DE19856815A1

DE19856815A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Umflechten von Kabeln, Kabeladern und Schläuchen.

Info

Publication number: DE19856815A1
Application number: DE19856815A
Authority: DE
Inventors: Frank Rattay; Wolfgang Kuenzel; Thomas Kutscher
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Corning Research and Development Corp
Priority date: 1998-12-09
Filing date: 1998-12-09
Publication date: 2000-06-15
Also published as: US6688141B1; WO2000034561A1; JP2002531725A; EP1137834A1

Abstract

Verfahren zur Umflechtung von Kabeln, Schläuchen oder ähnlichen Werkstücken mit einer aus mehreren textilen, metallischen oder ähnlichem Flechtadern bestehenden Flechtaderkette, wobei die Flechtaderkette unter Verwendung von mehreren die Flechtadern manipulierenden Greifelemente erzeugt wird, wobei diese derart gesteuert sind, daß stets ein Greifelement das Flechtadermaterial des vor ihm plazierten Greifelements übernimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umflechtung von Kabeln, einzelnen Kabeladern, Schläuchen oder ahnlichen langgestreckten Werkstücken mit mehreren Halteele menten, wie durch den Oberbegriff des Patentanspruches 1 be schrieben.

Zum Zweck der Umflechtung von Kabeln, Kabeladern, Schläuchen oder ahnlichen Werkstücken ist es bekannt, Maschinen und Vor richtungen einzusetzen, die metallische Drahte, textile Fäden oder vergleichbare Materialien, im folgenden Flechtadern bzw. Halteelemente genannt, um die zu umflechtenden Werkstücke wickeln, mit dem Ziel, ihre mechanischen oder physikalischen Eigenschaften wie beispielsweise Festigkeit, Verschleißgüte oder elektromagnetische Abschirmung zu verbessern. Dabei wer den die einzelnen Flechtadern so um den zu umflechtenden Ge genstand geführt, daß nach fertiggestellter Umflechtung jede Flechtader für sich spiralförmig um den umflochtenen Gegen stand liegt.

Um eine sichere Funktion der so gebildeten Umflechtung zu ge währleisten, sind dabei in der Regel mindestens zwei Flechtadern vorgesehen, wobei die Steigungsrichtung der durch die Flechtadern gebildeten Spirallinien im Allgemeinen gegen läufig ist.

Ein Beispiel für eine nach diesem Verfahren arbeitende Vor richtung ist in DE 31 13 528 B1 beschrieben.

Bei besonderen Anwendungsfällen, wie etwa bei der elektroma gnetischen Abschirmung von energieführenden Kabelseelen, wird eine Vielzahl von Flechtadern verwendet, wobei die jeweilige Steigung der Spirallinien so dimensioniert ist, daß die Ge samtheit der Flechtadern die Mantelfläche des zu umflechten den Kabels vollständig bedeckt.

Die nach dem Prinzip spiralförmig um das Werkstück herum auf gebrachter Flechtadern ausgeführten bekannten Verfahren ar beiten im wesentlichen in der Weise, daß das zu umflechtende Werkstück geradlinig am Ort der Umflechtung vorbeigezogen wird und die die Umflechtung bildenden Flechtadern um das zu umflechtende Werkstück bewegt werden. Die Bewegung der Flechtadern um das zu umflechtende Werkstück erfolgt dabei im wesentlichen kreisförmig in der quer zur Abzugslängsrichtung aufgespannten Ebene.

Um vor allem bei der Verwendung einer hohen Anzahl von Flechtadern die Verflechtung der Flechtadern untereinander zu erreichen, sind komplizierte Bewegungsabläufe zu realisieren, was nur mit aufwendigen Vorrichtungen zu bewerkstelligen ist. Insbesondere haftet diesem Prinzip der Umflechtung von Ka beln, einzelnen Kabeladern, Schläuchen oder ähnlichen Werkstücken der Nachteil an, daß der gesamte Vorrat an Flechtadermaterial in einem hierfür geeignetem Speicher, z. B. auf einer Spule, zur Erzielung der spiralförmigen Umflechtung ständig um das zu umflechtende Werkstück herum mitbewegt wer den muß.

Wegen der bei dieser Bewegung entstehenden Massenkräfte ist das Volumen an mitführbarem Flechtadermaterial an physikali sche Grenzen gebunden, da eine wirtschaftlich vertretbare Ar beitsgeschwindigkeit der Maschinen und Vorrichtungen gewähr leistet sein muß. Das aus diesen Gründen begrenzte Volumen an mitführbarem Flechtadermaterial bestimmt wiederum die unun terbrochen herstellbare Länge an umflochtenem Werkstück.

Ein weiteres Verfahren zur Umflechtung langgestreckter Werk stücke mit mindestens einem Halteelement ist aus der DE 195 46 773 A1 bekannt. Die Fixierung des Halteelementes auf der Mantelfläche des Werkstückes wird dadurch erreicht, daß vom Halteelement an diskreten Stellen des Werkstückes Schlaufen gebildet werden, welche jeweils unter Erzeugung einer Halte kraft zusammengezogen werden. Dieses Verfahren bietet insbe sondere den Vorteil, daß der Vorratsspeicher für das Haltee lement ortsfest angebracht werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung aufzuzeigen, welche die Bewegungsabläufe zur Manipulierung mindestens eines solchen Halteelements in Form von Schlaufen vereinfacht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 gelöst, wobei zweckmäßige und vor teilhafte Ausführungsformen der Erfindung durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche beschrieben sind.

Dadurch ist es insbesondere ermöglicht, bei hohen Arbeitsge schwindigkeiten eine Umflechtung von Kabeln, einzelnen Kabeladern, Schläuchen oder ähnlichen Werkstücken bei einfa chen Bewegungsabläufen der die Flechtadern manipulierenden Greifelementen d. h. allgemeinen Manipulationselementen durch zuführen.

Zur Manipulierung der mindestens einen Flechtader, insbeson dere in Form von Schlaufen und zum Zusammenziehen derselben, sind in vorteilhafter Weise mehrere Greifer bzw. Greifelemen te bereitgestellt, deren Bewegungen in der Praxis einfacher zu synchronisieren sind, was geringeren mechanischen und steuerungstechnischen Aufwand erfordert.

Vorgesehen ist weiterhin ein vorteilhaftes Verfahren, gemäß welchem die Umflechtung des Werkstückes mit einer aus mehre ren textilen, metallischen und/oder ähnlichen Flechtadern be stehenden Flechtaderkette realisiert wird. Jede der Flechtadern bedeckt dabei vorzugsweise etwa denjenigen Teil des Umfanges des Werkstückes, der dem Kehrwert der Flechtaderanzahl entspricht und umschlingt bevorzugt die je weils benachbarten Flechtadern. Beispielsweise würde bei der Verwendung von drei Flechtadern jede Flechtader etwa ein Drittel des Umfanges des Werkstückes bedecken.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte Flechtader kette wird dabei insbesondere unter Verwendung von mehreren die Flechtadern manipulierenden Greifern als Manipulation selemente erzeugt. Jeder der zum Einsatz kommenden Greifer ist dabei vorzugsweise auf einer alternierend bewegten Schwingwelle befestigt.

Diese Schwingwellen sind dabei vorzugsweise derart angeord net, daß sie untereinander den gleichen Abstand aufweisen und der Abstand jeder Schwingwelle zur Mittellinie des Werkstüc kes gleich groß ist. Jeder der Greifer führt je eine Flecht ader.

Die Anzahl der Flechtadern und dementsprechend auch die An zahl der die Flechtadern manipulierenden Greifer ist variabel und kann dem jeweiligen Anwendungsfall angepaßt werden.

Das Verfahren nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung ver läuft insbesondere derart, daß sich die Spitze eines ersten Greifers durch ein Dreieck bewegt, welches von der Mantelli nie des Werkstückes, der Rückseite eines zweiten Greifers und der Flechtader, die von diesem zweiten Greifer geführt wird, gebildet wird. Dadurch wird die Flechtader des zweiten Grei fers um die Klinge des ersten Greifers gelegt. Durch die Wei terbewegung des ersten Greifers entsteht ein weiteres Drei eck, diesmal gebildet von der Mantellinie des Werkstückes, der Rückseite des ersten Greifers und der Flechtader, welche vom ersten Greifer geführt wird. Durch dieses Dreieck bewegt sich die Spitze eines dritten Greifers, wodurch die Flechtader des ersten Greifers um die Klinge des dritten Greifers gelegt wird. Dieser dritte Greifer bildet als Folge seiner Bewegung zusammen mit der von ihm geführten Flechtader und der Mantellinie des Werkstückes schließlich ein weiteres Dreieck, durch welches sich die Spitze des zweiten Greifers bewegt, wodurch die Flechtader des dritten Greifers um die Klinge des zweiten Greifers gelegt wird. Bei der Rückwärtsbe wegung der Greifer wird eine Relativstellung zum Werkstück erreicht, bei der die auf der jeweiligen Greiferklinge lie genden Flechtadern vom Greifer abgleiten und somit die Flechtader des Greifers, auf dessen Klinge sie gelegen haben, umschlingen.

Die gemäß der Erfindung vorgeschlagene Verkettung der Flecht adern gestattet in vorteilhafter Weise eine Umflechtung von Kabeln, einzelnen Kabeladern, Schläuchen oder ähnlichen Werk stücken bei sehr hohen Arbeitsgeschwindigkeiten, wobei der Vorrat an Flechtadermaterial in einem Speicher untergebracht ist, welcher vorteilhafterweise ortsfest angebracht werden kann.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung er geben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnun gen; darin zeigt:

Fig. 1 die dreidimensionale Ansicht einer das Werkstück umfassenden aus drei Flechtadern gebildeten Flecht aderkette;

Fig. 2 eine schaubildliche Ansicht des Bereiches der Ket tenbildung;

Fig. 3 die Vorderansicht einer Vorrichtung zur Erzeugung einer aus drei Flechtadern gebildeten Flechtader kette nach dem erfindungsgemäßen Verfahren;

Fig. 4a-c schaubildliche Ansichten der in Fig. 3 dargestell ten Vorrichtung im Bereich der Kettenbildung in verschiedenen Arbeitsstellungen der Greifer; und

Fig. 5 die Vorderansicht eines speziellen Greifers.

In der Fig. 1 ist eine dreidimensionale Darstellung einer aus drei Flechtadern 2, 4 und 6 gebildeten Flechtaderkette darge stellt, wobei das Werkstück, welches die Flechtaderkette um gibt, zur besseren Übersichtlichkeit nicht in die Darstellung aufgenommen wurde.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, verläuft die Flechtader bzw. das Halteelement 2 ausgehend vom ersten Umschlingungspunkt 8 der Flechtadern 2 und 4 in spiralförmiger Richtung um das Werk stück bis zum ersten Umschlingungspunkt 10 der Flechtadern 2 und 6, während die Flechtader 4, ausgehend vom ersten Um schlingungspunkt 8 der Flechtadern 2 und 4 zunächst parallel zur Mittellinie des Werkstückes zum zweiten Umschlingungs punkt 12 der Flechtadern 2 und 4 verläuft. Die Flechtader 6 verläuft ausgehend vom ersten Umschlingungspunkt 10 der Flechtadern 2 und 6 spiralförmig auf der Mantelfläche des Werkstückes zum ersten Umschlingungspunkt 14 der Flechtadern 4 und 6 und von dort parallel zur Mittellinie des Werkstückes zum zweiten Umschlingungspunkt 16 der Flechtadern 4 und 6, von dort wiederum spiralförmig auf der Mantelfläche des Werkstückes zum zweiten Umschlingungspunkt 18 der Flechtadern 2 und 6, von dort schließlich parallel zur Mittellinie des Werkstückes zum zweiten Umschlingungspunkt 10 der Flechtadern 2 und 6, während die Flechtader 2 geradlinig vom ersten Um schlingungspunkt 10 der Flechtadern 2 und 6 zum zweiten Um schlingungspunkt 18 der Flechtadern 2 und 6, von dort spiral förmig auf der Mantelfläche des Werkstückes zum zweiten Umschlingungspunkt 12 der Flechtadern 2 und 4 und von dort wiederum parallel zur Mittellinie des Werkstückes zum ersten Umschlingungspunkt 8 der Flechtadern 2 und 4 verläuft. Zu diesem ersten Umschlingungspunkt 8 der Flechtadern 2 und 4 gelangt die Flechtader 4 in spiralförmiger Richtung vom er sten Umschlingungspunkt 14 der Flechtadern 4 und 6, nachdem sie vom zweiten Umschlingungspunkt 12 der Flechtadern 2 und 4 spiralförmig zum Umschlingungspunkt 16 der Flechtadern 4 und 6 und von dort schließlich in paralleler Richtung zur Mittellinie des Werkstückes zum ersten Umschlingungspunkt 14 der Flechtadern 4 und 6 gelangt.

Fig. 2 zeigt eine schaubildliche, perspektivische Ansicht des Bereiches der Flechtaderkettenbildung. Wie ersichtlich, be wegt sich die Spitze 20 des zweiten Greifers 22 durch ein vom ersten Greifer 24, der Flechtader 2 und der Mantellinie 26 des Werkstückes 28 gebildetes Dreieck und legt damit die Flechtader 2 um seine Klinge. Die vom dritten Greifer 30 ge führte Flechtader 6 liegt während dessen um die Klinge des ersten Greifen 24, während der dritte Greifer 30 seinerseits die Flechtader 4, welche vom zweiten Greifer 22 geführt wird, auf seiner Klinge trägt. Folgt der dritte Greifer 30 seiner angegebenen momentanen Bewegungsrichtung, wie durch die Rich tungspfeile angegeben, so gleitet die Flechtader 4 von diesem ab und bildet zusammen mit der Flechtader 6, welche sie dann umschlingt, zwei Umschlingungspunkte 14 und 16. In gleicher Weise bilden die Flechtadern 2 und 4 sowie die Flechtadern 2 und 6 jeweils zwei Umschlingungspunkte pro Arbeitszyklus, nachdem die jeweiligen Greifer die Flechtadern, welche sie zuvor aufgenommen haben, wieder freigeben. Der Abstand je weils gleichartiger Umschlingungspunkte, also die Steigung der Flechtaderkette, wird dabei vom Verhältnis der Arbeits frequenz der Flechtmaschine zur Abzugsgeschwindigkeit des Werkstückes bestimmt.

Fig. 3 zeigt die Vorderansicht einer bevorzugten Ausführungs variante. In einem Gestell 32 sind drei Schwingwellen 34, 36 und 38 gelagert, an denen drei Greiferträger 40, 42 und 44 befestigt sind. Diese Greiferträger 40, 42 und 44 tragen wie derum die Greifer 22, 24 und 30. Die Lagerung der Schwingwel len 36 und 38 im Gestell 34 erfolgt derart, daß ihre Längs achsen parallel zur Längsachse des Werkstückes 28 verlaufen. In Abzugsrichtung des Werkstückes 28 ist der Greiferhalter 44 so angeordnet, daß der Greifer 15 in einer Ebene bewegt wird, welche unmittelbar hinter der Ebene liegt, in welcher sich der Greifer 22 bewegt. Diese Einstellung wird angestrebt, da mit sich die Spitze des Greifers 30 sicher durch das vom Greifer 22, der Flechtader 4 und der Mantellinie 26 des Werk stückes gebildete Dreieck bewegt und nicht mit dem Greifer 22 oder der Flechtader 4 kollidiert. Die Schwingwelle 34 ist im Gestell 32 so gelagert, daß ihre Längsachse mit der Mit tellinie des Werkstückes 28 einen spitzen Winkel bildet. Dies geschieht, damit sich der Greifer 24 in der Näher seines lin ken Totpunktes in Abzugsrichtung des Werkstückes 28 hinter dem Greifer 30 befindet, wie in Fig. 4b gezeigt, um sich an schließend durch ein vom Greifer 30, der Flechtader 6 und der Mantellinie 26 des Werkstückes 28 zu bewegen, und in der Nähe seines rechten Totpunktes in Abzugsrichtung des Werkstückes 28 vor dem Greifer 22 befindet, wie in Fig. 4a gezeigt, damit dieser, wie in Fig. 2 ersichtlich, sich durch das vom Greifer 24, der Flechtader 2 und der Mantellinie 26 des Werkstückes 28 bewegen kann.

Fig. 5 zeigt die Vorderansicht eines Greifers, welcher in ei ner zweiten bevorzugten Ausführungsvariante zum Einsatz kommt. Bei dieser bevorzugten Ausführungsvariante wird eine Umflechtung des Werkstückes ähnlich der beschriebenen Art und Weise, jedoch nur mit zwei Flechtadern durchgeführt. Dieser Greifer besitzt eine Stecherspitze 46 und führt selbst keine eigene Flechtader. Er übernimmt mit der Stecherspitze 46 zum dafür geeigneten Zeitpunkt die Flechtader des vor ihm pla zierten Greifers und führt diese übernommene Flechtader um das Werkstuck herum, um zusammen mit dieser und der Mantelli nie 26 des Werkstückes 28 ein Dreieck zu bilden, durch das sich der hinter diesem Greifer befindliche Greifer hindurch bewegt und dabei die besagte Flechtader übernimmt. Diese Ausführungsvariante weist den Vorteil auf, daß zur Herstel lung der Flechtaderkette weniger Flechtadermaterial ver braucht wird.

Vorzugsweise ist das jeweilige Greifelement etwa sichelförmig ausgebildet. Dadurch kann die jeweils gebildete Schlaufe des jeweiligen Halteelements auf dem Greifelement gespeichert, d. h. bis zum Durchfädeln des nächsten Schlaufenanfangs offen gehalten werden. Diese neue Schlaufe zieht dann die auf dem Greifelement gehaltene Schlaufe von dieser ab, wobei die Schlaufe infolge der sichelförmigen Form des Greifelements zu dessen Spitze vorgleiten und von dort abfallen kann. Auf die se Weise wird die jeweils gebildete Schlaufe durch den Durch fädelvorgang der zeitlich nachfolgenden, neuen Schlaufe in Kombination mit der Längsabzugsbewegung des zu bedeckenden langgestreckten Guts zusammengezogen und mit der neuen Schlaufe verknüpft.

Bezugszeichenliste

2

Flechtader

4

Flechtader

6

Flechtader

8

Umschlingungspunkt

10

Umschlingungspunkt

12

Umschlingungspunkt

14

Umschlingungspunkt

16

Umschlingungspunkt

18

Umschlingungspunkt

20

Greiferspitze

22

Greifer

24

Greifer

26

Mantellinie

28

Werkstück

30

Greifer

32

Gestell

34

Schwingwelle

36

Schwingwelle

38

Schwingwelle

40

Greiferträger

42

Greiferträger

44

Greiferträger

46

Stecherspitze

Claims

1. Verfahren zur Umflechtung von Kabeln, Schläuchen oder ähnlichen Werkstücken mit einer aus mehreren textilen, metallischen und/oder ähnlichem Flechtadern bestehenden Flechtaderkette, dadurch gekennzeichnet, daß die Flecht aderkette unter Verwendung von mehreren die Flechtadern manipulierenden Greifelementen (22, 24, 30) erzeugt wird, wobei diese derart gesteuert sind, daß stets ein Greifelement (22, 24, 30) das Flechtadermaterial (2, 4, 6) des vor ihm plazierten Greifelement (22, 24, 30) übernimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Spitze eines ersten Greifelements (22, 24, 30) durch ein Dreieck bewegt, welches von der Mantellinie (26) eines Werkstückes (28), der Rückseite eines zweiten Greifelements (22) und der Flechtader, die von diesem zweiten Greifelements (22) geführt wird, gebildet wird, wobei die Flechtader des zweiten Greifelements (22) um die Klinge des ersten Greifelements (24) gelegt wird und wobei durch die Weiterbewegung des ersten Greifelements (22) ein weiteres Dreieck entsteht, das von der Mantel linie (26) des Werkstückes (28), der Rückseite des er sten Greifelements (24) und der Flechtader gebildet wird, welche vom ersten Greifelement (24) geführt wird; wobei sich durch dieses Dreieck die Spitze eines dritten Greifelements (30) bewegt, wodurch die Flechtader des ersten Greifelements (24) um die Klinge des dritten Greifelements (30) gelegt wird, wodurch dieses dritte Greifelement (30) als Folge seiner Bewegung zusammen mit der von ihm geführten Flechtader und der Mantellinie (26) des Werkstückes (28) ein weiteres Dreieck bildet, durch welches sich die Spitze des zweiten Greifelements (24) bewegt, wodurch die Flechtader des dritten Greife lements (30) um die Klinge des zweiten Greifelements (22) gelegt wird; wobei bei der Rückwärtsbewegung der Greifelemente (22, 24, 30) eine Relativstellung zum Werkstück erreicht wird, bei der die auf der jeweiligen Greiferklinge liegenden Flechtadern vom Greifelement ab gleiten und somit die Flechtader des Greifelements, auf dessen Klinge sie gelegen haben, umschlingen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß jede der Flechtadern denjenigen Teil des Umfan ges des Werkstückes (28) umschlingt, der dem Kehrwert der Flechtaderanzahl entspricht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Flechtadern die jeweils benachbarten Flecht adern umschlingt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß zur Bildung einer Umflechtung mit zwei Flechtadern das vom vorhergehenden Greifelement (22, 24, 30) übernommene Flechtadermaterial durch eine an einem der das Flechtadermaterial manipulierenden Greifelement angeordneten Stecherspitze (46) an das fol gende Greifelement (22, 24, 30) übergeben wird.

6. Vorrichtung zur Herstellung einer nach den vorhergehen den Ansprüchen erzeugten Umflechtung, gekennzeichnet durch ein Gestell (32), in dem mehrere Schwingwellen (34, 36, 38) gelagert sind, an denen eine entsprechende Anzahl Greifelement (22, 24, 30) vorgesehen sind, welche so eingestellt sind, daß sich stets ein Greifelement (22, 24, 30) vor einem benachbarten Greifelement befin det und dieser benachbarte Greifelement eine Flechtader übernimmt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß drei Greifelemente (22, 24, 30) und eine entsprechende Anzahl Schwingwellen (34, 36, 38) vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung von zwei Schwingwellen (36, 38) im Gestell (32) derart ausgebildet ist, daß ihre Längsachsen paral lel zur Längsachse des Werkstückes (28) verlaufen, und die dritte Schwingwelle (34) im Gestell (32) so gelagert ist, daß ihre Längsachse mit der Mittellinie des Werk stückes (28) einen spitzen Winkel bildet.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzliches Greifelement mit einer Stecherspitze (46) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingwellen (34, 36, 38) al ternierend bewegbar ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingwellen (34, 36, 38) der art angeordnet sind, daß sie untereinander den gleichen Abstand aufweisen und der Abstand jeder Schwingwelle (34, 36, 38) zur Mittellinie des Werkstückes (28) gleich groß ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 mit 11, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Greifelement etwa si chelförmig ausgebildet ist.