DE2431515A1

DE2431515A1 - Vorrichtung zum aufwickeln von draht auf eine spule

Info

Publication number: DE2431515A1
Application number: DE19742431515
Authority: DE
Inventors: Noel Kemel
Original assignee: Bekaert NV SA
Current assignee: Bekaert NV SA
Priority date: 1973-07-03
Filing date: 1974-07-01
Publication date: 1975-01-30
Also published as: DE2431515B2; FI203974A; FR2235743A1; ES427928A1; NL7408093A; IT1016249B; FI57575C; BR7405440D0; CS191914B2; DE7422326U; FI57575B; JPS5070256A; BE816861A; GB1440239A; FR2235743B1

Description

Patentanwälte Dfpl.-Ing. R. BEETZ Dlpl-Ing, K. LAMPRECHT

• Manchen 22, Steliwdorfetr. t·

Ϊ567-22.854P(22.855H) 1. 7. 1974

N. V. BEKAERTS. A., Zweveqem (Belgien)

Vorrichtung zum Aufwickeln von Draht auf eine Spule

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufwickeln von Draht auf eine Spule, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf eine Vorrichtung zum Aufwickeln von Draht auf eine Spule mit Geschwindigkeiten über 20 m/sec.

Die Maschinenleistung zum Ziehen von Draht und Aufwickeln des Drahtes auf eine Spule wird gegenwärtig durch die Geschwindigkeit begrenzt, mit der sich der Draht auf die Spule aufwickeln läßt. Insbesondere kann man Kupfer mit Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 50 m/sec ziehen, und es wird für die Aufwickelvorrichtung schwie-

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rig, hier mit der gleichen Geschwindigkeit zu folgen, da durch die Spule eine Unwucht und entsprechende Zentrifugalkräfte entwickelt werden. Eine solche Spule kann zwar gut ausbalanciert werden, wenn sie unbewickelt ist, doch tritt die meiste Unwucht durch den aufgewickelten Draht im Zuge des. Aufwickeins auf die Spule auf, wobei nicht gesichert werden kann, daß er in völlig ausbalancierter Weise aufgewickelt wird.

Weiter sind höhere Wickelgeschwindigkeiten hinsichtlich der Produktionsgeschwindigkeit weniger wirksam, wenn sie zu häufig unterbrochen werden müssen, um die vollen Spulen zu ersetzen, und aus diesem Grunde ist es erwünscht, den Draht auf große Spulen aufzuwickeln. Jedoch steigern sich bei größeren Abmessungen die Probleme der Unwucht und Schwingungen entsprechend. Außerdem wird es für eine so hohe Geschwindigkeit und hohe Gewichte aus Sicherheitsgründen erforderlich, die Spule mit einem schützenden Teil des festen Rahmens zu umgeben. Unter diesen Bedingungen wird die Spule beim Einbringen in die und Herausholen* aus der Vorrichtung schwierig hantierbar: einerseits läßt sie sich wegen ihres hohen Gewichts nicht länger von Hand einsetzen und ausbauen, andererseits wird der Ein- und Ausbauvorgang durch den aus Sicherheitsgründen vorgesehenen, die Spule im eingebauten Zustand wenigstens teilweise umgebenden Rahmen behindert, und schließlich muß die Spule sehr gut in der Vorrichtung befestigt werden, um mögliche Unwuchten zu vermeiden. Daher bedeutet der Wunsch nach hoher Geschwindigkeit und nach großen Spulenabmessungen einen Widerspruch zur Leichtigkeit der Handhabung der Spule.

Die Erfindung bezweckt eine solche Auslegung der Wickelvorrichtung) daß das Einsetzen und Ausbauen von schweren Spulen mit 100 kg

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und mehr Gewicht bei einer Wickelvorrichtung leicht wird, die für hohe Geschwindigkeiten von mindestens 20 m/sec, vorzugsweise in der Größenordnung von 50 m/sec und mehr eingerichtet ist und Unwuchtkräfte von 1000 kg und mehr aushält·

Es gibt einige Vorrichtungen, die gut zur Handhabung der Spulen, jedoch weniger gut zum Betrieb mit hohen Geschwindigkeiten sind. Zunächst kennt man den Typ der Wickelmaschine mit einer Antriebswelle, deren eines Ende drehbar in einem Lager montiert ist und deren anderes Ende freigelassen wird, so daß sich die Spule hier leicht montieren oder ausbauen läßt, indem man den hohlen Kern der Spule über das freie Ende der Antriebswelle streift. Bei einer solchen Vorrichtung können die Unwuchten und die Spannung des Drahtes in der Antriebswelle und besonders im Lager große Biegemomente hervorrufen, die die Vorrichtung für eine höhe Geschwindigkeit und ein hohes Spulengewicht weniger brauchbar machen.

Weiter gibt es den Typ der Wickelmaschine, bei dem die Spule zwischen zwei drehbaren Spitzen oder Zentrierungen eingeklemmt wird, die genau in je eine Öffnung im genauen Mittelpunkt der Flansche an beiden Enden der Spule passen müssen. Diese Spulen werden jedoch nicht aus Hochqualitätsstahl hergestellt, und die Öffnungen für die Spitzen oder Zentrierungen sind Beschädigungen durch schlechte Behandlung ausgesetzt, so daß das genaue Zusammenpassen mit den Zentrierungen zur Vermeidung einer Unwucht nicht für lange Zeit gesichert ist.

Schließlich ist eine alte Drahtziehmaschine bekannt (GB-PS 353 326), die eine für schwere Drahtwickel geeignete Ziehantriebsachse aufweist, wobei eine vertikale Welle mit dem unteren Ende drehbar in einem Lager

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montiert ist und der Drahtwickel über das obere Ende der vertikalen Welle abgestreift werden kann, während beim Betrieb dieses obere Ende der Welle durch einen ausschwenkbaren Arm gehalten wird. Diese besondere Vorrichtung war und ist unter dem Gesichtspunkt der Sicherheit zur leichten Handhabung der Wickel auch nicht sehr geeignet, da die Schutzhaltemuffe zusammen mit der Ziehantriebsachse rotiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Aufwickeln von Draht auf eine Spule der letztgenannten Art so weiter zuentwickeln, daß die Vorrichtung mit hohen Wickelgeschwindigkeiten und Spulen hohen Gewichts trotz der auftretenden Unwuchten arbeiten kann und daß die Spule beim Einsetzen in die und beim Ausbau aus der Vorrichtung möglichst leicht zu handhaben ist, wobei gleichzeitig eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet wird.

Gegenstand der Erfindung , womit diese Aufgabe gelöst wird, ist eine Vorrichtung zum Aufwickeln von Draht auf eine Spule mit einem hohlen Kern, bei der eine durch den hohlen Spulenkern führbare Antriebswelle mit einem Ende in einem festen Rahmen drehbar montiert und mit dem anderen Ende von einem zum Abziehen der Spule von der Welle ausschwenkbaren Bauteil drehbar gehalten ist, mit dem Kennzeichen, daß der feste Rahmen eine von diesem größtenteils umgebene Kammer für die Spule bildet, daß am festen Rahmen eine schwenkbare, zum Durchlassen der Spule in die Kammer im Öffnungszustand geeignete und in senkrechter Stellung schließbare Tür montiert ist, daß sich die im festen Rahmen drehbar montierte Antriebswelle im wesentlichen horizontal durch die Kammer erstreckt und mit dem anderen Ende bei geschlossener Tür im Eingriff mit der Tür ist und daß hierzu eine Zentrierung in der Tür montiert ist, aus der das andere Ende der Antriebswelle beim Öffnen der Tür lösbar ist.

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Bei dieser Vorrichtung läßt sich, wenn die Tür offen ist, eine neue Spule in die Kammer durch Aufstreifen der Spule auf die Welle in horizontaler Richtung einführen, was viel leichter als in Vertikalrichtung durchführbar ist, und anschließend wird mit einer einfachen Schließbewegung der Tür sowohl die Kammer unter Schaffung hoher Betriebssicherheit geschlossen als auch das freie Ende der Welle von der Zentrierung erfaßt, die in der Tür montiert ist. Damit ist die Vorrichtung betriebsbereit, wobei die Welle an zwei Punkten zu beiden Endseiten der Spule gelagert ist. Dies ermöglicht, daß die Welle hohe Unwuchtkräfte aufzunehmen vermag. Eine "Tür" kann solche Kräfte besser als der "Arm" der bekannten Vorrichtung aufnehmen, der schwenkbar mit dem Rahmen verbunden ist und das freie Wellenende erfassen soll. Ein Arm hat nämlich eine große Längenausdehnung im Vergleich mit zwei verhältnismäßig geringen Dickenabmessungen (z· B. fünfmal kleiner), und seine Schwenklinie läuft über eine Dickendimension und ist kurz. Eine "Tür" hat dagegen zwei große Ebenenabmessungen von etwa der gleichen Größenordnung und eine geringe Dickendimension (z. B. fünfmal kleiner), und ihre Schwenklinie läuft über die Ebenendimension, ist lang und kann so besser die Kräfte aufnehmen, die auf den Mittelpunkt und parallel zur Anlenkung wirken. Gleichzeitig kann man erfindungsgemäß der Tür die zusätzliche Funktion verleihen, den Durchlaß abzudecken, durch den die Spule in die Kammer eingeführt wurde.

Die Zentrierung wird vorzugsweise in einem Lager in der Tür montiert und ist zusammen mit der Antriebswelle drehbar, obwohl es natürlich auch möglich ist, daß die Zentrierung "tot" (d.h. nicht drehbar) ist und statt dessen dieses Ende der Welle mit einem Laufring versehen wird.

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Die Zentrierung sollte vorzugsweise in Axialrichtung der Welle beweglich sein, um das Eindrücken des einen Endes der Welle in die Zentrierung zu erleichtern und eine Justierung zur Kompensation einer Wärme- und sonstigen Bewegung der Welle zu ermöglichen. Dies läßt sich zweckmäßig durch ein hydraulisches Fluid erreichen.

Es ist nicht erforderlich, daß der feste Rahmen die Kammer, in der die Spule während des Betriebs untergebracht ist, völlig umgibt. Gewisse Teile der Kammerwände können offen gelassen werden, um eine Beobachtung der Spule oder einen schnellen Zugang zu weniger gefährlichen Teilen der Kammer zu ermöglichen.

Vorzugsweise trägt die Tür einen oder mehrere mit elektrischen Kontakten versehene Bolzen, die die Motorenergiezufuhr unterbrechen, wenn die Tür nicht völlig verschlossen ist. Die Schwenklinie der Tür ist vorzugsweise eine vertikale Linie, um ein Halten ihres Schwerpunkts auf gleichem Niveau -zu ermöglichen, wenn die Tür geöffnet oder geschlossen wird, und um so ihre Bewegung zu erleichtern. Im geschlossenen Zustand muß sich die Tür jedenfalls in im wesentlichen senkrechter Stellung befinden, damit sie sich zum Halten des Endes der horizontalen Welle eignet.

Die Spule kann einen zylindrischen Kern aufweisen, der an beiden Enden mit je einem radialen Flansch versehen ist, oder einfach aus einem zylindrischen Kern bestehen. Bei voller Bewicklung wird der Durchmesser der Wicklung wenigstens 15 cm sein, doch sind Durchmesser im Bereich von 20 bis 63 cm üblicher.

Die Spulen stellt man allgemein aus Stahl mittlerer Qualität her,

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und während ihrer Einsatzlebensdauer lassen sie sich über weite Entfernungen transportieren und bei vielen verschiedenen Typen von Drahtbehandlungsmaschinen verwenden. Im Laufe der Zeit werden die Einlaßstellen an den Enden des zylindrischen Kerns beschädigt. Es ist jedoch unüblich, daß der Kern selbst zwischen seinen Enden beschädigt wird, und um zu sichern, daß jede Spule auf der Antriebswelle zum Wickelvorgang genau zentriert wird, ist die Welle vorzugsweise mit axial verlaufenden Keilen versehen, die radial zur Welle beweglich sind, um an der Innenseite des zylindrischen Kerns einer Spule über im wesentlichen deren gesamte Länge anzuliegen.

Um das Einführen und Entfernen der Spulen zu erleichtern, weist die Wickelvorrichtung vorzugsweise zusätzlich ein Hebezeug auf, das horizontal längs der Richtung der Welle in die und aus der Kammer durch den Durchlaß beweglich ist, der durch die Tür im geöffneten Zustand frei wird, und das sich zum Heben einer Spule in die und aus der Ausrichtung mit der Welle eignet.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind gegenwärtig geeignet, Draht mit Geschwindigkeiten über 40 m/sec aufzuwickeln.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Vorrichtung unmittelbar vor Beginn eines Wickelvorganges,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Vorrichtung,

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in der gerade eine Spule montiert werden soll, und

Fig. 3 eine teilweise weggeschnittene Perspektivansicht der Vorrichtung in der Stellung nach Fig. 2.

Die in der Zeichnung veranschaulichte Wickelvorrichtung weist zunächst einen Hauptrahmen 1 auf. Ein Kugellager 2 ist starr im Hauptrahmen 1 befestigt und trägt eine drehbare Welle 3. Eine Spule 4 ist in Fig. 1 auf der drehbaren Welle 3 befestigt. Die Spule 4 wird an der drehbaren Welle 3 mit Hilfe von Keilen 5 festgehalten, die sich in Axialrichtung der Welle 3 erstrecken und mittels eines hydraulischen Fluids von der Welle 3 aus radial nach außen gegen im wesentlichen die gesamte axiale Länge des Kerns der Spule 4 gepreßt werden.

Eine Zentrierung 6 ist in einem Zylinder 9 montiert, der einen Teil der Tür 8 bildet, die am Hauptrahmen 1 mit Angeln 21 angelenkt ist. Die Zentrierung 6 läßt sich in den und aus dem Eingriff bei 7 mit dem entsprechenden Ende der Welle 3 bewegen, indem man die Tür um die Angeln 21 schwenkt und die Zentrierung 6 relativ zum Zylinder 9 bewegt.

Wenn die Zentrierung 6 zu der in Fig. 2 und 3 gezeigten Stellung bewegt wird und die Keile 5 zurückgezogen werden, läßt sich die Spule 4 auf der Welle 3 über das in den Figuren linke Ende der Welle 3 montieren oder von dieser abziehen.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, ist die Zentrierung 6 in einem Kugellager im Zylinder 9 montiert und dreht sich mit der Welle 3, wenn sie mit dieser im Eingriff ist. Die Zentrierung 6 ist im Zylinder 9 durch

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Pumpen von hydraulischem Fluid in die Kammer 10 beweglich. Eine Bewegung der Zentrierung 6 relativ zum Zylinder 9 könnte man auch mittels einer Kolben- und Zylindereinheit, die dazwischen wirkt, oder durch Betätigen einer Handrad- und Stangeneinheit oder durch Verwendung eines Schneckenantriebs vornehmen.

Man erkennt, daß das von der Zentrierung 6 zu haltende Ende der Welle 3 die Form eines Kegelstumpfes hat und die Zentrierung 6 entsprechend abgeschrägte Seitenwände zur Führung des Kegelstumpfs bei seinem Eintritt in die Zentrierung 6 aufweist.

Die Vorrichtung umfaßt weiter ein Hebezeug, zu dem eine Plattform 12 und ein Elektromotor 14 gehören, der an einem Rahmen 13 befestigt ist. Das ganze Hebezeug läßt sich in Richtung zum oder vom Kugellager 2 bewegen, indem man das Ritzel 18 einer Doppelzahnstangen- und Ritzeleinheit mit Zahnstangen 19 und 20 mittels einer hydraulischen Kolben- und Zylindereinheit 17 bewegt.

Wenn man Draht auf die Spule 4 aufzuwickeln wünscht, wird die Spule zunächst auf die Plattform 12 des Hebezeuges gerollt. Dann stellt man den Elektromotor 14 an, und die Seilscheibe 15 dreht sich, um mittels des Seils 16 die Spule 4 so weit anzuheben, bis ihre Achse gerade unter (z. B. 1 bis 2 cm) der Achse der Welle 3 ist. Dann wird die Kolben- und Zylindereinheit 17 betätigt, um das Ritzel 18 nach rechts in Fig. 2 zu bewegen und damit die Spule 4 auf die Welle 3 aufzustreifen.

Sobald die Spule 4 in Stellung und mit dem aufzuwickelnden Draht verbunden ist, wird die Tür 8 in die in Fig. 1 dargestellte Schließ-

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stellung bewegt- Die Tür 8 wird dann in ihrer Stellung durch einen (nicht dargestellten) Bolzen verriegelt. Wenn sich der Bolzen in seine Verriegelungsstellung bewegt, betätigt er einen Mechanismus, der bewirkt, daß ein hydraulisches Fluid die Kammer 10 unter Druck setzt und dadurch die Zentrierung 6 in festen Eingriff mit dem von dieser zu haltenden Ende der Welle 3, drückt. Außerdem wird hydraulisches Fluid den Keilen 5 zugeführt, um sie gegen den Kern der Spule 4 herauszudrücken. Bei diesem Vorgang heben die Keile 5 die Spule 4 von der Plattform 12 ab und bringen die Achse der Spule 4 in Ausrichtung zur Achse der Welle 3. In diesem Augenblick teilt sich dann das Gewicht der Spule 4 zwischen dem Lager 2 und der Zentrierung 6 auf. Man setzt dann den Motor 11 in Gang, und die Welle 3 sowie die Spule 4 werden gedreht, bis die Spule voll bewickelt ist.

Nach Abschliß des Wickel Vorganges wird das hydraulische Fluid aus der Kammer 10 und auch von den Keilen 5 abgelassen, so daß die Spule unter ihrem Eigengewicht wieder auf der Plattform 12 aufsetzt. Der hydraulische Druck in der Kammer 10 wird verringert, und wenn dies fertig ist, wird eine Klinke freigegeben, die es ermöglicht, daß der die Tür 8 am Rahmen 1 haltende Bolzen zurückgezogen wird. Dann wird die Tür 8 in die in Fig. 2 gezeigte Stellung bewegt, und man betätigt die Kolben- und Zylindereinheit 17 so, daß das Ritzel 18 von rechts nach links und damit das Hebezeug zu der in Fig. gezeigten Stellung bewegt werden. Das Hebezeug wird dann abgesenkt, und man kann die Spule entnehmen. Dieser Zyklus wird dann mit einer anderen Spule wiederholt.

Es können Anschläge im Hebezeugmechanismus vorgesehen werden, so daß die Plattform 12 automatisch angehalten wird, wenn sie

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eine vorgewählte Höhe erreicht. Falls mehrere verschiedene Spulengrößen in der gleichen Vorrichtung zum Einsatz kommen sollen, kann das Hebezeug vorteilhaft mit einer entsprechenden Anzahl von Anschlägen versehen werden.

Obwohl die Plattform 12 die Spule trägt, sooft die Keile 5 druckentlastet sind und die Zentrierung 6 aus dem Eingriff mit der Welle 3 gelöst ist, sollte die Welle 3 vorzugsweise so ausgelegt sein, daß- sie das Gewicht einer voll bewickelten Spule ohne übermäßige Biegung aushalten kann.

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Aufwickeln von Draht auf eine Spule mit einem hohlen Kern, bei der eine durch den hohlen Spulenkern führbare Antriebswelle mit einem Ende in einem festen Rahmen drehbar montiert und mit dem anderen Ende von einem zum Abziehen der Spule von der Welle ausschwenkbaren Bauteil drehbar gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Rahmen (l) eine von diesem größtenteils umgebene Kammer für die Spule (4) bildet, daß am festen Rahmen (l) eine schwenkbare, zum Durchlassen der Spule (4) in die Kammer im Öffnungszustand geeignete und in senkrechter Stellung schließbare Tür (8) montiert ist, daß sich die im festen Rahmen (l) drehbar montierte Antriebswelle (3) im wesentlichen horizontal durch die Kammer erstreckt und mit dem anderen Ende bei geschlossener Tür (8) im Eingriff mit der Tür ist und daß hierzu eine Zentrierung (6) in der Tür (8) montiert ist, aus der das andere Ende der Antriebswelle (3) beim Öffnen der Tür (8) lösbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung (6) in einem Lager montiert und mit der (bei 7) eingreifenden Antriebswelle (3) drehbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem ein Hebezeug (12 - 20), das mit einer Plattform (12) horizontal längs der Richtung der Antriebswelle (3) durch den von der Tür (8) im Öffnungszustand freigegebenen Durchlaß in die und aus der Kammer beweglich und zum Heben der Spule (4) in die und aus der Ausrichtung zur Antriebswelle (3) geeignet ist.

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4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (3) axial verlaufende Keile (5) trägt, die radial zur Welle zwecks Anlage an der Innenseite des hohlen Kernes der Spule (4) über im wesentlichen deren Gesamtlänge beweglich sind.

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