DE2820512A1 - Vorrichtung zur regulierung der drahtspannung in einer wickelmaschine - Google Patents

Description

Videon S.A., Frankreich

B. Mai 197B

V-PA 033

PATENTANMELDUNG

Vorrichtung zur Regulierung der Drahtspannung in einer Wickelmaschine

Beschreibung:

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die eine veränderliche Kraft liefert, welche einer Reibungskraft entspricht die sich einer in ihrer Stärke veränderlichen Kraft bzw. einer Antriebskraft entgegensetzt. Eine derartige Vorrichtung wird in der industriellen Anwendung insbesondere bei Wickelmaschinen zur Regulierung der Drahtspannung verwendet.

Bekanntlich verändern sich sowohl die Beschleunigung als auch die Lineargeschwindigkeit des gegebenen Drahtes in Abhängigkeit von der Entwicklung seines Verbrauchs praktisch augen-

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blicklich und es ist sehr schwierig zu verhindern, daß sich der Draht verdreht, daß er schlägt oder schlaff wird, insbesondere wenn der Draht auf einen nichtzylindrischen Wickeldorn bzw. eine spezielle Form gewickelt wird, und daß aus Gründen der Serienproduktion die mittlere Ge-schwindigkeit-ries Abspulens relativ groß ist.

Es wurden bereits verschiedenen Lösungen dieses Problems vorgeschlagen, z.B. wurde ein Vorratsbehälter für den Draht erfunden, der mit Hilfe einer beweglichen Walze unter Druck gehalten wurde, wie dies in der französichen Patentschrift 2 211 933 beschrieben ist oder auch mit Hilfe eines Luftstroms der über den Drahtlauf mit Hilfe einer Düse geblasen wurde, wie dies in der französischen Patentschrift 2 2OB 752 beschrieben wird.

Jedoch arbeiten diese beiden Lösungenvnicht zufriedenstellend. Für den Fall, daß die mittlere Geschwindigkeit des Abspulens sehr groß ist und die Beschleunigungsänderungen praktisch augenblicklich erfolgen, weil im ersten Fall die bewegliche Walze die Eigenschaft hat, herausgeworfen zu werden und im zweiten Fall der Luftstrom keine genügende Wirkung auf die kleine Oberfläche des Dsahts besitzt.

In der französischen Patentschrift 2 306 026 wird eine Vorrichtung beschrieben, welche eine Bürste besitzt, deren Borsten radial um die Ablaufhaspel angeordnet sind und die durch den gegebenen Draht überstrichen werden, so daß eine gewisse Spannung des Drahtes während der Abwicklung sichergestellt ist.

Die soeben beschriebenen Vorrichtungen sind geeignet, sehr fein

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die Spannung des gegebenen Drahtes zu regeln, sie erlauben jedoch in keinem Fall den Draht zurückzuhalten, wenn er schlaff zu werden beginnt, d.h. wenn die augenblickliche Lineargeschwindigkeit des Abspulvorgangs abklingt.

Eine Vorrichtung nach der französischen Patentschrift 2 1B9 umgeht diesen Nachteil, indem der Draht zwischen zwei von einem Motor angetriebenen Walzen geführt wird , wobei die Drehrichtung derjenigen entgegengesetzt ist, die der Draht während des normalen Abspulens ihnen aufzwingen würde. Auf diese Weise nimmt die Vorrichtung bei schlaff werdendem Draht den überschüssigen Draht wieder auf und hält den restlichen Draht zurück.

Wenn auch die soeben beschriebene Vorrichtung zufriedenstellend arbeitet, besitzt diese einen großen Nachteil, durch die Reibung des Drahtes zwischen den zwei angetriebenen Walzen. Diese Reibung ruft eine gewisse schädliche Verbrennung des Drahtes hervor, insbesondere wenn es sich um Kupferlackdraht handelt, der nach dem Wickelvorgang gebacken wird, um die Form der so erhaltenen Spule zu fixieren.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese genannten Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung vorzuschlagen, die eine veränderbare Kraft erzeugt, welche einerseits einer Reibungskraft gleichwertig ist, die der in der Abspulvorrichtung erzeugten Kraft entgegengerichtet ist, wobei die besagte veränderbare Kraft die Aufgabe besitzt, die Spannung des gegebenen Drahtes zu regulieren, wobei andererseits die variable Kraft einer Antriebskraft angepaßt ist, die den Draht in einem vom normalen Abspulvorgang entgegengesetzten Sinn antreibt von dem Moment ab, an dem der Draht schlaff zu werden beginnt, wobei die genannte veränderbare

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Kraft außerdem die Aufgabe hat, den Draht zurückzuhalten.

Gemäß vorliegender Erfindung stellt die genannte veränderbare Kpaft eine Rückstellkraft dar, die durch eine Verschiebung eines beweglichen Elementes aus seiner stabilen Lage hervorgerufen wird, welches in seine stabile Lage zurückkehrt, wenn die Kraft, der sich die genannte veränderbare Kraft entgegenstellt, verschwindet.

Die Erfindung wird besser verstanden, wobei andere. Ziele und Eigenschaften sowie Vorteile klarer zum Ausdruck kommen in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Figuren die sich auf zwei Ausführungsbeispiele vorliegender Erfindung beziehen.

Figur 1 stellt schematisch eine erste Art der Verwirklichung der Erfindung dar und

Figur 2 stellt im Schnitt eine zweite Art zur Ausführung der Erfindung dar.

Bei den Vorrichtungen für Drahtausgeber verändern sich die Beschleunigung und die Lineargeschwindigkeit des herausgegebenen Drahtes in Abhängigkeit vom augenblicklichen Drahtverbrauch. Wenn sich die Geschwindigkeit z.B. verringert, wird der Draht schlaff und es wird nötig, daß die Vorrichtung den überschüssigen Draht zurückhält, „in der Weise, damit er nicht die Führungsnut verläßt, in der er laufen soll und damit er nicht zerbricht, wenn er eine erneute bedeutsame Beschleunigung erleidet.

Gemäß der Erfindung wird das gesuchte Ziel dadurch erreicht, daß eine veränderbare Kraft erzeugt wird, die einerseits einer

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Reibungskraft gleichwertig ist, die der in der Vorrichtung erzeugten Kraft gleichwertig ist, wobei die veränderbare Kraft die Spannung des Drahtes reguliert und andererseits einer Knaft gleichwertig ist, die den Draht in der von der normalen Abwickelrichtung entgegengesetzten Richtung antreibt, sobald der Draht schlaff zu werden beginnt, um diesen zurückzuhalten.

Diese veränderbare Kraft stellt eine Rückstellkraft dar, die durch eine Verschiebung eines Elementes aus seiner stabilen Lage hervorgerufen wird und die einen Antriebseffekt auslöst sobald die Kraft, der sich die Rückstellkraft entgegenstellt, abzufallen beginnt·

In Figur 1, die eine erste Ausführung der Erfindung darstellt, stellt 1 eine Trommel dar, die normalerweise um die Achse XX' angetrieben wird, z.B. mit Hilfe eines Zahnradantriebes oder Riemenantriebs in Verbindung mit einer seitlich angebrachten Führungsrille 2. Eine geneigte Fläche 3 ist auf einer Oberfläche der Trommel 1 angebracht. Ein Rad 4 dessen Achse in einem gegebenen Abstand von der Achse XX' der Trommel 1 liegt, ist derart angeordnet, daß es auf der genannten Oberfläche rollt, indem es auf der geneigten Fläche 3 hinaufrollt, wie dies in Figur 1 gezeigt ist. Das Rad 4 ist mit Hilfe eines federnden Elementes derart angebracht, daß diese zusammengedrückt wird, wenn das Rad auf der geneigten Ebene 3 aufläuft und die sich entspannt, wenn das Rad hinabläuft.

Wenn die Trommel angehalten wird, weil sich das Rad auf der geneigten Fläche befindet, ist die durch das federnde Mittel erzeugte Rückstellkraft in eine vertikal gerichtete Kraftkomponente und in eine horizontal gerichtete Kraftkomponente

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zerlegt, die in Reaktion auf die geneigte Fläche die Trommel in eine Drehbewegung bringen, die entgegengesetzt derjenigen ist, die die Kraft hervorgerufen hat.

Wenn auf der Oberfläche der Trommel eine Vielzahl von derartig geneigten Flächen angeordnet sind, deren von dem Rad in normaler Richtung angelaufene Flächen relativ flach und deren andere Flächen praktisch senkrecht zur Trommeloberfläche angeordnet sind, erzeugt das Rad eine Rückstellkraft, die verschwindet, sobald das Rad den Höhepunkt der geneigten Fläche überfährt und die die Trommel im entgegengesetzten Sinn antreibt, wenn diese während des Hcchfahrens des Rades angehalten wird. Auf diese Weise besitzt die beschriebene Vorrichtung einen Winkelbereich, in welchen die Stellung der Trommel instabil ist.

Werden darüberhinaus eine Vielzahl von gleichartigen Rädern vorgesehen, addieren sich die so erzeugten Rückstellkräfte mit Hilfe der federnden Mittel. Unter Festlegung der Lage und der Anzahl der geneigten Flächen und der Räder kann eine genügend große Rückstellkraft zur Regelung der Drehbewegung der Trommel unabhängig von der jeweiligen Winkellage der Trommel erhalten werden, und es kann in entgegengesetzter Richtung ein > maximaler Winkel der Rotation festgelegt werden, wenn die Trommel stillsteht.

So wird der Draht, wenn dieser eine derartige Trommel normal antreibt, automatisch aus seiner stabilen Lage verschoben, so daß mit Hilfe der federnden Mittel eine Rückstellkraft erzeugt, die die Drahtspannung reguliert, und, falls der Draht durchhängt, die Trommel im entgegengesetzten Sinn um den bestimmten Winkel angetrieben wird, bis sie eine stabile Lage einnimmt, indem sie den Draht darüberhinaus im zum normalen

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Wickelsinn entgegengesetzten Sinn durchzieht.

Jedoch kann die Trommel bei einer Vorrichtung mit auf einer geneigten Fläche laufenden Rädern nicht im zu ihrer normalen Drehrichtung entgegengesetzten Sinn angetrieben werden, ohne daB die Drehbewegung unterbrochen wird. Dies ist aber unwirksam, wenn die überschüssige Drahtmenge keine Rolle spielt.

Dieser Nachteil wird mit Hilfe der zweiten Ausführungsform vermieden, die in Figur 2 dargestellt ist.

Gemäß dieser Ausführung besteht die Vorrichtung aus zwei Teilen, der erste stellt die um ihre Achse XX¹ mit Hilfe eines geeigneten Mittels in Drehbewegung versetzbare Trommel 5 dar, die z.B. über einen Riemen, der in einer an der Trommel angebrachten Rille läuft angetrieben wird.

Ein feines Gitternetz 6 ist auf einer Oberflache der Trommel 5 fest angebracht und wird von dieser bei der Drehung mitgenommen ·

Der zweite Teil der Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Bürste 7 z.B. in Form von beweglichen und elastischen genau parallel zur Achse der Vorrichtung angeordneten Borsten, wobei die derart ausgebildete Bürste mit einem Träger θ gegenüber dem Gitternetz B fest verbunden ist.

Der Bürstenträger ist mit einer Gewindebohrung 9 versehen zur Aufnahme einer mit einem Gewinde 10 versehenen Welle, die die Achse XX' darstellt, so daß die Trommel 5 um diese Achse freibeweglich ist, z.B. mit Hilfe von Kugellagern.

Wann man dem Träger 8 für die Bürste 7 eine Drehbewegung in

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dem einen oder anderen Drehsinn um die Achse XX' aufdrückt, wird der Abstand e zwischen der Trommel 5 und dem Träger 8 geändert, d.h. wenn dieser Abstand kleiner als die Länge der beweglichen Borsten der Bürste 6 ist, dringen diese Borsten in die Löcher des feinen Gitternetzes ein. Die Drehurrg des Gitternetzes ruft eine Drehung der Borsten hervor, die wieder ihre Anfangslage einnehmen, wenn sie gegenüber den Löchern liegen.

Diese Drehung der Borsten erzeugt eine Eintauchtiefe der Borsten und folglich dem Abstand e, der Anzahl der Borsten und den Ausmaßen des Gitternetzes proprtionale Kraft. Diese Kraft liefert unmittelbar eine der Reibung propotionale Kraft, die sich der Rotation des Gitternetzes und folglich derjenigen der sich um die Achse XX' drehenden Trommel entgegensetzt.

Die Regulierung erfolgt durch die Bestimmung des Abstandes e zwischen der Trommeloberfläche und dem Bürstenträger in Abhängikgeit von der Drehung des Gewindestücks 9 um die Welle

Die Vorrichtung kann auch selbstregulierend sein, wenn der Bürstenträger B eine stabile Winkellage einnimmt, die durch die Drehung der Trommel selbst verändert wird, z.B. mit Hilfe einer Feder, deren eines Ende am Gestellrahmen der Vorrichtung und deren anders Ende am Träger 8 in einem bestimmten radialen Abstand von der Achse XX¹ befestigt ist. Auf diese Weise liefert jegliche Winkelabweichung des Bürstenträgers 8 eine Rückstellkraft, die den Träger in seine stabile Lage zu stellen sucht.

Wenn die Trommel 5 in Drehung versetzt wird, zieht die durch die Verdrehung der Borsten erzeugte Kraft den Bürstenträger

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in die Drehrichtung der Trommel, wodurch einerseits der Abstand e zwischen der Trommel 5 und dem Bürstenträger 8 vergrößert wird, wodurch die Kraft veränder wird und andererseits durch die Wirkung auf die Feder diese eine Rückstellkraft liefert, die sich der Drehbewegung des Bürstenträgers entgegenstellt.

Wenn die Drehgeschwindigkeit der Trommel konstant ist, nimmt die Vorrichtung eine Gleichgewichtslage ein, nämlich durch die Kraft,die durch die Torsion der Borsten geliefert wird, die einerseits die Trommel infolge der Reibung dieser auf dem Gitternetz bremst und andererseits durch eine Rückstellkraft, die durch die Feder geliefert wird.

Wenn die Winkelgeschwindigkeit der Trommel sich ändert, wird auch die Kräfteaufteilung geändert: eine Vergrößerung dieser Geschwindigkeit zieht eine sofortige Reibungserhöhung der Borsten auf dem Gitternetz nach sich, dabei wird der Bürstenträger in Richtung der Drehung der Trommel gezogen, wodurch eich der Abstand e vergrößert, was wiederum^die erzeugte Kraft vermindert und die Rückstellkraft der Feder vergrößert, die sich der Drehung des Trägers entgegenstellt, der eine gewisse Winkellage einnimmt und so ein Gleichgewicht hergestellt wird.

Auf ähnliche Weise zieht eine Verminderung der Winkelgeschwindigkeit der Trommel zunächst eine Verminderung der Reibung der Borsten auf dem Gitternetz nach sich. Die von der Feder gelieferte Kraft stellt den Bürstenträger in dem der Drehung der Trommel entgegengesetzten Sinn zurück, wodurch wiederum der Abstand e zwischen der Oberfläche der Trommel und dem

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Bürstenträger vermindert wird, wodurch die gelieferte Kraft durch die Torsion der Borsten erhöht und die Vorrichtung ins Gleichgewicht gebracht wird.

Wenn die Trommel angehalten wird, ist die durch die Torsion der Borsten gelieferte Kraft=0 und die durch die Feder gelieferte Kraft zieht den Bürstenträger in entgegengesetzten Sinn zur normalen Drehung der Trommel. Der Abstand e wird dadurch am kleinsten, die Trommel und der Träger haften dadurch wechselseitig die Trommel wird dann im engegengesetzten Sinn angetrieben.bis die Vorrichtung ihre stabile Lage einnimmt, d.b. bis die in der Feder gespeicherte Kraft keine Wirkung mehr hat.

Selbstverständlich kann die Rückstellkraft in der ersten Ausführungsform sowie die entgegengesetzte Kraft in der zweiten Ausführungsform mit beliebigen anderen Mitteln erzeugt werden, wie z.B. mit Hilfe eines Gases, einer Flüssigkeit oder mit Gewichten oder mit Hilfe eines aervogesteuerten Motors.

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Claims (7)

V-PA 033 Patentansprüche ι

1. Vorrichtung zur Regulierung der Drahtspannung in einer Wickelmaschine mit Hilfe einer der Rotation eines normalerweise um seine Achse angetriebenen Elements entgegengesetzten Kraft und zwecks Lieferung einer Kraft für die Drehung des Elemtes um seine Achse im von der normalen Richtung entgegengesetzten Sinn, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Lieferung der der normalen Rotation des Elements entgegengesetzten Kiraft notwendigen Energie in einem vom Spulendraht getrennten Mittel in der Weise eingespeichert wird, daß es keine fühlbare Wärmeableitung im Draht und in den: mit dem Draht in Verbindung stehenden Teilen hervorruft, wobei diese gespeicherte Energie entweder stoßweise über die umgebende Luft oder falls erforderlich zur Lieferung der Kraft zum Antrieb des Elements im entgegengesetzten oder normalen Sinn freigesetzt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das normalerweise in Rotation um seine Achse angetriebene Element aus einer Trommel besteht, deren einer Oberseite mit einer Vielzahl von Stufen versehen ist, die einerseits leichte Neigungen und andererseits senkrecht zur genannten Oberseite der Trommel angeordnete Flächen besitzen, wobei mindestens ein in einem bestimmten Abstand von der Achse der Vorrichtung montiertes Rad in der Weise angeordnet ist, daß es kreisförmig die genannte Oberseite der Trommel durchläuft, indem es an diesen geneigten Flächen hochläuft und es mit federnden Mittel verbunden ist, die eine geeignete

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Gegenkraft derart entwickeln, daß bei in Drehung gesetzer Trommel die federnden Mittel eine Reibungskraft liefern und daß, wenn die Trommel nicht mehr unter normalen Bedingungen angetrieben wird, die federnden Mittel eine Kraft erzeugen, die die Trommel entgegengesetzt antreiben. —

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Mittel aus einer auf Druck und Zug beanspruchten Spiralfeder bestehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Mittel aus einem in einem Zylinder gelagerten mit einem Gas oder einer Flüssigkeit gefüllten Kolben bestehen .

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus folgenden Teilen besteht:

eine frei um ihre Achse drehbare und normalerweise in Drehbewegung versetzten Trommel

ein auf einer Oberfläche der Trommel angebrachtes feines Gitternetz

ain auf der Achse der Vorrichtung angebrachter Träger, auf dem eine Bürste befestigt ist, wobei der Träger seinerseits mit einem Gewindestück versehen ist, in welches ein Gewindeteil einer Welle eingreift, die gleichzeitig die Achse der Vorrichtung bildet, in der Weise, daß bei Drehung des genannten Gewindestücks um das genannte Gewindeteil der Welle eine Längsverschiebung der Achse und dadurch der Bürste hervorgerufen wird, deren Borsten auf dem Gitternetz während der Drehung der Trommel veränderbar reiben.

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Mittel, die eine geeignete Kraft zur Lageverschiebung des Bürstenträgers entwickeln, in Abhängigkeit von der während der Rotation von den Borsten entwickeinten Kraft.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzeugung der Kraft geeigneten Mittel zur Lageverschiebung des Bürstenträgers in Abhängigkeit von der von den Borsten während der Rotation entwickelten Kraft aus einer Feder besteht, deren eines Ende mit dem Gestellrahmen der Vorrichtung fest verbunden ist, während das andere Ende mit dem Bürstenträger in einem bestimmten radialen Abstand von der Achse der Vorrichtung angebracht ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzeugung der Kraft geeigneten Mittel aus einem über einen Servomechanismus gesteuerten Motor bestehen.

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