht sein.
In diesem Fall steht die Spule 5 still und das Gewinde 3 hat
zu dem Umlauf um die Spule 5 eine zusätzliche Rotationsbewegung um
seine eigene Achse. Die Bewegungsabläufe können dabei durch ein Getriebe
gesteuert sein. Anstelle des Dorns 2 kann auch ein Bajonettverschluß oder eine
Schnellkupplung treten, welche das Gewinde 3 aufnehmen.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
können
wahlweise alle Spulen 5 verschiedener Breite und beliebiger
Bandlänge
eingesetzt werden, so daß der
Verbraucher nicht mehr auf fertige Kassetten mit Bandmaterial 6 angewiesen
ist. Hierdurch ist eine hohe Flexibilität in der Anwendung gegeben.
So können auch
andere Wicklungsaufgaben, wie beispielsweise das Zusammenfügen von
verschiedenen Rohrabschnitten zu einer Leitung mittels Klebeband
gelöst und
andere Körper,
wie Fittings und Verschlußstopfen
gewickelt werden. Es ist auch ein Aufwickeln von Kabeln möglich. Die
Wahl der Materialien und Gebinde ist frei und vielfältig wählbar. Die
vorzugsweise halbautomatisch arbeitende Wickelvorrichtung, bei der
selbstverständlich
auch das Auflegen des Bandmaterials 6 durch eine Bandeinlegevorrichtung
automatisiert werden kann, kann entsprechend ihrer flexibel austauschbaren
Elemente Halterung 4 Gewinde 9 und Dorn 2 auf
die entsprechende Belegungstechnik eingerichtet werden. Die Hohlwelle
ermöglicht auch
das Belegen von stabförmigen,
längeren
Bauteilen, die zusätzlich
achsial bewegt werden können. Es
ist auch ein Wickeln, zum Beispiel ein Zusammenfassen von mehreren
länglichen
Bauteilen beliebiger Länge,
zum Beispiel von Kabeln möglich. Durch
die Halterung des Gewindes 3 mittels eines Dorns 2 im Zentrum
des Tellers, rotieren insbesondere konische Gewinde sehr ruhig und
können
somit mit hoher Präzision
sehr gleichmäßig gewickelt
werden, da diese Anordnung sehr stabil ist.
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Eine
exakte Positionierung und Führung
des Bandmaterials 6 auf dem Gewinde 3 ist somit
möglich.
Mit der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung kann
die Wickelzeit auf mindestens 1/3 gesenkt werden. Die Wickelgeschwindigkeit
kann dabei variabel eingestellt werden. Mit der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung
kann jedes preiswerte, handelsüblich konfektioniertes
Material beliebiger Bandlänge
unabhängig
vom Hersteller verwendet werden.