DE2136269A1

DE2136269A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufwickeln von Draht

Info

Publication number: DE2136269A1
Application number: DE19712136269
Authority: DE
Inventors: Frans Harelbeke Coopman (Belgien)
Original assignee: Bekaert NV SA
Current assignee: Bekaert NV SA
Priority date: 1970-07-20
Filing date: 1971-07-20
Publication date: 1972-01-27
Also published as: US3735938A; FR2097705A5; GB1299700A; ES392935A1; BE768768A; ES419255A1

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann,. Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

<98 3921/22)

N.V. BEKAERT S.A.
B-8550-Zwevegem, Belgien

Leo Bekaert Straat 1

Verfahren und Vorrichtung zum Aufwickeln

von Draht

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufwickeln eines Drahtes mittels einer eine Treibrolle bildenden Aufwickelrolle.

Im Laufe verschiedener Herstellungsstadien von Drähten ergibt sich das Problem der Lagerung ie Hinblick auf ihre Handhabung.

Verschiedene Lösungen wurden bereits vorgeschlagen und angewandt, wie das Aufwickeln auf Spulen, die Bildung von Drahtringen oder Rollen geringer Abmessungen, die von Hand

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transportiert werden können und das Aufwickeln auf Haspeln, die besondere mechanische Transporteinrichtungen erfordern·

Der technische Fortschritt erfordert eine Erhöhung der Produktivität und so wurde stets versucht, einerseits die Produktionsgeschwindigkeit und damit die Wickelgeschwindigkeit und andererseits das Gewicht und die Kompaktheit der gelagerten Einheit zu erhöhen, die innerhalb eines Betriebes in einem einzigen Block transportiert werden muss.

Für das Aufwickeln von Drähten auf Spulen sind bereits Vorrichtungen bekannt, nämlich eine erste Vorrichtung mit einem Zieheisen, das sich um eine feste Aufwickelrolle mit horizontaler Achse dreht, und eine zweite Vorrichtung, mit einer aufgehängten Aufwickelrolle, die sich um eine vertikale Achse dreht und bei der die gebildeten Windungen aufgrund ihres Gewichts auf einer Haspel nach unten fallen«

Die Vorrichtungen der zweiten Art werden im allgemeinen vorgezogen, da der Draht während seiner Herstellung nicht verdreht wird. In diesem Fall wird die Haspel um ihre Achse gedreht und ihre Drehbewegung wird mit der der Aufwickelrolle synchronisiert.

Die bekannten Vorrichtungen der zweiten Art haben jedoch den Nachteil einer geringen Wickelgeschwindigkeit. Bei erhöhten Geschwindigkeiten entfernen sich die gewickelten Windungen mehr und mehr von der Aufwikelrolle unter der Wirkung der Zentrifugalkraft und fallen ungeordnet

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wieder auf die Haspel. Ausserden führen sie zu einer Unwucht in der Vorrichtung und zu einem sehr störenden Geräusch in der Fabrik. Letzterer Nachteil kann teil» weise durch eine im Inneren der Haspel verschiebbare Scheibe beseitigt werden, wobei die durch die Aufwickelrolle gebildeten Windungen auf radiale Arme der Scheibe fallen, die die Haspel durchqueren, die zu diesem Zweck mit Längsschlitzen versehen ist, und die so die Windungen in einer geeigneten Höhe über dem Boden aufnehmen können. Diese Lösung ist zur Herstellung einer kompakten Rolle grosser Abmessungen und für Produktionen mit hoher Geschwindigkeit in der Grössenordnung von z.B. 600 m/min für Stahldrähte dennoch nicht zufriedenstellend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung mit einer aufgehängten Aufwickelrolle und einer Haspel zu schaffen, durch die die zuvor erwähnten Nachteile beseitigt werden und es ermöglicht wird, Metalldrähte mit hoher Geschwindigkeit und in grossen, kompakten Einheiten mit einem Gewicht von z.B. etwa 2000 kg auf Haspeln zu wickeln.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäss der Erfindung dadurch, dass der Draht kontinuierlich auf die Aufwickelrolle spiralförmig gewickelt wird, und dass während des Aufwickeins die gewickelten Windungen mit einem axialen Druck aneinander gehalten werden, dessen Grosse sich in einem begrenzten Intervall nicht ändert, um die Windungen durch gegenseitige Reibung an einer relativen Bewegung, insbesondere einer radialen Bewegung gegenüber der Aufwickelrolle mit Ausnahme einer axialen Gleitbewegung längs der Aufwickelrolle entsprechend den neu aufgewickelten Windungen zu hindern.

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In weiterer Ausgestaltung dieses Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die Wicklung axial zwischen einer kegeisturapfförmigen Schulter der Aufwickelrolle und einer verschiebbaren Aufnahmescheibe zusammengedrückt wird, und dass die axiale Länge der spiralförmigen Wicklung erhöht wird, indem die Scheibe allmählich abgesenkt wird, wobei man zur Steuerung der Scheibe geringe axiale Verschiebungen wenigstens eines Teils der Aufwickelrolle unter der Gegenwirkung der axialen Kompression der gewickelten Windungen und elastischer Elemente ausnützt.

Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die sich dadurch auszeichnet, dass die Aufnahmeschelbe, auf die die erzeugten Windungen fallen, von einem Steuermechanismus angetrieben wird, der auf die axiale Kompression der auf die Aufwickelrolle axial aufgewickelten Windungen anspricht, so dass sich die Scheibe allmählich nach unten bewegt, um die axiale Kompression der Windungen zwischen zwei vorbestimmten, nahe beieinanderliegenden Werten aufrechtzuerhalten.

Diese Vorrichtung kann weiter dadurch ausgestaltet werden, dass die aufgehängte Aufwickelrolle gegenüber einem Rahmen unter der Wirkung der axialen Kompression der Windungen zwischen der Aufwickelrolle und der Aufnahmescheibe und einer elastischen Rückholvorrichtung axial verschiebbar ist, und dass die Aufwickelrolle mit einem Grenzschalter zusammenwirkt, der den intermittierenden Betrieb eines Elektromotors zum axialen Antrieb der Aufnahmescheibe steuert.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis k erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Wickelvorrichtung ge-

mäss der Erfindung, wobei bestimmte Teile weggebrochen bzw. geschnitten sind,

Fig» 2 einen teilweisen Horizontalschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 eine Fig. 1 ähnliche Darstellung, jedoch nach Fertigstellung einer im Abtransport befindlichen Spule, und

Fig. h einen Vertikalschnitt des oberen Teils der Wickelvorrichtung in vergrössertem Maßstab.

Gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung anhand einer Einrichtung zum Aufwickeln eines Drahtes 1 aus Metall auf Rollen beschrieben, der aus einer Drahtziehmaschine kommt, von der nur die letzte Treibrolle 2 gezeigt ist. Ausgehend von dieser Treibrolle wird der Draht mittels Rollen 3 und k zu einer Wickelmaschine E gemäss der Erfindung geleitet, zu der der Draht gelangt, nachdem er ein Zieheisen durchquert hat, das sich in einem Zieheisenhalter 6 befindet. Das Zieheisen stellt ausser einer Verminderung des Durchmessers auch sicher, dass der Draht 1 die zum Aufwickeln in der Vorrichtung E erforderliche Spannung erhält.

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Die Vorrichtung E besteht aus einem oberen Teil I, der die Wickelmaschine bildet, und einem unteren Aufnahmeteil II.

Der Teil I weist unter einem Gehäuse 7» das an einem Rahmen 8 befestigt ist, eine aufgehängte Aufwickelrolle 9 auf. Diese Aufwickelrolle ist aus den folgenden drei Teilen zusammengesetzt:

Der erste Teil besteht aus einer oberen Halterung 9a» die auf eine vertikale Welle 10 (Fig. 4) aufgekeilt ist, die sich mittels Kugellagern 11, 12 in einem Zylinder 13 dreht, der an dem Gehäuse 7 befestigt ist. Die Welle 10 wird durch einen oberen Plansch 14 gehalten, der auf dem unteren Lager 12, das einen Anschlag bildet, durch die Nabe 15 eines Rades 16, den inneren Laufring des Lagers 11 und ein Zwischenstück 17 aufliegt und durch einen nicht gezeigten Motor mittels einer Schraubenspindeltransmission 18 angetrieben wird, die mit einer TJmfangezahnung 19 des Rades 16 in Eingriff steht.

Der zweite Teil der Aufwickelrolle 9 besteht aus einer Scheibe 9b, die gegenüber der Halterung 9^a durch Bolzen 20 verschiebbar angeordnet und mit der Halterung 9^a durch Druckfedern 21 verbunden ist, die eine relative vertikale, axiale Verschiebung der Scheibe 9b gegenüber der Halterung 9^a ermöglichen. Die Scheibe 9b trägt an ihrem Umfang einen Plansch 22 mit einer kegeistumpfförmigen unteren Fläche 23» der eine zylindrisch-kegelstumpfförmige Fläche 24, 25 folgt.

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Der dritte Teil der Aufwickelrolle besteht aus einem kreisförmigen Zylinder 9c» der gegenüber den beiden vorhergehenden Elementen 9a» 9*> vertikal verschiebbar ist« Der Zylinder ist durch radiale Arme 26 am Ende einer axialen Stange 27 befestigt, die drehbar bei 28 an einem Hebel 29 befestigt ist, der bei 30 schwenkbar gelagert ist und durch ein Kabel 31 oder ein anderes Verbindungselement mit einer Betätigungsvorrichtung verbunden ist. Der Zylinder 9c ist durch ineinandergreifende Zähne 33 und "}h gegenüber der Scheibe 9b verschiebbar angeordnet und ist nach unten durch Zähne bzw. Vorsprünge 35 verlängert, deren Zweck später näher erläutert wird.

Der Aufnahmeteil II weist in der vertikalen X-X-Achse der Aufwickelrolle 9 ein festes Gebilde auf, das aus einer Vertiefung 36 und einem Schacht 37 besteht. An dem oberen Ende der Vertiefung 36 ermöglichen es zwei Schienen 39 zu der X-X-Achse und von dieser weg zu fahren. Auf dem Wagen ist ein Anschlag 41 in Form eines Lagers befestigt, auf dem eine lösbare Haspel 42 mit ihrer Fussflache 43 ruht. Die Haspel, die sich somit um ihre vertikale Achse drehen kann, weist eine Anzahl von z.B. vier breiten vertikalen Schlitzen 44 auf, in der-en Enden in der unteren Stellung die Zähne 35 des unteren Teils 9c der Aufwickelrolle 9 angreifen, um die Haspel synchron mit dieser Rolle zu drehen. Ausserdem können sich in den vertikalen Schlitzen 44 die radialen Arme 45 einer Aufnahmescheibe 46 verschieben, die somit ebenfalls durch die Aufwickelrolle 9 gedreht wird. Die Scheibe 46 dreht sich auf Lagern 47 am oberen Ende einer vertikalen Stützwelle 48, die sich in dem Schacht 47 unter der Wirkung einer Antriebsvorrichtung

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vertikal auf- und abwärts bewegen kann. An dieser Welle ist eine in Längsrichtung verlaufende Zahnstange 49 ausgebildet, die mit zwei Zahnrädern 50 kämmt. Diese werden durch ein elektrisches, in zwei Richtungen wirkendes Motoruntersetzungsgetriebe 51 angetrieben. Der Versorgungskreis des Antriebsmotors ist nicht dargestellt, da er in üblicher Weise mit Grenzschaltern ausgebildet ist. Bei der Abwärtsbewegung der Scheibe 46 wird der Versorgungskreis durch einen Schalter 52 (Fig. 4) gesteuert, der von dem Gehäuse 7 getragen wird und durch einen von dem Teil 9*> der Aufwickelrolle 9 getragenen Anschlag 53 fe geschlossen wird, wenn die Aufwickelrolle eine obere Stellung erreicht, und der mit einer bestimmten Verzögerung geöffnet wird, wenn der Teil 9c wieder ansteigt, wie später erläutert wird.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt» Zu Beginn eines Aufwickelvorgangs werden an der Aufwickelrolle die ersten Windungen des aufzuwickelnden Drahtes durch übliche, nicht gezeigte Mittel, κ.B. durch zu diesem Zweck vorgesehene Spannbacken provisorisch befestigt. Sobald die ersten Windungen aufgewickelt sind, wird die Haspel 42 an die Aufwickelrolle 9 mittels der Betätigungsvorrichtung 32 und des Hebels 29 angekuppelt, ψ der es ermöglicht, den Teil 9c der Aufwickelrolle abzusenken, um die Zähne 35 in die Schlitze 44 der Haspel 42 eingreifen zu lassen, während die Scheibe 46 in ihre obere, der Aufwickelrolle 9 nächste Stellung mittels des Untersetzungsgetriebes 51 gebracht wird, das die Welle 48 anhebt. Das aufgewickelte Ende des Drahtes 1 wird nun von den Spannbacken der Aufwickelrolle gelöst und an der Haspel 42 nahe deren oberem Ende befestigt.

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Die ersten Windungen gleiten längs der zylindrischkegelstumpfförmigen Fläche 24, 25 auf die Arme 45 der Scheibe 46, während die folgenden Windungen die Oberfläche der Aufwickelrolle spiralförmig umgeben» wobei jede neue obere Windung in jedem Augenblick einen Druck von oben nach unten auf die vorhergehenden Windungen ausübt, um sie auf die zylindrisch-kegelstumpfförraige Fläche des Teils 9b der Aufwickelrolle gleiten zu lassen·

Sobald die spiralförmige Wicklung die stark geneigte Fläche 23 des Flansches 22 der Aufwickelrolle erreicht und der Klemmwirkung zwischen dieser Oberfläche und der vorhergehenden Windung, bewirkt jede neue Windung folgendes:

Einerseits wird ein axialer Druck nach unten auf die gesamte spiralförmige Wicklung ausgeübt, der die Wicklung unter dem gewünschten axialen Druck zusammenhalt,

und andererseits wird ein Druck nach oben auf den Teil 9b der Aufwickelrolle entgegen der Wirkung der Federn 2lausgeübt, die fortschreitend zusammengedrückt werden»

Sobald die Federn zusammengedrückt werden, werden die gewickelten Windungen des Drahtes 1 mit einem relativ konstanten Druck gegen die untere Scheibe 46 und den Flansch 22 der Aufwickelrolle gehalten. Sobald die Federn 21 ihren maximal vorgesehenen Kompressionetfrad durch maximalen Anstieg der Aufwickelrolle 9 erreicht haben, schliess* diese den Schalter 52, der den Abstieg

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der Welle 48 und damit der Scheibe 46 auslöst, bis die Aufwickelrolle 9 unter der Wirkung der Federn 21 wieder ihre ursprüngliche untere Stellung einnimmt, denn der Schalter 52 öffnet sich erst wieder nach der vorbes timmten Verzögerung. Der Kompressionsgrad hat nunmehr seinen minimalen Wert, Die gewickelten Windungen werden somit stets zwischen der Scheibe 46 und dem Flansch 22 der Aufwickelrolle 9 zusammengedrückt.

Dieser Zyklus beginnt nun von neuem und der Vorgang dauert an, bis die Scheibe 46 ihre unterste Stellung erreicht. In diesem Moment besitzt die Haspel 42 (Fig.3) eine kompakte und vollständige Charge 54 aus Drahtwindungen. Man löst nun die Haspel 42 von der Aufwickelrolle 9» indem man den Kupplungszylinder 9c mit dem Hebel 29 (Fig. 3) anhebt und den Wagen 40 mit der vollen Haspel 42 nach rechts herausführt. Die volle Haspel wird nun durch eine neue, leere Haspel ersetzt.

Die Gegenfedern können auch durch einen Öldruckmechanismus ersetzt werden.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Aufwickeln eines Drahtes mittels einer eine Treibrolle bildenden Aufwickelrolle, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht kontinuierlich auf die Aufwickelrolle spiralförmig gewickelt wird, und dass während des Aufwickeins die gewickelten Windungen mit einem axialen Druck aneinander gehalten werden, dessen Grosse sich in einem begrenzten Intervall nicht ändert, um die Windungen durch gegenseitige Reibung an einer relativen Bewegung, insbesondere einer radialen Bewegung gegenüber der Aufwickelrolle mit Ausnahme einer axialen Gleitbewegung längs der Aufwickelrolle entsprechend den neu aufgewickelten Windungen zu hindern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung axial zwischen einer kegelstumpfförmigen Schulter der Aufwickelrolle und einer verschiebbaren Aufnahmescheibe zusammengedrückt wird, und dass die axiale Länge der spiralförmigen Wicklung erhöht wird, indem die Scheibe allmählich abgesenkt wird, wobei man zur Steuerung der Scheibe geringe axiale Verschiebungen wenigstens eines Teils der Aufwickelrolle unter der Gegenwirkung der axialen Kompression der gewickelten Windungen und elastischer Elemente ausnützt.

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3· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmescheibe (46), auf die die erzeugten Windungen fallen, von einem Steuermechanismus (48-52) angetrieben wird, der auf die axiale Kompression der auf die Aufwickelrolle (9) axial aufgewickelten Windungen anspricht, so dass sich die Scheibe (46) allmählich nach unten bewegt, umdie axiale Kom-

zwei pression der Windungen zwischen vorbestimmten, nahe beiedfcianderliegenden Werten aufrechtzuerhalten.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die aufgehängte Aufwickelrolle (9) gegenüber einem Rahmen (8) unter der Wirkung der axialen Kompression der Windungen zwischen der Aufwickelrolle (9) und der Aufnahmescheibe (46) und einer elastischen Rückholvorrichtung (21) axial verschiebbar ist, und dass die Aufwickelrolle (9) mit einem Grenzschalter (52) zusammenwirkt, der den intermittierenden Betrieb eines Elektromotors (51) zum axialen Antrieb der Aufnahmescheibe (46) steuert.

5· Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufwickelrolle (9) aufweist einen ersten Teil (9a), der mit einer Antriebswelle (10) verbunden ist, einen zweiten Teil (9b), der die eigentliche Aufwickelrolle bildet, gegenüber dem ersten Teil (9a) verschiebbar angeordnet ist, durch elastische Elemente (21) nach unten gedrückt wird und mit einem oberen Flansch (22) mit einer unteren, kegelstumpfförmigen Fläche (23) versehen ist, auf die eine zylindrisch-kegelstumpfförmige Wickelfläche (24,25) folgt,

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und einen dritten unteren Teil (9c), der gegenüber dem zweiten Teil (9b) verschiebbar ist und es ermöglicht» an die Aufwickelrolle (9a·»9b,9c) eine darunter liegende Haspel (42) anzukuppeln, die Längsschlitze (44) aufweist, in die radial Arme (45) der Aufnahmescheibe (46) eingreifen.

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