DE3042055A1 - Servo-aufrollvorrichtung fuer flexible schlauch- und kabelleitungen - Google Patents

Description

• servo-aufrolivorrichtung für flexible Schlauch und Kabelleitungen
• Die Erfindung betrifft eine 5ervo-Aufrolivorrichtung für flexible Schlauch und Kabelleitungen zu z.B. handgeführten Druckluft- und Elektrowerkzeugen, Spritzmundstücken, Leuchten oder ähnlichen Geräten, die über solche Leitungen mit Wasser, Druckluft, El.Strom, Licht oder Informationen versorgt werden. Ein Anwendungsgebiet ist die Zahnmedizin in Praxis und Labor. Während das eine Ende (Eingangsseite) solcher Leitungsstränge meist in einem Geräteschrank fest angeschlossen ist, sollen diese selbst innerhalb eines ausreichenden Aktiosraumes frei beweglich sein und nach Benutzung mit Hilfe einer Vqrrichtunrl eingezogen werden können, um vor schådlichen Einwirkungen geschützt zu bleiben und niemand zu behindern.
• Ein strangförmiges Gut auf kleinem Raum ohne Knotenbildungen aufzunehmen geschieht üblicherweise durch geführtes Aufrollen. Das hierbei bestehende Problem, ein an der sich drehenden Haspel bzw.
• Trommel befestigtes Leitungsende mit dem an der Trommelachse fest installierten Anschluß zu verbinden, läßt sich für Wasser-, Ö1-oder Druckluftschläuche durch rotierende Dichtungen bzw. für elektrische Kabel über Schleifkontakte lösen Solche Elemente für mehrere Anschlüsse (kombinierte Leitungen) wären aber sehr aufwendig und teuer, wenn sie auf Dauer störungs- bzw. leckfrei funktionieren müssen.
• wollen gleitende Verbindungen vermieden werden, so wäre es z.B.
• möglich Schläuche, Kabel o.ä. mit Hilfe eines rotierenden Führungsarmes innerhalb eines feststehenden Trommelmantels geordnet abzulegen. Hierbei ergibt sich jedoch ein unerwünschtes Verdrillen in bringszichtung des Stranges, was die Anwendung auf solche Fälle beschränkt, wo eine gewisse Verdrillung entweder ohne Nachteile federnd aufgenommen werden kann oder sich das Ende der Leitung (Mundstück oder gerät) z.B. frei. hängend ausgleichend drehen kann.
• Mußer einem größeren Aufwickelraum-Bedarf, ist es nachteilig, daß dafür zusätzlich Schlauchlänge installiert werden muß. Dieses gilt auch für bekanrlte Lösungen mit Arbeitsschlauch und entgegengesetzt aufgewickeltem Anschlußschlauch.
• Statt auf einer Trommel kann man Leitungen wie ein Seil innerhalb eines gewöhnlichen Flaschenzuges über mehrere Rollen geführt verdrillfrei speichern. Um die Stränge zwischen den Rollenblöcken straff zu halten ist ein Gegenzug erforderlich, d.h. das freie Ende des Schlauches oder Kabels muß gegen einen gewissen Widerstand herausgezogen werden und nur das Einziehen erfolgt selbsttätig durch Antrieb oder Federzug. Um zugentlastete Zwischenstellungen sicherstellen zu können, ist es erforderlich zusätzlich einrastende Sperren einzubauen (was auch für Trommeln mit Wickelfeder gilt).
• Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß sich ein beträchtlicher Teil nicht nutzbarer Restlänge über beiden Rollenblöcken befindet und die Vorrichtung relativ viel Platz braucht.
• Aufgabe der Erfindung ist es eine Servo-Aufrollvorrichtung zu schaffen, welche die geschilderten Nachteile bekannter Ausführungen vermeidet. Hierzu wird neuartig das Prinzip eines "imaginären Flaschenzuges" bzw. eines "unvollständigen Flaschenzuges" realisiert: Der Schlauch oder das Kabel werden von angetriebenen Profilrollen kraftschlüssig vorwärts oder rückwärts geführt transportiert, wobei durch gesteuerte Einzelantriebe oder feste Getriebeübersetzungen von einem Antrieb sichergestellt ist, daß sich frei im Raum nebeneinander und ggf. gleichzeitig Schlaufen (Schlingen) so bilden können, als ob sie über den beweglichen Hollenblock eines gewöhnlichen Flaschenzuges mit einer der Rollenzahl entsprechenden längen- übersetzenden Wirkung liefen, wodurch ein Speichern der Abzugslänge erreicht wird.
• Mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen lassen sich u.a. folgende Vorteile erzielen: - Angetriebener Vor- und Rücklauf (Servobetrieb) mit gewünschter Geschwindigkeit und Stop in beliebigen Zwischenstellungen.
• - Bedienungsfreundlichkeit: ggf. Schaltfunktionen für steuern und regeln des Antriebes nur durch Handführung des Schlauches.
• - Beliebig große Speicherlänge, unabhängig von der Größe der Vorrichtung.
• - bünstirjP Verhältnis zwischen flexibel verfügbarer Länge und installieIter Gesamtlänge des Schlauches oder Kabels.
• - Kompakte Vorrichtung, Modulbauweise möglich, d.h. geringer EinDauraum, leichte Wartung und wirtschaftliche Herstellung.
• Die Wirkungsweise gezeichneter Ausführungsbeispiele wird nachstehend näher beschrieben: Gemäß Fig. 1 wird ein flexibles, strangförmiges Transportgut 1 (z.B. Schlauch) von einer dem Querschnitt des Schlauches angepasten Profilrolle 2 - abgestützt durch einen Führungsmantel 3 - über einen ausreichend bemessenen Umschlingungswinkel kraftschlüssig geführt. Wird die Rolle angetrieben, so vergrößert oder verkleinert sich eine vom festen Anschluß 4 ausgehende Schlaufe im Verhältnis 1:2 zum Transport des freien Endes.
• Werden gem. Fig. 2 zwei Profilrollen als Stufenscheibe parallel angeordnet und deren Durchmesser im Verhältnis 1:2 gewählt, so bewegen sich die Umlenkungsbogen der Schlaufen nebeneinander und gleichzeitig im Haum im Verhältnis 1:4 zum Transportweg des freien Endes, Nach Fig. 3 werden drei Profilrollen gleichen Durchmessers nebeneinander angeordnet. Würden die Schlaufen über drei lose Rollen rines gedachten Rollen-Blockes 5 umgelenkt und dieser über einen Weg 1/b L bewegt, so würde das freie Schlauchende den Weg L zurücklegen. Hierbei führt die zweite Rolle den doppelten Drehwinkel, die dritte Rolle den 3-fachen Drehwinkel von der Rolle aus, welche die unmittelbar vom festen Anschlußende des Schlauches ausgehende Schlaufe fuhrt. Wird erfindungsgemäß durch mechanische Getriebe oder durch entsprechend gesteuerte Einzelantriebe dafür gesorgt, daL die Profilrollen 2a, 2b, 2c, ... 2n mit verschiedenen Drehzahlen, u.zwar im Verhältnis 1:2:3: ... :n angetrieben werden, so vergrößern oder verkleinern sich die Schlaufen wie vorher ohne einen beweglichen Rollenblnck.
• Fig. 4 zeigt im Schnitt dargestellt eine in eine Profilrolle 2 integrierte Sicherheitskupplung: Die Vorwärts- oder Rückwärts-Drehung derProfilrolle erfolgt über eine montierte Antriebsnabe 6 mit eingesetzten Stahlkugeln 7. Die auf der Antriebsnabe drehbar befestigte Profilrolle, welche auf gleichem Lochkreisdurchmesser angeordnete, mit Vorspannung angefederte, hülsengeführte Kugeln 8 trägt, wird bis zum berechneten Grenzdrehmoment von der Antriebsnabe formschlüssig mitgenommen.
• In Fig. 5 ist ein in der Breite anpaßbares Rollenprofil gezeigt: Auf einem Flanschring 9 ist eine seitlich bewegliche Ringscheibe 10 über eine federnde Scheibe 11 gegen einen Sicherungsring 12 abgestützt und gegen Verdrehung durch Paßfeder oder Achsialstift gesichert.
• Fig. 6 Profilringe 13 werden von Stufenwelle 14 über je drei Planeten-Reibrollen 15 bzw. Planeten-Zahnräder (mit seitlichen Stützrollen), deren Achsen 16 in Käfigen 17 befestigt sind, angetrieben. Die Außenscheiben der Kafige sind gegen Drehung - drehmomentbegrenzend - von unter Vorspannung stehenden Kugeln 18, die in Bohrungen oder Kerben eingreifen, festgehalten.
• Fig. 7 zeigt als Beispiel, wie die erforderlichen Dbersetzungsverhältnisse beim Antrieb der einzelnen Profilrollen erzielt werden können: Wird z.B. von drei Profilrollen 2 die mittlere von der Antriebswelle 19 direkt angetrieben, so erfolgt der Antrieb der Profilrolle für die erste (befestiate) Schlaufe über zwei Stirnzahnradpaare 2ei/21 u. 22/23 im Verhältnis und der Antrieb für die Profilrolle welche das freie Ende des Schlauches transportiert, erfolgt sinngemäß über zwei Stirnzahnradpaare 24/25 u. 26/27 im Verhältnis Wie Fig. 8 zeigt, verhindert eine als Gleitstück ausgebildete feste Formschulter 28, daß festgezurrte Restschlaufen mit den Rändern der Profilrollen 2 in Berührung kommen. Ein alle oberen Stränge der nebeneinander liegenden Schlaufen abtastender Fühler 29 meldet die Endlaye und schaltet den Antrieb ab. Das freie Ende des Schlauches kann über eine Schaltwippe 30 einen Schalter mit Doppelfunktion betätigen, sodaß beim Ausfahren ein Start/Stop (auch ein ZwischenstopJ und beim Einfahren ein Abschalten (Endlage) erfolgt.
• Die Winkellage dieser Schaltwippe kann durch manuelle Führung des Schlauchendes beeinflußt und gemessen werden (z.B. durch Potentiometer), womit zusätzlich eine geschwindigkeitsregelnde Steuerung des Antriebes bewirkt werden kann.
• Eine alternative Form des Antriebes zeigt Fig. 9 : Eine Antriebswelle 31 trägt die Antriebsscheiben oder Riemenzahnräder 32, 33, welche über Rutschkupplungen 34 drehmomentbegrenzend mitgenommen werden. Die Profilrollen 2 sind auf fester Achse 35 gelagert und über Flach- oder Zahnriemen 36 (oder Doppelzahnriemen) mit der AntriebswelSe 31 verbunden. Die Antriebswelle ist von der Formschulter 28 abgedeckt.

Claims (12)

1. Patentansprüche 1. Vorrichtung zum verdrillfreien Auf- und Abrollen von flexiblen Schlauchleitungen, Kabeln, Seilen oder Bändern, g e k e n n -z e i c h n e t, durch folgende Merkmale: a) ein einseitig befestigtes strangförmiges Transportgut (z.i3.

   Schlauch) (1) beliebiger Länge wird in mehreren nebeneirander frei gebildeten Schlaufen mit Länyen-übersetzender Wirkung ohne Gegenzug gespeichert, bi das frei verfügbare bewegliche Ende wird unter erweitern oder zusammenziehen der Schlaufen eingezogen (aufgerollt) oder ausgeschoben (abgeroLlt) .zwar durch gleichzeitigen Kraftschluß mit mehreren nebeneinnder liegenden angetriebenen Profilrollen (2), die über einen Teilbereich am Umfang von einem Führungsmantel (3) abgedeckt sind, c) die einzelnen Profilrollen können jede für sich gesteuert angetrieben oder von einem gemeinsamen Antrieb und festen Getriebeübersetzungen mit gestuften Umfangsgeschwindigkeiten laufen und auch einzeln bzw. unabhängig von deren anderen Profilrollen angehalten werden, um sowohl unzulässige Beanspruchungen bei festgezurrten Schlaufen auszuschließen als auch eine eindeutige Ausgangslage zur Erzielung der vollen gegebenen Transportlänge sicherzustellen, d) allein die Handführung des freien beweglichen Endes des Transportgutes (1) kann über eine Schaltwippe (30) oder berührungslose Schalter die Steuerung (vorwärts, rückwärts, stop in Zwischenstellungen) und ggf. Geschwindigkeitsregelung des Antriebes bewirken.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daB die Profilrollen die Form einer Stufenscheibe mit Durchmesserverhältnissen 1:2:3:4... haben und mit gleicher Drehzahl geinsam angetrieben werden.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daü jede Profilrolle einzeln und unabhängig angetrieben oder stillgesetzt werden kann.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß alle Frofilrollen den gleichen Durchmesser haben und über mechanische Getriebe mit im Verhältnis 1:2:3:4... unterschiedlichen Drehzahlen gemeinsam angetrieben werden.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t, da£) der Antrieb der Profilrollen über Flachriemen, Zahnriemen oder Doppelzahnriemen (36), die direkt in den Rollenprofilen aufliegen, durch Stufenräder (32, 33) auf gemeinsamer Welle (31) erfolgt.
6. b. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß jede Antriebsnabe (6) für eine Profilrolle (2) über je zwei Zahnradpaare (20/21 u. 22/23), welche Zähnezahlverhältnisse von 1aufweisen, angetrieben wird, sodaß eine Übersetzung von 1:2 bzw. 2:1 erzielt wird und sich auf diese Weise mehrere gleiche Vorrichtungseinheiten in Modulbauweise von einer gemeinsamen Antriebswelle (19) antreiben lassen.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß jede einzelne Profilrolle über eine drehmomentbegrenzend abschaltende Kupplung verfügt oder so wirkend gesteuert mechanisch, elektrisch, pneumatisch bzw. hydraulisch angetrieben wird.
8. B. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die drehmomentbegrenzende Kupplung über radial oder tangential gegenüber angeordnete feste und angefederte Kugeln (7, 8) erfolgt, die in der Nabe (6) und der Profilrolle (2) sitzen.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e daß mehrere Profilrollen (13) von einer zentralen StufenrolSe (14) gemeinsam angetrieben über Planeten-Zahn- oder -Reibrader (15) mitgenommen werden, deren Achsen (16) in drehbaren Kcifigen t17) befestigt sind, welche drehmomentbegrenzend abgestützt werden und als Sicherheitskupplungen dergestalt wirken, daß sie sich bei Überlastung ausklinken und bei stillstehender Profilrolle mit doppelter Drehzahl umlaufen.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die dem Strangdurchmesser in der Breite und Tiefe angepaßten Profilrollen als auswechselbare Ringe ausgebildet sind und auch angefederte Seitenscheiben (10) tragen können.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß eine feststehende Formschulter (28) festgezogene Schlaufen von den Profilrollen-Händern fernhält und über einen gemeinsamen Fühler (29) der Antrieb dann abgeschaltet wird, wenn sämtliche Schlaufen anliegen (d.h. Schlauch voll ausgefahren).
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das freie Ende des Schlauches oder Kabels über eine Schaltwippe (30) gleitet, welche den Antrieb ein- oder ausschalten kann und je nach Winkellage z.B. über ein Potentiometer auch die Drehzahl der Profilrollen regelt.