DE3445802A1

DE3445802A1 - Spule fuer ein draht- oder kabel-coil

Info

Publication number: DE3445802A1
Application number: DE19843445802
Authority: DE
Inventors: Manfred 4408 Dülmen Bischoff; Julius Kreuznacht
Original assignee: JOSEF TIMMER GmbH
Current assignee: JOSEF TIMMER GmbH
Priority date: 1984-12-15
Filing date: 1984-12-15
Publication date: 1986-06-19
Also published as: EP0187311A1

Description

Anmelder: Josef Timmer GmbH ^

Dülmener Straße 51 --lÜL' Coesfeld

Titel: Spule für ein Draht- oder Kabel-Coil

Vertreter: Patentanwälte

Dipl.-Ing. S. Schulze Horn M.Sc. Dr. H. Hoffmeister Goldstraße 36 4400 Münster

Spule für ein Draht- oder Kabel-Coil

Die Erfindung betrifft eine Spule für ein Draht- oder Kabel-Coil mit einem Spulenkern und Ober- und Unterflansch, wobei der Mantel des Kerns aus radial beweglichen, am Oberflansch angelenkten Segmenten besteht und wobei der Kern vom Unterflansch trennbar ist.

Üblicherweise werden Drähte oder Kabel nach ihrer Herstellung zu sogenannten Coils auf Trommeln oder Spulen gewickelt und in dieser Form auch gelagert, transportiert und weiterverwendet. Hierdurch ist eine sehr große Zahl von Spulen erforderlich, die zudem häufig leer transportiert werden müssen, was einen großen Aufwand an Material und Transportkosten bedeutet.

Um den beschriebenen Aufwand zu verringern, sind Spulen entwickelt worden, deren Oberflansch zusammen mit dem Spulenkern vom Unterflansch trennbar ist und bei denen der Durchmesser des Kerns mittels radialer Bewegung von Kern-Segmenten variabel ist. Dadurch kann der Oberflansch mit dem Kern aus dem fertig gewickelten Coil herausgezogen werden und lediglich der Unterflansch verbleibt nach Art einer Transportpalette unter dem Coil.

Bekannte Spulen der beschriebenen Art weisen in ihrem Kerninneren eine von außen betätigbare Kniehebel-Mechanik auf, die eine Abspreizung bzw. Zurückziehung der Segmente des Kerns bewirkt. Nachteilig bei derartigen

Spulen ist der sehr hohe mechanische Aufwand und die große erforderliche Genauigkeit und Spielfreiheit der Gelenke der Kniehebel-Mechanik. Diese ist unbedingt erforderlich, um ein sicheres Bewickeln mit hoher Geschwindigkeit zu ermöglichen, denn ünrundheiten des Kerns würden durch daraus resultierende Zugspannungsschwankungen im Draht oder Kabel zu Qualitätsminderungen führen. Wegen der notwendig hohen Kräfte zur Spreizung der Segmente gegen die beim Umwickeln mit Draht, Kabel o. ä. auftretenden Kräfte unterliegen die Gelenke einem starken Verschleiß und erfordern so einen hohen Wartungs- und Reparaturaufwand. Hinzu kommen die hohen Herstellungskosten als weiterer Nachteil.

Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Spule der eingangs genannten Art zu schaffen, die die angeführten Nachteile vermeidet und insbesondere einen geringeren mechanischen Aufwand erfordert, stabil und verschleißarm ist, einfach zu betätigen ist und eine exakte Rundheit des Kerns gewährleistet.

Die Lösung der Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch eine Spule der eingangs genannten Art, bei der der Kern in seinem Inneren zur Abspreizung der Segmente je Segment eine Anordnung wenigstens einer keilförmigen Laufbahn und wenigstens einer Rolle aufweist, deren Rotationsebene die Spulenlängsachse schneidet, und bei der Rollen und Laufbahnen von außen etwa in Richtung der Spulenlängsachse gegeneinander verschiebbar sind.

Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, daß nur noch gleitende bzw. rollende Relativbewegungen der für die Spreizung der Segmente erforderlichen Bauteile auftreten. Der Verschleiß ist so wesentlich geringer und auch der mechanische Aufwand hält sich in Grenzen. Durch die Kombination von Rolle und Laufbahn lassen sich die erforderlichen hohen Kräfte bei geringer Reibung übertragen.

ff-

ohne daß es zu Klemmung oder Selbsthemmung kommen kann, indem die keilförmige Laufbahn und die darauf laufende Rolle gegeneinander verschoben werden. Entsprechend dem Keilwinkel der Laufbahn wird bei Verschiebung von Laufbahn und Rolle gegeneinander neben der Drehung der Rolle um sich selbst eine seitliche Auslenkung hervorgerufen, die sich auf die mit der Rolle bzw. der Laufbahn verbundenen Teile des Spulenkerns überträgt.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung sind die Rollen drehbar an der Innenseite der Segmente gelagert und die keilförmigen Laufbahnen liegen an der segmentabgewandten Seite der Rollen an diesen an und sind in Richtung der Spulenlängsachse verschiebbar. Bei dieser Anordnung können Rollen mit großer Lauffläche und großem Durchmesser verwendet werden, was eine günstige niedrige Flächenbelastung bei der Rollbewegung ergibt. Auch die Lagerung der Rollen kann somit großzügig dimensioniert und damit hochbeanspruchbar und doch verschleißarm ausgeführt werden.

Die Verschiebung der Laufbahnen erfolgt vorteilhaft durch Verschieben einer zentralen in Längsrichtung der Spule durch diese verlaufende Achse oder Stange. Damit ist nur ein einziges Bedienungsorgan vorhanden und weiterhin ist eine gleiche Verschiebung aller Laufbahnen gesichert. Besonders vorteilhaft ist eine einstückige Ausführung der Laufbahnen in einem Bauteil mit einer Durchführung für die zentrale Achse oder Stange.

Zur gleichzeitigen Verbindung von Kern und Unterflansch sowie Spreizung der Segmente ist vorgesehen, die Achse durch Verdrehen in einem Bewegungsgewinde im Unterflansch zu verschieben. Es ist so keine Ausübung von Druck- und Zugkräften erforderlich, sondern nur eine einfache Drehung der Achse für beide genannten Zwecke, die sogar von Hand erfolgen kann.

Um ein sicheres Verschieben der Laufbahnen in beide Richtungen zu erreichen, ist vorgesehen, die Achse so mit den Laufbahnen zu koppeln, daß die Achse bei unverdrehbaren Laufbahnen leicht rotierbar ist, aber diesen gegenüber kein axiales Spiel aufweist.

Für die Übertragung der Kräfte zwischen Achse und Laufbahnen ist es vorteilhaft, zwischen diesen wenigstens ein reibungsminderndes Gleit- oder Wälzlager einzusetzen, welches ein unmittelbares Gleiten von kraftübertragenden Flächen aufeinander und die damit verbundenen ^. hohen Reibungs- und Verschleißwerte vermeidet.

Weiter ist vorgesehen, daß zwischen der Achse und den Segmenten eine elastische Zugpsannung ausübende Elemente, z. B. Stahlzugfedern, angeordnet sind, die für einen stetigen Kontakt zwischen Rollen und Laufbahnen sorgen und die die Segmente bei einem Zurückfahren der Laufbahnen in Richtung des Spuleninneren ziehen. Außerdem wird hierdurch immer ein definierter, dem Verschiebungszustand der Achse entsprechender Außendurchmesser des Kerns erreicht.

Zusätzlich kann der Kern der Spule Mittel zur Begrenzung ι-** 25 des Abspreizweges der Segmente aufweisen, die verhindern, daß sich der Kerndurchmesser bei Rotation mit hoher Drehzahl vergrößert. Hierdurch wird auch eine exakte Auswuchtung der gesamten Spule erst ermöglicht, die für ein schnelles Bewickeln Voraussetzung ist.

30

Nach dem Absetzen des Kerns mit Oberflansch auf dem Unterflansch vor der Verbindung beider Teile ist das untere Ende der Achse nicht mehr sichtbar und zugänglich. Dadurch ist eine genaue Positionierung des Endes der Achse über der Gewindebohrung im Unterflansch sehr erschwert. Zur Abhilfe weist die Bohrung im Unterflansch eine konische Einführung auf, die ein sicheres Zentrie-

ren von Achse und Bohrung gewährleistet.

Für eine schnelle Bewicklung der Spule, sei es mit ruhender Spule im Bundpacker oder mit rotierender Spule, ist eine exakte Rundheit der Außenfläche des Kerns erforderlich. Diese wird unter anderem dadurch erreicht, daß Ober- und Unterflansch jeweils in ihrer kernseitigen Fläche eine ringförmige Nut aufweisen, in die die oberen und unteren Enden der Segmente eingreifen und daß die äußeren Nutränder einen definierten Anschlag für die Segmente im abgespreizten Zustand bilden.

Zur Sicherung der Gleichzeitigkeit der maximalen Spreizung der Segmente und der Verspannung von Unterflansch und Kern weist der Oberflansch einen einstellbaren Anschlag für den Kopf der Achse auf, der den Weg der Achse in Einschraubrichtung passend begrenzt.

Eine einfache Betätigung der zentralen Achse und gleichzeitig eine Möglichkeit zur Anbringung z. B. eines Kranseils o. ä. wird durch eine am oberen Ende der Achse vorgesehene Öse o. ä. Anschlagmittel erreicht.

Zur Sicherung des Coils vor Herausziehen des Kerns weist der Kern längsverlaufende Nuten auf seiner Außenseite auf, und die Flansche weisen entsprechende mit den Nuten fluchtende radiale Schlitze auf, die eine Hindurchführung von Verpackungsbandagen, z. B. Stahlspannband, erlauben. Zur Sicherstellung der Flucht weisen Segmente bzw. Unterflansch Mittel zur Einstellung einer definierten Winkellage, z. B. in die radialen Schlitze eingreifende Bolzen, auf.

Zur Sicherung der ersten Lage des Drahtes oder Kabels auf der Spule zu Beginn des Bewickeins ist die Außenfläche des Kerns wenigstens teilweise mit einem reibungserhöhenden, elastischen Material versehen. Dies

können ζ. B. in längsverlaufenden flachen Nuten einge"¹ *" klebte Moosgummistreifen sein, deren Dicke unbelastet etwas größer ist, als die Tiefe der Nuten.

Das Herausziehen nach oben von Kern und Oberflansch der Spule nach dem Wickeln des Coils wird durch die Zurückziehung der zuvor abgespreizten Segmente des Kerns und damit Durchmesserverringerung ermöglicht. Eine weitere Erleichterung des Herausziehens wird erreicht durch eine konische Form des Kerns mit nach unten abnehmendem Durchmesser. Ein weiterer Vorteil, der sich hierbei ergibt, ist, daß das fertige Coil bei konstantem Außendurchmesser unten eine größere Wicklungsdichte aufweist als an seinem oberen Ende und so eine günstigere, tiefe Schwerpunktlage erhält.

Bekannte Spulen werden aus entsprechend geformten Metallplatten durch Verschweißen hergestellt und erfordern einen hohen Zeit- und Arbeitsaufwand. Demgegenüber sind in einer vorteilhaften Ausführung die Segmente der erfindungsgemäßen Spule aus Gußmetall hergestellt. Besondere Vorteile ergeben sich, wenn zudem der Kern einstückig gegossen ist und erst nach mechanischer Bearbeitung, z. B. Abdrehen, seiner Außenfläche und Teilen seiner Stirnflächen in die Segmente geteilt wird. Der Herstellungsaufwand wird bei gleichzeitig verbesserter mechanischer Exaktheit der Spule hierdurch wesentlich verringert.

Weiterhin kann die Spule einen Innengreifer zum Aufheben des Coils aufweisen. Es ist somit die Möglichkeit gegeben, wahlweise entweder den Kern aus dem Coil herauszuziehen, oder aber durch Aktivieren des Innengreifers Kern und Oberflansch zusammen mit dem Coil vom ünterflansch abzuheben.

Schließlich besteht zur Verringerung der Spulenhöhe für

3U5802

die Wicklung von Mindermengen-Coils die Möglichkeit, daß die Spule einen zu Ober- und Unterflansch parallelen und zwischen diesen angeordneten Zwischenflansch mit einer zentralen kreisförmigen Öffnung für den Kern und mit Befestigungsmitteln für eine lösbare Verbindung mit dem Ober- oder Unterflansch aufweist.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spule der eingangs genannten Art anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Figur 1 einen Vertikalschnitt durch eine Spule, links von der Mittelachse im Zustand mit abgespreizten Segmenten und rechts von der Mittelachse im Zustand mit zurückgezogenen Segmenten,

Figur 2 einen Horizontalschnitt durch die Spule in Höhe der Rollen und

Figur 3 eine Draufsicht auf eine Hälfte eines symmetrischen Oberflansches.

Wie die Figur 1 zeigt, besteht die erfindungsgemäße Spule 1 aus einem Kern 2 mit einem Oberflansch 9 und einem Unterflansch 12. Am Oberflansch 9 sind Segmente 3 angelenkt, die den Außenmantel des Spulenkerns 2 bilden. Im Inneren des Kerns sind an der Innenseite der Segmente 3 Rollen 5 gelagert. Diese Rollen 5 laufen an ihrer segmentabgewandten Seite auf keilförmigen Laufbahnen 4, die in Richtung der Spulenlängsachse verschiebbar sind. Die Verschiebung der keilförmigen Laufbahnen 4 erfolgt durch Verschieben einer zentralen Achse 7 in einer Gleitführung 8 im Oberflansch 9 bis zu einem einstellbaren Anschlag 8¹. Zwischen der Achse 7 und den Laufbahnen 4 ist ein Kugellager 10 eingesetzt, das die Reibung bei der Übertragung der Druckkräfte vermindert. Die Laufflächen für die Rollen 5 auf den Laufbahnen 4 sind im

#" ij _

Ausführungsbeispiel als Nuten ausgeführt, in denen die Rollen 5 laufen. Eine Verdrehung der Laufbahnen um die Achse 7 ist somit ausgeschlossen, wogegen die Achse 7 leicht drehbar ist. Unterhalb der Rollen 5 und Laufbahnen 4 sind Zugfedern 11 angeordnet, deren eines Ende mit der Innenseite eines Segmentes 3 verbunden ist und deren anderes Ende mit der Achse 7 gleitend verbunden ist. Die Federn 11 dienen zur Zurückziehung der Segmente 3 bei einem Zurückfahren der Laufbahnen 4 in Richtung des Oberflansches 9 der Spule 1. Die zentrale Achse 7 weist an ihrem unteren Ende 7' ein Gewinde 13' auf, das beim Verdrehen der Achse 7 in eine entsprechende Gewindebohrung 13 im Unterflansch 12 eingreift. Zur sicheren Positionierung des unteren Endes 7¹ der Achse 7 über der Gewindebohrung 13 weist diese Bohrung 13 eine konisch sich verengende Einführung 14 auf. Weiterhin weist der Unterflansch 12 auf seiner kernseitigen Fläche 12' eine ringförmige Nut 16 auf, in die die unteren Enden 32 der Segmente 3 eingreifen. Eine entsprechende Ringnut 15 findet sich auf der kernseitigen Fläche 9' des Oberflansches 9 für die Aufnahme der oberen Enden 31 der Segmente 3. In der Hälfte der Figur links von der Längsachse 6 der Spule 1 ist der Zustand des Kerns 2 mit abgespreizten Segmenten 3 dargestellt. Die kleiförmigen Laufbahnen 4 sind in ihrer tiefsten Stellung durch Verdrehen der zentralen Achse 7 in der Gewxndebohrung 13 verschoben. Hierdurch sind über die Rollen 5 die Segmente 3 nach außen abgespreizt und liegen mit ihren oberen Enden 31 bzw. unteren Enden 32 an den äußeren Rändern 15' bzw.

16' der ringförmigen Nuten 15, 16 an. Die äußeren Ränder 15¹, 16' der Nuten 15, 16 in den Flanschen 9, 12 bilden einen exakt kreisförmigen Anschlag für die Enden 31, 32 der Segmente 3 und sorgen so zusammen mit den Begrenzungsmitteln 21 für eine exakte Rundheit des Kerns 2 der Spule 1.

Sf / if.

In der Hälfte der Figur rechts von der Spulenlängsachse 6 ist der Zustand des Kerns 2 mit zurückgezogenen Segmenten dargestellt. Die keilförmigen Laufbahnen 4 sind nunmehr in ihre oberste Position verfahren und die Fedem 11 sorgen für eine Zurückziehung der Segmente 3 zur Mitte des Kerns 2. Der Durchmesser des Kerns 2 der Spule 1 wird hierdurch in einem ausreichenden Maße verringert, um den Kern 2 aus dem darum gewickelten Coil herauszuziehen. Zur Winkelfestlegung zwischen Kern 2 und Unterflansch 12 dienen Mittel am Segment 3, z. B. Bolzen 16.

In der Figur 2 ist ein Schnitt in einer horizontalen Ebene durch den Kern 2 der Spule 1 in Höhe der Rollen dargestellt. Die Rollen 5 sind an den Innenseiten der Segmente 3 gelagert und laufen mit ihrer segmentabgewandten Seite auf den keilförmigen Laufbahnen 4, die im Ausführungsbeispiel einstückig ausgeführt sind. Im Zentrum ist die drehbare Achse 7 zur Verschiebung dieser keilförmigen Laufbahnen 4 zu erkennen. An der Außenseite des Spulenkerns 2 sind Nuten 19 eingebracht, die zur Durchführung von Verpackungsbandagen dienen. Weiterhin ist beispielhaft eine Auflage eines elastischen reibungserhöhenden Materials 20 dargestellt, das zur Sicherung der untersten Wicklungslage gegen ein Verrutschen dient.

Aus der in Figur 3 dargestellten Draufsicht auf eine Hälfte des symmetrischen Oberflansches ist zu ersehen, daß dieser Schlitze 18 aufweist, die mit den Nuten 19 in der Außenseite des Kerns 2 fluchten und zur Hindurchführung von Verpackungsbandagen zur Sicherung des gewickelten Coils dienen. Der Unterflansch 12 weist ebenfalls Schlitze (nicht dargestellt) auf, die mit den Schlitzen 18 des Oberflansches 9 und den Nuten 19 der Außenseite 2" des Kerns 2 fluchten und ebenfalls zur Hindurchführung von Verpackungsbandagen dienen.

- Leerseite -

Claims

Patentansprüche

1. Spule für ein Draht- oder kabel-Coil mit einem Kern und Ober- und Unterflansch, wobei der Mantel des Kerns aus radial beweglichen am Oberflansch angelenkten Segmenten besteht und wobei der Kern vom Unterflansch trennbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß
der" Kern (2) in seinem Inneren zur Abspreizung der Segmente (3) je Segment (3) eine Anordnung wenigstens einer keilförmigen Laufbahn (4) und wenigstens einer Rolle (5) aufweist, deren Rotationsebene die Spulenlängsachse (6) schneidet, und daß Rollen (5) und Laufbahnen von außen etwa in Richtung der Spulenlängsachse (6) gegeneinander verschiebbar sind.

2. Spule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (5) an der Innenseite der Segmente (3) gelagert sind und daß die keilförmigen Laufbahnen (4) ^an der segmentabgewandten Seite der Rollen (5) anliegen und in Richtung der Spulenlängsachse (6) verschiebbar, sind.

3. Spule nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung der Laufbahnen (4) durch Verschiebung einer zentralen, in Richtung der Längsachse (6) der Spule (1) verlaufenden Achse oder Stange (7) erfolgt.

4. Spule nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterflansch (12) eine zentrale Gewindebohrung (13) aufweist, in welche das mit einem Gewinde (13) versehene untere Ende (7¹) der Achse (7) während ihrer Verdrehung zur Verschiebung der Laufbahnen (4) eingreift.

5. Spule nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Achse (7) in der Weise

mit den Laufbahnen (4) verbunden ist, daß die Achse

(4) leicht rotierbar ist, aber kein axiales Spiel gegenüber den Laufbahnen (4) aufweist.

6. Spule nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Achse (7) und den Laufbahnen (4) zur Übertragung der Druck- und/oder Zugkräfte ein rexbungsvermxnderndes Gleit- oder Wälzlager (10) eingesetzt ist.
10

7. Spule nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Achse (7) und den Segmenten (3) eine elastische Zugspannung ausübende Elemente (11) angeordnet sind.

8. Spule nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Kern (2) der Spule (1) Mittel (21) zur Begrenzung der Abspreizungen der Segmente (3) vorhanden sind.

9. Spule nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Gewindebohrung (13) im Umterflansch (12) eine sich konisch verengende Einführung (14) aufweist.

10. Spule nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Flansche (9, 12) jeweils in ihrer kernseitigen Fläche (9', 12') je eine ringförmige Nut (15, 16) aufweisen, in die die Enden (31, 32) der Segmente (3) eingreifen und daß die äußeren Nutränder (15¹, 16').einen Anschlag für die Segmente (3) in abgespreiztem Zustand bilden.

11. Spule nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Oberflansch (9) in Einschraubrichtung wirkender einstellbarer Anschlag (8) für den Kopf (7¹¹) der Achse (7) angeordnet ist.

12. Spule nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Achse (7) an ihrem oberflanschseitigen Kopf (7¹¹) eine Öse (17) oder ähnliches aufweist.

13. Spule nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Ober_ und Unterflansch (9, 12) radial verlaufende Schlitze (18) und die Außenfläche (2¹) des'Kerns (2) mit den Schlitzen (18) fluchtende Nuten

(19) aufweisen.

14. Spule nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) und der Unterflansch (12) Mittel (22) zur Einstellung einer definierten Winkellage zueinander vor der Verbindung von Kern (2) und Unterflansch (12) aufweisen.

15. Spule nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (2¹) des Kerns (2) wenigstens teilweise mit einem elastischen, reibungserhöhenden Belag (20) versehen ist.

16. Spule nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) konisch geformt ist.

17. Spule nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (3) des Kerns (2) aus Gußmetall gestehen.

18. Spule nach den Ansprüchen 1 bis i7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) einstückig gegossen ist und erst nach einer mechanischen Bearbeitung seiner Außenfläche (2¹) in die Segmente (3) geteilt ist.

19. Spule nach den Ansprüchen 1.bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) der Spule (1) einen Innengreifer zum Abheben des Coils vom Unterflansch (12) aufweist.

20. Spule nach den Ansprüchen 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (1) einen zu Ober- und Unterflansch (9, 12) parallelen und zwischen diesen angeordneten Zwischenflansch mit einer zentralen kreisförmigen Öffnung für den Kern (2) und mit Befestigungsmitteln für eine lösbare Verbindung mit dem Ober- oder Unterflansch (9, 12) aufweist.