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Verlegevorrichtung für strangförmiges Gut
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Die Erfindung betrifft eine Verlegevorrichtung an einer Wickelmaschine
mit einem hin- und her fahrenden Schlitten, der eine Führung für das auf eine Spule
aufzuwickelnde draht-, faden-, band- oder strangförmige Gut trägt, von einem umlaufenden
Band, insbesondere Riemen, bewegt wird und eine Klemmeinrichtung aufweist, die den
Schlitten abwechselnd am einen und anderen Trum des umlaufenden Bandes festklemmt
oder einkuppelt.
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Es sind Verlegevorrichtungen bekannt, bei denen die hin- und hergehende
Bewegung mittels einer Gewindespindel bewirkt wird, wobei die Gewindespindel in
den Wendepunkten jeweils ihre Drehrichtung wechselt. Da die Spindeldrehzahl gegenüber
der eigentlichen Vorschubbewegung relativ hoch ist, wirken sich die Schwungmassen
aller für den Spindelantrieb erforderlichen Teile stark auf den Umschaltvorgang
aus. Durch das Abbremsen und Wiederbeschleunigen dieser Massen ist eine präzise
Umschaltung an den Wendepunkten nicht möglich.
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Es sind ferner Verlegevorrichtungen mit Rollringgetrieben bekannt,
bei denen die glatte Spindel ihre Drehrichtung beibehält. Die Vorschubbewegung erfolgt
hierbei durch Ringe mit balligem Profil, die schräg an die Spindel federnd angedrückt
werden und auf der Spindel abrollen.
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Durch Änderung der Schrägstellung kann die wirksame Steigung stufenlos
verstellt werden, und durch Schwenken in entgegengesetzte Schrägstellung wird bei
gleichbleibender Spindeldrehrichtung die Vorschubrichtung umgekehrt. Gegenüber der
durch den Reibschluß bewirkten Vorschubkraft sind die für die Ringhalterung erforderlichen
Maschinenelemente relativ schwer, so daß ebenfalls wegen der Massenkräfte keine
präzise Umschaltung gewährleistet ist.
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Schließlich sind Verlegevorrichtungen gemäß der US-PS 30 64 912 bekannt
geworden, bei denen der Verlegeschlitten fest mit einer hin- und herbewegten Kette
verbunden ist und das Antriebskettenrad mittels Kupplungen seine Drehrichtung wechselt.
Bei diesen bekannten Anordnungen sind beim Drehrichtungswechsel zusätzlich zu den
zu bewegenden Massen des Verlegeschlittens, der Kette und aller mit dieser in Eingriff
stehenden Kettenräder auch noch die nicht unbeträchtliche Schwungmasse des gesamten
Stirnrädergetriebes zu verzögern und wieder zu beschleunigen. Hierdurch wird entweder
die zeitliche Dauer des Umschaltvorganges stark vergrößert oder bei vorzeitigem
Abbruch des Auslaufweges und der alsdann folgenden plötzlichen Umschaltung werden
die die Getriebeelemente schlagartigen Stößen ausgesetzt, die den Verschleiß der
Getriebeteile beschleunigen und vielfach in kurzer Zeit ein Auswechseln des gesamten
Getriebes zur Folge haben können.
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Zur Verlegung von Draht, sowohl an Drahtspulmaschinen als auch an
Drahtwickelmaschinen, sind bereits Einrichtungen bekannt, die nach dem mechanischen
oder elektromagnetischen Prinzip arbeiten und als Bandverlegungen bezeichnet werden,
da die Einrichtung über ein umlaufendes Band verschoben bzw. verfahren wird.
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Bei den Einrichtungen nach dem elektromagnetischen Prinzip erfolgt
die Klemmung der Verlegeeinrichtung am umlaufenden Band mittels auf dem Verlegeschlitten
angeordneten Elektromagneten, die durch an den Umkehrpunkten angeordnete Endschalter
gesteuert werden. Die auf dem Schlitten mitgeführten Magnete tragen wegen ihr es
Eigengewichtes wesentlich zur Erhöhung der möglichst gering zu haltenden Massenkräfte
bei. Ein weiterer Nachteil ist, daß beim Umschalten ein kupplungsloser Zustand eintritt,
der zu nicht eindeutig definierten Umkehrpunkten führt.
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Die bekannten mechanischen Klemmvorrichtungen arbeiten nach dem Prinzip
des Umschaltens eines sogenannten Sprungschaltwerkes. Dabei erfolgt das Umschalten
in der Weise, daß das Sprungschaltwerk gegen die die Verlegbreite begrenzenden Anschläge
anläuft und über geeignete Elemente innerhalb des Schaltwerkes, z.B. federbelastete
Stößel, umschaltet. Es wird also die Klemmung auf dem einen Bandstrang gelöst und
der andere Bandstrang geklemmt. Somit erfolgt eine Umkehrung der Bewegungsrichtung
der mechanischen Klemmvorrichtung und daraus resultierend die Änderung der Verlegerichtung
des aufzuspulenden Drahtes. Gerade der Moment des Umschaltens von einem zum anderen
Bandstrang stellt das
Problem dieser bekannten Klemmvorrichtung
dar, da an den Umkehrpunkten wesentliche Funktionsunsicherheiten auftreten, die
darin begründet sind, daß an diesen Stellen die Klemmkraft den Wert Null durchlaufen
muß, was sich vor allem bei geringen Arbeitsgeschwindigkeiten durch den Stillstand
der Klemmvorrichtung auswirkt.
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Dieser Stillstand führt wiederum dazu, daß keine einwandfreie und
qualitätsgerechte Drahtverlegung erfolgen kann.
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In der DE-OS 27 01 332 wird ein mechanisches Sprungschaltwerk vorgeschlagen,
das zur Verkürzung der Umschaltzeit zwei Sprungschaltwerke aufweist, wobei für das
zweite, das bandklemmende Sprungschaltwerk, kürzere Betätigungswege vorgesehen sind.
Auch hier läßt sich trotz dieser Maßnahme ein kupplungsloser Zustand nicht verhindern.
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Ferner wird gemäß DE-OS 25 52 596 eine Verlegung vorgeschlagen, bei
der ein Verlegeschlitten fest mit einem linear bewegten Band, in diesem Fall z.B.
einen Zahnriemen, verbunden ist,und zur Umwandlung der Bewegung richtung des Bandes
des eigentlichen Antriebs in eine Linearbewegung des Verlegeschlittens ein Getriebe
vorgesehen ist, wobei mit gegenläufiger Drehrichtung Kupplungen in den Bandantrieb
eingeschaltet werden. Durch diese Maßnahmen konnten die mit Trägheitsmassen behafteten,
ständig zu beschleunigenden und zu verzögernden Teile reduziert werden. Dennoch
muß die Trägheit des Bandes und der Kupplungsscheiben überwunden werden.
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Die wechselnde Betätigung der Kupplungen setzt eine sehr hohe Abstimmungsgenauigkeit
voraus. Es muß sichergestellt
sein, daß die eine Kupplung genau
im gleichen Moment öffnet, in dem die andere schließt. Es ist also eine absolute
Betätigungsübereinstimmung erforderlich, die zwar elektrisch, jedoch aufgrund unterschiedlicher
Temperatur- und Reibungsverhältnisse der mechanischen Elemente in der Praxis kaum
erreichbar ist.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Schaffung
einer verbesserten, wirtschaftlich herstellbaren Verlegevorrichtung, die bei minimalem
Raumbedarf mit minimaler Verzögerung und sich nicht verändernden Endlagen des Schlittens
in den Wendepunkten arbeitet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß parallel zur
Bewegungsrichtung des Schlittens eine sich um die Längsachse drehverstellende Schaltwelle
angeordnet ist, die die Klemmeinrichtung betätigt.
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Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind: a) Verhinderung eines
kupplungslosen Zustandes beim Richtungswechsel.
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b) Absolut sichere Funktionsweise unabhängig von der Einbaulage, z.B.
horizontal oder vertikal.
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c) Ausreichend hohe Betätigungskräfte zu Verzögerung, Kupplung und
Beschleunigung des Verlegeschlittens.
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d) Kürzeste Umkehrpunktverzögerung beim Richtungswechsel des Verlegeschlittens.
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e) Massenträgheitsarme Ausführung des Verlegeschlittens.
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Anordnung und Ausführung der Abflachungen zueinander sind gemäß der
Erfindung so vorgesehen, daß die vor dem Umkehrpunkt geklemmte bzw. gekuppelte Seite
des Bandes beim Umschalten erst dann freigegeben wird, wenn die gegenüberliegende
Klemmung bzw. Kupplung vollzogen - ist, wodurch ein sogenannter Nulldurchgang mit
in den Endlagen des Verlegeweges unerwünschten, unkontrollierten Betriebszuständen
vermieden wird.
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Desweiteren wird erfindungsgemäß erreicht, daß der Verlegeschlitten
nicht durch sein Eigengewicht,z.B. in vertikaler Einbaulage während des Umschaltens,
ungekuppelt (bei senkrechter Bewegung des Schlittens nach unten) durchrutscht. Durch
den erfindungsgemäßen Schaltvorgang können auch die (zwar relativ geringen) Massenträgheiten
kein unkontrolliertes Nachlaufen des Verlegeschlittens über den Umkehrpunkt hinaus
zur Folge haben.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Schaltwelle wird mit ihrer
Keilwirkung eine hohe Klemmkraft für die Stößel erreicht bei relativ geringen Kräften
zum Drehen der Schaltwelle. Erfindungsgemäß sind die Schaltwege extrem kurz, was
wesentlich zu einer gewünschten äußerst kurzen Umkehrpunktverzögerung beiträgt.
Dadurch, daß die Betätigungskräfte für die Bandklemmung über eine Schaltwelle von
außen erfolgen, kann der Verlegeschlitten konstruktiv sehr massenträgheitsarm ausgeführt
werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
aufgeführt.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung
schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht der Verlegevorrichtung;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Verlegevorrichtung nach Fig. 1; Fig. 3 einen Schnitt
entlang A-A in Fig. 1; Fig. 4 einen Schnitt entlang B-B in Fig. 1; Fig.5,6 und 7
die wesentlichen Phasen des Schaltvorganges der Schaltwellen mit den Klemmstücken.
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Gemäß den Figuren 1 und 2 wird ein Verlegeschlitten 1 mit einer Drahtverlegerolle
2, über die der auf die Spule 3 aufzuwickelnde Draht 4 geführt Wird, zwischen den
durch die Spule 3 bestimmten Endpunkten cl - C2 mittels eines angetriebenen umlaufenden
Bandes 5 durch abwechselndes Einklemmen bzw. Einkuppeln in den oberen oder unteren
Riementrum hin- und herbewegt. Das Band 5 besteht im wesentlichen aus einem endlosen
Riemen, z.B.
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einem Zahnriemen, der über entsprechende Zahnriemenräder 7 geführt
wird. Im dargestellten Beispiel wird das Band 5 über das linke Zahnriemenrad 7 durch
einen Motor 8 über ein Getriebe angetrieben.
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Der Verlegeschlitten 1 wird auf zwei zueinander parallelen, im Querschnitt
runden Führungsstangen 9 mittels nicht näher bezeichneten Kugelbüchsen gehalten
und geführt.
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Der Klemm- oder Kupplungsvorgang erfolgt durch eine im Querschnitt
runde Schaltwelle 10, die parallel zu den Führungsstangen 9 mittig zwischen diesen
angeordnet ist und zwei über den gesamten Verlegeweg des Schlittens längs angeordnete
Abflachungen 11' und 11" aufweist. Die Schaltwelle 10 wird, um ein An- und Abkuppeln
an den oberen oder unteren Riementrum zu erzeugen, durch Magnete 17 jeweils um ihre
Längsachse gedreht. Hierzu werden von der Schaltwelle Klemmstücke 12, 14 betätigt,
die auf diametral gegenüberliegenden Seiten an der Schaltwelle 10 mit Rollen 13,
15, deren Achsen senkrecht zur Schaltwellenlängsachse stehen und in den Klemmstücken
12, 14 befestigt sind, radial oder quer anliegen und an der Oberfläche der Schaltwelle
in Längsrichtung dieser entlang laufen und durch die Schaltwelle 10 radial bzw.
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quer betätigt werden.
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Wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich, zeigen sich die beiden leichten
Längsabflachungen 11', 11" der Schaltwelle 10 als Kreisabschnitte im Querschnitt
der Schaltwelle, die in einem Winkel von 600 zueinander liegen.
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Die Wirkungsweise dieser Schaltwelle 10 ist folgende: Nimmt die Schaltwelle
10 die Stellung wie in Fig. 3 ein, dann läuft das Klemmstück 12 mit seinem rollenförmigen
Lager 13 auf der runden Oberfläche der Schaltwelle 10, wird durch die zylindrische
Oberfläche nach außen gedrückt und klemmt das eine Trum des Bandes 5 zwischen seiner
als Kupplungsfläche ausgebildeten Rückseite und
einem festen Gegenlager
16 des Schlittens ein. Es wird hierdurch eine Klemmung zwischen linkem Riementrum
6 und Verlegeschlitten 1 hergestellt. Statt eines Festklemmens kann das Klemmstück
auch ein Einkuppeln in das Band erreichen. Auf der gegenüberliegenden Seite läuft
in dieser Schaltwelienstellung das Klemmstück 14 mit seinem rollenförmigen Lager
15 auf der Abflachung 11 in der Schaltwelle 10, so daß das Klemmstück 14, durch
eine hier nicht näher dargestellte Feder, zusätzlich zurückgehalten, das rechte
Riementrum freigibt.Dieser Betriebszustand entspricht der in Fig. 5 dargestellten
Phase mit Klemmung oder Kupplung links.
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Beim Umschalten der Schaltwelle 10 in den Betriebszustand gemäß Fig,
7 durchläuft die Schaltwelle 10 eine Stellung gemäß Fig. 6, in der kurzfristig,
aber gewünscht zwangsgebunden beide Schaltbolzen 12 und 14 mit ihren Rollen 13 und
15 auf der zylindrischen Oberfläche der Schaltwelle 10 laufen und somit beide Seiten
des Riemens 6 gekuppelt sind. Allerdings laufen die Rollen nur auf den beiden Längsrändern,
der zylindrischen Oberfläche 20, die an die Abflachungen 21, 22 angrenzen oder auf
den Längskanten 23, 24, die die zylindrische Oberfläche 20 von den Abflachungen
21, 22 trennen. Die Längskanten 23, 24 bzw; die Trennungslinien zwischen der zylindrischen
Oberfläche 20, die die Klemmstücke abwechselnd nach außen drückt, und den Anflachungen
21, 22 sind auf dem Durchmesser der Schaltwelle 10 auf diametral gegenüberliegenden
Seiten angeordnet. Hierdurch verbleiben beide Klemmstücke nur extrem kurzzeitig
gleichzeitig in klemmender Stellung.
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Da die notwendigen Betätigungswege der Klemmstücke 12 und 14 wegen
der engen Riemen- oder Bandtoleranzen bei der praktischen Ausführung sehr gering
gewählt werden können, können die vorgesehenen Abflachungen 11' und 11" auf der
Schaltwelle 10 gegenüber der zeichnerischen Darstellung geringer sein. Zur Feinjustierung,
speziell zur Verringerung der Elastizität des Bandes, sind Stellschrauben 16 gemäß
Fig. 3 und 4 vorgesehen.
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Durch die Keilwirkung zwischen den Anflachungen 11' und 11" und dem
zylindrischen unteren Schaltwellenteil, der als zwei aneinanderliegende Längserhebungen
25, 26 aufgefaßt werden kann, der Schaltwelle 10 erreicht man hohe Betätigungskräfte
für die Klemmstücke 12 und 14, während das für die Drehung erforderliche Drehmoment
relativ gering ist. Daraus folgt, daß zur Aufbringung des Drehmomentes, z.B. Drehmagnete
17 gemäß Fig. 1 und 2 (auch Zugmagnete über Hebel mit der Schaltwelle verbunden)
mit geringen Abmessungen in preisgünstiger Ausführung gewählt werden können. Durch
die Anordnung der Abflachungen 11' und 11" auf der Schaltwelle 10 kommt es gemäß
Fig. 6 zu einer extrem kurzzeitigen, aber gewünschten Blockierung des Antriebs,
wodurch in einfacher Weise ein kupplungsloser Zustand vermieden wird.
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Insgesamt ist die 600-Drehung der Schaltwelle 10 in wenigen Millisekunden
vollzogen. Die auf die Schaltwelle 10 ausgeübten Querkräfte werden mittels geeigneter
Lagerungen, z.B. Kugelfhrungsbüchsen 18, abgefangen.
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Die wesentlichen durch die Erfindung erreichten Vorteile sind: Verhinderung
eines kupplungslosen Betriebs zustandes
in den Umkehrpunkten, wodurch
vor allem ein lageunabhängiger Einbau möglich ist; hohe Betätigungskräfte bei geringen
Betätigungswegen, wodurch eine äußerst kurze Umkehrpunktverzögerung erreicht wird;
geringe konstruktiv bedingte Trägheitsmassen; einfacher Aufbau mit kostengünstiger
Herstellung der Einzelelemente.