DE4004401A1 - Wickelvorrichtung fuer eine leitungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wickelvorrichtung zum Auf- und Abwickeln einer Leitungsanordnung, die einen Endes mit einer feststehenden Einrichtung und anderen Endes mit einer hin- und herbeweglichen Einrichtung gekoppelt ist und eine Vielzahl von flexiblen Leitungen aufweist, die gemeinsam in einen Außenmantel aus einem flexiblen Ma­ terial eingebettet sind, mit einer ortsfesten hohlzylin­ drischen Innentrommel und einer um diese herum drehbaren hohlzylindrischen Außentrommel, wobei die Innentrommel und die Außentrommel mit einer Innentrommel- bzw. Außen­ trommeldurchführöffnung zum Hindurchführen der Leitungs­ anordnung versehen sind und wobei durch Drehen der Außen­ trommel ein außerhalb der Außentrommel befindlicher Außenbereich der Leitungsanordnung auf deren Außenumfang auf- bzw. abwickelbar und ein zwischen Außentrommel und Innentrommel befindlicher Innenbereich der Leitungsan­ ordnung bezüglich der Innentrommel ab- bzw. aufwickelbar ist.

Es gibt Geräte, die während ihres Betriebes bewegt und in allen Bewegungsstellungen an eine mit ihnen mitbe­ wegliche Leitungsanordnung angeschlossen sein müssen. Dabei kann es sich um elektrische oder optische Signal­ abgabe- und/oder Versorgungs-Leitungsanordnungen und/oder um Fluid-Leitungen, beispielsweise zur Gas- und/oder Flüssigkeitsversorgung des Gerätes handeln. Solche Geräte können auf linearen oder nicht-linearen Bahnen beweglich sein. Beispiele sind Roboter, die sich um eine Drehachse drehen und/oder eine Lateralbewegung ausführen, Meßköpfe zur Überwachung von Materialbahnen, wie Stoff- oder Pa­ pierbahnen, die zur Überwachung der gesamten Bahnbreite über die Bahn hin- und herbewegt werden, oder Röntgen­ geräte, die an einem etwa halbkreisförmigen C-Bogen einen Endes eine Röntgenstrahlenquelle und anderen Endes einen Röntgenstrahlenempfänger aufweisen, wobei der C-Bogen um seine Kreisbahn verschwenkbar ist, um die Röntgenstrah­ lenquelle und den Röntgenstrahlenempfänger immer auf die jeweilige Position, beispielsweise eines zu operierenden Patienten, einstellen zu können. Dabei wird der C-Bogen von einer Bedienungsperson, beispielsweise dem operieren­ den Arzt, von Hand in die jeweils gewünschte Kreisbogen­ stellung geschwenkt, in welcher er dann exakt stehen­ bleiben muß.

Allen solchen Geräten ist gemeinsam, daß der bewegliche Geräteteil in jeder seiner möglichen Positionen mit einer feststehenden Einrichtung verbunden werden muß, um den beweglichen Geräteteil zu versorgen und/oder von dem beweglichen Geräteteil beispielsweise Signale abzu­ nehmen.

Bei einem Röntgengerät der angegebenen Art, hat man sich mit einer Kabelschlaufe geholfen, die zwischen beweg­ lichem Geräteteil und feststehendem Geräteteil angeordnet war. Dies ist aber insbesondere in einem Operationssaal problematisch, weil eine solche Kabelschlaufe nicht nur eine Stolperquelle darstellen kann sondern auch häufig im Weg ist, den Patienten belästigen kann und einen Schmutzfänger bilden kann.

Eine Vorrichtung zum Auf- und Abrollen eines elektrischen Leiters mit federunterstützter Drehtrommel für die Auf­ nahme des Leiters, wie sie aus der DE-34 06 221 A1 be­ kannt ist, hat sich zwar für viele Anwendungen bewährt. Verwendet man sie allerdings für ein Röntgengerät der oben angegebenen Art, tritt das Problem auf, daß die in der Drehtrommel untergebrachte Feder über die Drehtrommel eine Rückstellkraft auf den C-Bogen des Röntgengerätes ausübt, wodurch der C-Bogen und damit die an seinem einen Ende angebrachte Röntgenstrahlenquelle und der an seinem anderen Ende angebrachte Röntgenstrahlenempfänger nicht genügend sicher in der von der Bedienungsperson einge­ stellten Drehstellung verbleiben.

Um dieses Problem zu überwinden, ist vorgeschlagen wor­ den, die Drehtrommel der Vorrichtung zum Auf- und Ab­ wickeln eines elektrischen Kabels durch das Aufwickeln bzw. Abwickeln des Kabels zu drehen. Dabei wird ein Flachkabel verwendet, dessen Steifigkeit genügend groß ist, um die Drehtrommel mit dem zur Drehtrommel hin be­ wegten Kabel zu drehen. Um zu erreichen, daß das Kabel beim Aufwickelvorgang enganliegend auf den Außenumfang der Drehtrommel aufgewickelt wird und es vor der Dreh­ trommel zu keinen schlaufenartigen Verwerfungen des zur Drehtrommel geschobenen Kabels kommt, müssen Andruck­ rollen vorgesehen werden, von denen eine an den Außen­ umfang der Drehtrommel drückt, um ein strammes Auf­ wickeln des Kabels auf die Drehtrommel zu erreichen, und die andere im Bereich vor der Drehtrommel gegen den C-Bogen drückt, um das Kabel auf dem C-Bogen zu halten und Verwerfungen des Kabels zu vermeiden.

Werden derartige Wickelvorrichtungen beispielsweise für Röntgengeräte verwendet, wird eine hohe Funktionssicher­ heit verlangt. Dies bedeutet auch, daß die Wickelvor­ richtung eine bestimmte Anzahl von Drehzyklen, beispiels­ weise 100 000, beschädigungslos überstehen muß.

Mit der bereits vorgeschlagenen Wickelvorrichtung konnte bisher diese Anforderung nicht erfüllt werden. Fast regelmäßig kam es weit vor Erreichen der geforderten Min­ destdrehzykluszahl zu Beschädigungen am Flachkabel. Ent­ weder hatten sich einzelne Leiter des Kabels durch den Außenmantel hindurchgearbeitet und standen schlaufenartig aus dem Kabelmantel heraus, oder einige Leiter des Kabels waren gerissen, oft innerhalb des Außenmantels, so daß bei optischen Inspektionen zunächst nicht auffiel, daß das Kabel nicht mehr funktionsfähig war.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wickelvor­ richtung der eingangs angegebenen Art sowie eine dafür verwendbare Leitungsanordnung verfügbar zu machen, mit welchen die geforderte Betriebssicherheit sichergestellt werden kann.

Hinsichtlich der Wickelvorrichtung besteht die erfin­ dungsgemäße Lösung darin, daß nur der Außenbereich der Leitungsanordnung mit dem Außenmantel versehen ist, daß die Leiter im Innenbereich der Leitungsanordnung mittels einer Bündelungseinrichtung lose in etwa der Bündelform gehalten werden, die sie im Außenbereich aufgrund der Einbettung in den Außenmantel haben, wobei die einzelnen Leitungen gegeneinander und gegenüber der Bündelungsein­ richtung verschiebbar sind, und daß die Leitungsanordnung derart durch die Leitungsdurchführöffnungen geführt ist, daß die einzelnen Leitungen im Bereich der Außentrommel­ durchführöffnung bezüglich des Außenmantels und im Be­ reich der Innentrommeldurchführöffnung bezüglich dieser in ihrer Längsrichtung verschiebbar sind.

Hinsichtlich der Leitungsanordnung besteht eine besonders bevorzugte Ausführungsform zur Lösung der genannten Auf­ gabe in einem konfektionierten Flachkabelstück mit einer Vielzahl von je mit einer flexiblen Primärisolierung ver­ sehenen Leitern, die gemeinsam in einen Außenmantel aus einem flexiblen Isolierstoff eingebettet sind, wobei das Flachkabel über einen endseitigen Teil seiner Länge frei von dem Außenmantel ist, die Leiter dieses endseitigen Teils durch Halteöffnungen eines Haltebandes aus einem im wesentlichen nichtelastisch biegbaren Material mit einer der Flachkabelbreite entsprechenden Breite gefädelt sind, und am außenmantelseitigen Ende des endseitigen Teils eine Klemmvorrichtung vorgesehen ist, welche die Leiter und das eine Ende des Haltebandes festhält, nicht jedoch den Außenmantel.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei Wickelvorrichtungen ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen während der Auf- und Abwickelvorgänge in der Leitungsanordnung starke Kräfte wirken, welche zu einer Verformung, Be­ schädigung oder gar Zerstörung der Leitungsanordnung führen können. Der Außenbereich der Leitungsanordnung wird bei den Auf- und Abwickelvorgängen starken Krüm­ mungsänderungen unterworfen. Während die Ablagebahn, auf welcher der von der Außentrommel abgewickelte Teil des Außenbereichs der Leitungsanordnung liegt, entweder eben ist oder einen relativ großen Krümmungsradius aufweist, hat der Außenumfang der Außentrommel einen vergleichs­ weise kleinen Krümmungsradius. Bei diesem relativ kleinen Krümmungsradius macht sich die Dicke der Lei­ tungsanordnung, beispielsweise eines Flachkabels, bemerk­ bar. Der Außenkrümmungsradius des Flachkabels ist be­ trächtlich größer als der Innenkrümmungsradius der auf dem Außenumfang der Außentrommel aufliegenden Seite des Flachkabels. Etwa in der durch die Achsen der einzelnen nebeneinanderliegenden Leiter des Flachkabels gebildeten Krümmungsfläche befindet sich eine neutrale oder mittlere Zone mit mittlerem Krümmungsradius. Verglichen mit einem linear gestreckten Flachkabel treten für die außerhalb der neutralen Zone befindlichen Teile des Flachkabels Zugkräfte und für die innerhalb dieser neutralen Zone befindlichen Teile des Flachkabels Druckkräfte auf. Ins­ besondere kommt es zu Dehnungs- bzw. Stauchungsverschie­ bungen des Außenmantels gegenüber den einzelnen Leitern des Flachkabels. Durch die starke Änderung des Krümmungs­ radius des Außenbereichs der Leitungsanordnung beim Auf- und Abwickeln je nach dem, ob sich ein betrachteter Längenabschnitt des Außenbereichs auf der Außentrommel oder auf der Ablagebahn befindet, kommt es zu einem re­ lativ starken Gegeneinanderarbeiten von Außenmantel und Leitern. Dies kann im Betrieb zu einer vorzeitigen Beschädigung des Außenmantels oder auch der Leiter, ent­ weder hinsichtlich ihrer Primärisolation oder auch hin­ sichtlich ihrer metallischen Seelen selber, führen.

Befinden sich die Achsen der einzelnen Leiter nicht alle exakt in der neutralen Zone der Leitungsanordnung, treten die genannten Zug- bzw. Druckkräfte auch innerhalb sol­ cher Leiter auf. Dadurch kann es zu Spannungen innerhalb solcher Leiter führen, die zu einer Beschädigung der Pri­ märisolation oder der metallischen Seelen führen können.

Wegen der Kräfte, die aufgrund der genannten Zug- und Druckspannungen zwischen dem Außenmantel und den ein­ zelnen Leitern und auch innerhalb einzelner Leiter auf­ treten können, sowie der Belastungsänderungen, die beim Auf- und Abwickeln aufgrund der starken Krümmungs­ radiusänderungen auftreten, kann es dann zum Heraustreten einzelner Leiter aus dem Außenmantel kommen, zur Be­ schädigung der Primärisolationen der Leiter oder gar zum Reißen einzelner Leiter oder deren Metallseelen.

Noch drastischere Zug- und Druckspannungen treten in dem zwischen Außentrommel und Innentrommel befindlichen Be­ reich der Leitungsanordnung auf. Denn dort ist der Krüm­ mungsradius der spiralig aufgewickelten Leitungsanordnung noch viel kleiner als außerhalb der Außentrommel, insbe­ sondere in dem Teilbereich, der unmittelbar auf dem Außenumfang der Innentrommel liegt. Bei derart kleinen Krümmungsradien macht sich die Dicke der Leitunganordnung besonders stark bemerkbar und führt dort zu starken Un­ terschieden zwischen Außenkrümmungsradius und Innen­ krümmungsradius der Leitungsanordnung, beispielsweise eines Flachkabels. Versetzungen einzelner Lei­ terachsen gegenüber der neutralen Zone wirken sich noch viel stärker aus als in dem außerhalb der Außentrommel befindlichen Außenbereich der Leitungsanordnung. Beim Auf- und Abwickeln der Wickelvorrichtung, bei welchem der Innenbereich der Leitungsanordnung abwechselnd mehr am Innenumfang der Außentrommel oder mehr auf dem Außen­ umfang der Innentrommel liegt, treten große Krümmungs­ radiusänderungen auf, mit entsprechenden Zug- bzw. Schub­ kraftänderungen. Das Gegeneinanderarbeiten von Außenman­ tel und einzelnen Leitungen sowie die Zug- und Druck­ kräfte in dem Außenmantel und in den einzelnen Leitungen sind hier besonders groß. Aufgrund der daraus resultie­ renden starken Belastungen kann es schon nach einer re­ lativ kleinen Anzahl von Drehzyklen zu Beschädigungen oder Zerstörungen der Leitungsanordnung kommen.

Die Situation wird noch dadurch verschärft, daß die einzelnen Leiter innerhalb des Außenmantels geringfügig unterschiedliche Länge haben können, beispielsweise weil ein Teil der Leiter nicht ganz so geradlinig in dem Außenmantel geführt ist wie ein anderer Teil der Leiter. Befinden sich nicht alle Leiterachsen exakt in der mitt­ leren oder der neutralen Zone beispielsweise eines Flachkabels, wirkt sich dies in dem spiralig gewickelten Bereich des Flachkabels als eine unterschiedliche Länge der einzelnen Leiter aus. Die starken Zugkräfte, die ins­ besondere im Innenbereich der Leiteranordnung aufge­ bracht werden müssen, um diesen Teil der Leiteranordnung in eine enge spiralige Form zu wickeln, gehen dann im wesentlichen zu Lasten der effektiv kürzeren Leiter, mit der Folge, daß diese schon nach relativ kurzer Betriebs­ dauer reißen können. Andererseits bewirken die relativ starken Schubkräfte, die beim Ausdrehen des spiralig ge­ wickelten Innenbereichs der Leitungsanordnung entstehen, derart, daß Leiter mit effektiv größerer Länge durch den Außenmantel hindurch nach außen gedrückt werden können.

Diese Erkenntnis der Ursachen für die Beschädigungen und Zerstörungen bei bereits konzipierten Wickelvorrichtungen der eingangs angegebenen Art führte dann zu dem Bestre­ ben, die für die Leitungsanordnung schädlichen Kräfte zu beseitigen. Das Resultat dieser Bestrebungen ist die vorliegende Erfindung. Deren Kernidee liegt darin, den Innenbereich der Leitungsanordnung vom Außenmantel frei­ zulassen, dort die einzelnen Leitungen nur mit einer Bündelungsvorrichtung lose zusammenzuhalten, die Lei­ tungen des Innenbereichs so lose durch die Innen­ trommeldurchführöffnung zu führen, daß sie dieser gegenüber in Längsrichtung verschiebbar sind, und im Be­ reich der Außentrommeldurchführöffnung nur die Leitungen, nicht jedoch den Außenmantel festzulegen.

Als Folge dieser Maßnahmen kann sich jede Leitung des Innenbereichs in die für sie günstigste Krümmungszone begeben, ohne Behinderung durch einen Außenmantel oder durch andere Leitungen. Unterschiedliche Längen der einzelnen Leitungen führen nicht mehr zu schädlichen Belastungen. Es ist ein Längenausgleich der einzelnen Leitungen dadurch ermöglicht, daß sie sich um den er­ forderlichen Längenbetrag gegenüber anderen Leitungen der Leitungsanordnung verschieben, was ihnen die lose Durchführung durch die Innentrommeldurchführöffnung erlaubt. Da im Außenbereich der Leitungsanordnung die einzelnen Leitungen und der Außenmantel nicht mehr bei­ den Endes aneinander festgeklemmt sind, kann sich der Außenmantel relativ zu den Leitungen des Außenbereichs frei verschieben und können sich Spannungskräfte aufgrund des Unterschiedes zwischen dem Außenkrümmungsradius und dem Innenkrümmungsradius des Außenmantels leichter im Außenmantel selbst abbauen, ohne die Leitungen übermäßig zu belasten.

Insbesondere bei Verwendung für Röntgengeräte wird als Leitungsanordnung vorzugsweise ein Flachkabel verwendet. Die Bündelungseinrichtung wird dann vorzugsweise als Halteband ausgebildet, das mit Halteöffnungen versehen ist, durch welche die Leiter des Flachkabels hindurchge­ führt und dadurch locker in einer Bündelform gehalten werden, die im wesentlichen der Bündelform entspricht, in welcher die Leiter von dem Außenmantel gehalten wür­ den, wenn dieser an dieser Stelle des Flachkabels vor­ handen wäre. Die Halteöffnungen können entweder durch eine Vielzahl von Perforationslöchern gebildet sein, die über die Breite und Länge des Haltebandes so verteilt sind, daß die Leiter durch diese Löcher hindurch in das Halteband eingeflochten werden können. Man kann die Hal­ teöffnungen aber auch in Form von kanalartigen Längs­ taschen ausbilden, in welchen die Leiter aufgenommen sind. Solche Längstaschen sollten dann aber quer zur Längserstreckung des Haltebandes so großzügig bemessen sein, daß sich die einzelnen Leiter genügend frei gegen­ einander bewegen können.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Halteband aus einem weichen, nichtelastisch nachgiebigen Fliesmaterial ausgebildet, das auf einer Seite mit einer Kunststoffolie mit guter Gleitfähigkeit versehen ist. Bei der spiralig gewickelten Anordnung aus den Leitern und dem Halteband bewirkt die Kunststoffolie guter Gleit­ fähigkeit daß sich zu unterschiedlichen Spirallagen ge­ hörende Bereiche der Leiter nicht aneinander reiben sondern ein Gleitmittel in Form der Kunststoffolie die Reibung vermindert.

Vorzugsweise ist das Halteband beiden Endes eingespannt, einen Endes zusammen mit den vom Außenmantel freien Lei­ tern im Bereich der Außentrommeldurchführöffnung und anderen Endes im Bereich der Innentrommeldurchführöff­ nung, dort allerdings unabhängig von den lose durch die Innentrommeldurchführöffnung hindurchgeführten Leitern.

Zusätzliche Weiterbildungen der Erfindung sind den An­ sprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Wickel­ vorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Trommeln der in Fig. 1 gezeigten Wickelvorrichtung in teil­ weiser Schnittdarstellung;

Fig. 3 ein konfektioniertes Flachkabel, das für die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Wickelvor­ richtung geeignet ist;

Fig. 4 das in Fig. 3 gezeigte Flachkabel zusammen mit der Innentrommel der Wickelvorrichtung;

Fig. 5 eine Radialschnittansicht, welche die Außen­ trommel und die Innentrommel der Wickelvor­ richtung zeigt; und

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Außentrommel mit einem Teil eines außerhalb der Außentrommel befindlichen Außenbereichs der Leitungsanord­ nung.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform einer Wickelvorrichtung ist angenommen, daß die von ihr auf- und abgewickelte Wicklungsanordnung mit einer linear hin- und herbeweglichen Einrichtung gekoppelt ist. Diese Ausführungsform umfaßt einen linearen Träger 11, an dessen in Fig. 1 rechtem Ende die bewegliche Einrich­ tung, beispielsweise ein Röntgengerät, ein Meßkopf zur Überwachung von Materialbahnen oder dergleichen ange­ ordnet werden kann. Der Träger 11 dient gleichzeitig als Ablagebahn für ein Flachkabel 13, das bei einer Hin- und Herbewegung des Trägers 11 auf den Außenumfang einer Außentrommel 15 einer Wickelvorrichtung 17 auf- und ab­ wickelbar ist. Die Außentrommel 15 ist gegenüber einer Innentrommel 19 drehbar. Am Außenumfang der Außentrommel 15 befindet sich eine Außentrommeldurchführöffnung 21, durch welche die Leiter des Flachkabels 13 in den Innen­ raum zwischen Außentrommel 15 und Innentrommel 19 hineingeführt sind. Aus seitlichen Öffnungen 23 an beiden Stirnflächen 25 der Innentrommel 19 ist je ein Teil der Leiter 27 des Flachkabels 13 herausgeführt und an eine feststehende Verbinderanordnung 29 angeschlossen, über welche die Verbindung der Leiter mit der feststehen­ den Einrichtung bewerkstelligt werden kann. Am hin- und herbeweglichen freien Ende des Flachkabels 13 befindet sich eine mitbewegliche Verbinderanordnung 31, über wel­ che die Leiter 27 des Flachkabels 13 mit der hin- und herbeweglichen Einrichtung gekoppelt werden können.

Der Drehantrieb der Außentrommel 15 erfolgt über das Flachkabel 13. Die Außentrommel 15 wird entweder durch das Abziehen des Flachkabels 13 von der Außentrommel 15 oder durch das Aufschieben des Flachkabels 13 auf die Außentrommel 15 gedreht. Um zu vermeiden, daß das Flach­ kabel 13 bei den Auf- und den Abwickelvorgängen von dem Träger 11 und der Außentrommel 15 abhebt, sind eine Trommelandruckrolle 33 und eine Ablagebahnandruckrolle 35 vorgesehen, die je federnd gegen das Flachkabel 13 vorge­ spannt sind.

Die Wickelvorrichtung ist im wesentlichen von einem Ge­ häuse 37 abgedeckt.

Fig. 5 zeigt in Radialschnittdarstellung in größerer Deutlichkeit den Aufbau und die Anordnung von Außen­ trommel 15 und Innentrommel 19. Die Innentrommel 19 ist an beiden axialen Enden mit je einer Seitenscheibe 39 versehen, auf der die Außentrommel 15 mittels Kugel­ lagern 39 drehbar gelagert ist. Aus später noch erläuter­ ten Gründen ist die Innentrommel 19 exzentrisch zur Außentrommelachse angeordnet. Eine Seitenwand der Außen­ trommel 15 ist am restlichen Außentrommelteil lösbar be­ festigt, vorzugsweise mittels Schrauben, was in den Fi­ guren nicht gezeigt ist. Auf diese Weise ist Zutritt zu dem Innenraum zwischen Außentrommel 15 und Innentrommel 19 möglich, um die Innentrommel zusammen mit dem Innen­ bereich der Leitungsanordnung in der Außentrommel 15 montieren zu können.

Zur Zeichnungsvereinfachung ist in Fig. 6 die Innen­ trommel 19 überhaupt nicht und in Fig. 2 nicht hin­ sichtlich ihrer Seitenöffnungen 23 in den Stirnflächen 25 dargestellt.

In Fig. 2 sind ein Teil des Außenbereichs 43 und ein Teil des Innenbereichs 45 des Flachkabels 13 schematisch dargestellt. Von dem Außenbereich 43 liegt ein Teil auf dem Außenumfang 47 der Außentrommel 15. An der Außen­ trommeldurchführöffnung 21 treten die Leiter 27 des Flachkabels 13 in den Innenraum zwischen Außentrommel 15 und Innentrommel 19. Dort ist eine Anordnung aus den Leitern 27 und einem Halteband 49 spiralig um den Außen­ umfang 51 der Innentrommel 19 gewickelt. Die Mantelfläche der Außentrommel 15 ist im Bereich der Außentrommeldurch­ führöffnung 21 im Querschnitt schneckenförmig ausgebil­ det, derart, daß das die eine Seite der Außentrommel­ durchführöffnung 21 begrenzende Schneckenende von dem die andere Seite der Außentrommeldurchführöffnung 21 be­ grenzenden Schneckenende einen radialen Abstand von etwa der Dicke des Flachkabels 13 oder mindestens der Leiter 27 aufweist. Da bei dieser Ausgestaltung der Außentrommel 15 die Leiter 27 tangential aus der Außentrommel 15 herausgeführt werden und nicht radial, ist vermieden, daß die Leiter 27 an der Außentrommeldurchführöffnung einen die Leitungsanordnung belastenden kleinen Krümmungsradius aufweisen.

Im Bereich der Innentrommeldurchführöffnung 54 (Fig. 4) ist die Innentrommel 19 in ihrem Querschnitt ebenfalls schneckenförmig ausgebildet, so daß auch dort die Durch­ führung der Leiter 27 tangential zur Innentrommel 19 er­ folgt und nicht radial. Dadurch werden hügelartige Ver­ werfungen vermieden. Diese würden bei radialer Durch­ führung der Leitungen 27 durch die Innentrommeldurchführ­ öffnung 54 infolge der mehreren übereinanderliegenden Spirallagen der Leitunganordnung auftreten.

Es ist bereits erwähnt worden, daß die Innentrommel 19 exzentrisch innerhalb der Außentrommel 15 angeordnet ist. Dies führt zu dem Vorteil, daß bei einer Außentrommel 15 mit bestimmtem Durchmesser ein längerer Innenbereich der Leitungsanordnung zwischen Innentrommel 19 und Außen­ trommel 15 auf- und abgewickelt oder bei vorgegebener Länge dieses Innenbereichs der Außentrommeldurchmesser kleiner gemacht werden kann als bei zentrischer Anordnung der Innentrommel 19 bezüglich der Außentrommelachse.

In Fig. 3 ist ein konfektioniertes Flachkabel 13 in unterbrochener Zeichnungsweise dargestellt. Die Leiter 27 des Flachkabels 13 liegen nebeneinander in einer Reihe und sind je mit einer Primärisolierung versehen. Im Außenbereich 43 des Flachkabels 13 sind die Leiter 27 in einen Außenmantel 53 aus einem flexiblen Isolierstoff aus Gummi oder einem gummiähnlichen Kunststoff einge­ bettet. Im Innenbereich 45 sind die Leiter 27 frei von dem Außenmantel 53. Mittels des Haltebandes 49 werden sie im wesentlichen in einer Lage gehalten, die ihrer Anordnung im Außenmantel 53 entspricht. Das Halteband 49 ist mit Löchern 55 versehen, die über die Breite und Länge des Haltebandes 49 so verteilt sind, daß die Lei­ ter 27 in ihrer Längsrichtung mit dem Halteband 49 ver­ flochten werden können. Bei der dargestellten Ausfüh­ rungsform sind durch ein Loch 55 je zwei Leiter 27 ge­ fädelt. Man könnte auch mehrere Leiter 27 oder nur einen Leiter 27 durch jedes Loch fädeln.

Das Halteband besteht bei der bevorzugten Ausführungsform aus einem weichen Fliesmaterial, das so nachgiebig ist, daß sich bei den Auf- und Abwickelvorgängen jeder Leiter 27 seine neutrale Phase und Lage selber suchen kann. Daß unterschiedliche Leiter 27 unterschiedliche neutrale Phasen oder Lagen aufsuchen, ist bedingt durch Durchmes­ serschwankungen der einzelnen Leiter 27 oder durch zu lose oder zu stramm eingeklemmte Leiter 27. Auf einer Seite ist das Fliesmaterial mit einer Kunststoffschicht oder -folie guter Gleitfähigkeit versehen. Als Material für diese Folie eignet sich beispielsweise Polytetra­ fluoräthylen (PTFE).

Im Übergangsbereich zwischen Außenbereich 43 und Innen­ bereich 45 sind die Leiter 27 und das Halteband 45 mittels einer ersten Klemmleiste 57 festgeklemmt. Der Außenmantel 53 ist nicht in die Klemmleiste 57 mitein­ geklemmt sondern endet vor dieser. Am anderen Ende des Außenbereichs 43 ist auf den Außenmantel 53 eine zweite Klemmleiste 59 aufgeklemmt. Aus diesem Ende des Außen­ mantels 53 ragen die Leiter 27 so weit vor, daß sie an die mitbewegliche Verbinderanordnung 31 oder direkt an eine über das Flachkabel 13 anzuschließende hin- und herbewegliche Einrichtung angeschlossen werden können.

Die Leiter 27 des Innenbereichs 45 stehen so weit über das freie Ende des Haltebandes 49 über, daß sie durch eine Innentrommeldurchführöffnung 54 hindurch und aus dem Inneren der Innentrommel 19 seitlich herausführbar und an die feststehende Verbinderanordnung 29 oder direkt an eine feststehende Einrichtung anschließbar sind.

Die Montage des freien Endes des Innenbereichs 45 ist in Fig. 4 deutlicher zu sehen. Diese Figur zeigt die Innen­ trommel 19 mit ihren Seitenscheiben 39, teilweise aufge­ schnitten. Die freien Enden der Leiter 27 sind mittels der Innentrommeldurchführöffnung 54 von außerhalb der Innentrommel 19 in deren Innenraum 61 geführt. Ein Teil der Leiter 27 ist aus der in Fig. 4 linken seitlichen Öffnung 23 der in Fig. 4 linken Seitenscheibe 39 heraus­ geführt. Die restlichen Leiter 27 sind über eine in Fig. 4 rechte seitliche Öffnung 23 aus der in Fig. 4 rechten Seitenscheibe 39 herausgeführt.

Was in Fig. 4 nicht gezeigt ist, um diese Figur nicht zu überfrachten und zu undeutlich zu machen, ist, daß die Leiter 27 lose durch die Innentrommeldurchführöffnung 54 geführt und in ein Harz eingegossen sind, das nicht an den Leitern 27 haftet sondern diese nur in Position hält. Dadurch sind die Leiter 27 relativ zu dem Harz und damit relativ zur Innentrommeldurchführöffnung 54 in ihrer Längsrichtung verschiebbar, so daß die Leiter 27 ge­ gebenenfalls nachgeben können, wenn sie zu stramm oder zu locker liegen.

Um diese Längsbeweglichkeit der Leiter 27 nicht zu be­ hindern, ist das Halteband 49 außerhalb der Innentrommel­ durchführöffnung 54 an dem Innenzylinder 19 festgelegt, und zwar mittels einer Halteleiste 63. Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist mit der Halteleiste 63 ein Fliesstück 65 festgehalten, das schützend über den frei­ liegenden Leitern 27 liegt.

In Fig. 6 ist anhand einer schematischen Darstellung der Außentrommel 15, wobei die Öffnungen für die Seiten­ scheiben 39 der Innentrommel 19 nicht dargestellt sind, die Befestigung der Leitungsanordnung an der Außen­ trommeldurchführöffnung 21 gezeigt. Aufgrund der schneckenförmigen Ausbildung des Trommelmantels der Außentrommel 15 im Bereich der Außentrommeldurchführ­ öffnung 21 ergibt sich im Bereich der Außentrommeldurch­ führöffnung 21 eine radiale Stufe 67. Die radiale Stufe 67 ist an beiden Stirnseiten der Außentrommel 15 je mit einem Montageloch 69 versehen. In diese Montagelöcher 69 reichen Achsstummel 71 an beiden Enden der ersten Klemm­ leiste 57 hinein, um diese Klemmleiste 57 festzuhalten.

Zur Montage der beschriebenen Wickelvorrichtung wird zu­ nächst ein Stück Flachkabel 13 in der in Fig. 3 gezeig­ ten Weise konfektioniert. Zu diesem Zweck werden die Leiter 27 in die Löcher 55 eingeflochten. Danach werden das Halteband 49 und die Leiter 27 mittels der ersten Klemmleiste 57 aneinander festgeklemmt, ohne auch den Außenmantel 53 mit festzuklemmen. Nach einem Vorgang des Spannens des Haltebands 49 und der Leiter 27 werden die Leiter 27 durch die Innentrommeldurchführöffnung 54 ge­ führt und wird das Halteband 49 an der Innentrommel 19 mittels der Halteleiste 63 festgelegt. Nachdem die einzelnen Leiter 27 aus den seitlichen Öffnungen 23 sauber herausgeführt worden sind, wird der Innenraum 61 der Innentrommel 19 mit dem Harz vergossen (nicht darge­ stellt), das die einzelnen Leiter 27 positioniert, ihnen aber eine Längsbewegung zuläßt.

Danach wird der Verbund aus Halteband 49 und den Leitern 27 um die Innentrommel 19 gewickelt. Dieser Wickel wird dann in die zur Montage auf einer Seite geöffnete Außen­ trommel 15 eingesetzt, wobei ein Achsstummel 71 in das zugehörige Montageloch 69 eingeführt wird. Danach wird die abnehmbare Seitenwand der Außentrommel 15 auf die offene Außentrommel so aufgesetzt, daß deren Montage­ loch 69 den zugehörigen Achsstummel 71 der ersten Klemm­ leiste 57 aufnimmt. Danach wird die abnehmbare Seiten­ wand mit dem restlichen Teil der Außentrommel 15 ver­ schraubt. Die Wickelvorrichtung ist dann fertig montiert und kann in das Gerät, dessen Hin- und Herbewegung sie ermöglichen soll, eingebaut werden.

Wird bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung der Träger durch einen C-Bogen gebildet, der in üblicher Weise von der Außentrommel 15 weggekrümmt ist, wird der Außenbereich 43 der Leitungsanordnung einer Krümmungs­ umkehrbelastung ausgesetzt. Die dadurch entstehenden Kräfte und Auswirkungen kann man vermeiden, indem man die Wickelvorrichtung in Richtung senkrecht zu ihrer Drehachse um 180° dreht. Dann wird die Leitungsanordnung vom oberen Scheitelpunkt der Außentrommel 15 aus auf den C-Bogen abgewickelt, wobei der auf der Außentrommel 15 befindliche Teil und der auf dem C-Bogen befind­ liche Teil der Leitungsanordnung in dieselbe Richtung gekrümmt sind.

Claims (21)

1. Wickelvorrichtung zum Auf- und Abwickeln einer Lei­ tungsanordnung, die einen Endes mit einer feststehenden Einrichtung und anderen Endes mit einer hin- und herbe­ weglichen Einrichtung gekoppelt ist und eine Vielzahl von flexiblen Leitungen (27) aufweist, die gemeinsam in einen Außenmantel (53) aus einem flexiblen Material eingebettet sind,
mit einer ortsfesten hohlzylindrischen Innentrommel (19) und einer um diese herum drehbaren hohlzylindri­ schen Außentrommel (15),
wobei die Innentrommel (19) und die Außentrommel (15) je mit einer Leitungsdurchführöffnung (21, 54) zum Hindurchführen und dort Fixieren der Leitungsanordnung (13) versehen sind,
und wobei durch Drehen der Außentrommel (15) ein außer­ halb der Außentrommel (15) befindlicher Außenbereich der Leitungsanordnung auf deren Außenumfang (27) auf- bzw. abwickelbar und ein zwischen Außentrommel (15) und Innentrommel (19) befindlicher Innenbereich der Leitungsanordnung bezüglich der Innentrommel (19) ab- bzw. aufwickelbar ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß nur der Außenbereich (43) der Leitunganordnung mit dem Außenmantel (53) versehen ist,
• - daß die Leitungen (27) im Innenbereich (45) der Lei­ tungsanordnung mittels einer Bündelungseinrichtung (49) lose in etwa der Bündelform gehalten werden, die sie im Außenbereich (43) aufgrund der Einbettung in den Außenmantel (53) haben, wobei die einzelnen Leitungen (27) gegeneinander und gegenüber der Bündelungseinrich­ tung (49) verschiebbar sind,
• - und daß die Leitungsanordnung derart durch die Lei­ tungsdurchführöffnungen (21, 54) geführt ist, daß die einzelnen Leitungen (27) im Bereich der Außentrommel­ durchführöffnung (21) bezüglich des Außenmantels (53) und im Bereich der Innentrommeldurchführöffnung (54) bezüglich dieser in ihrer Längsrichtung verschiebbar sind.

2. Wickelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb der Außentrommel (15) durch das Ab­ ziehen bzw. Aufschieben des Außenbereichs (43) der Lei­ tungsanordnung von der bzw. auf die Außentrommel (15) be­ wirkt wird.

3. Wickelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der von der Außentrommel (15) abgewickelte Teil des Außenbereichs (43) der Leitungsanordnung auf einer li­ nearen oder bogenförmigen Ablagebahn (11) liegt
• - und daß eine Andruckvorrichtung (33, 35) vorgesehen ist, die den Außenbereich (43) der Leitungsanordnung einerseits an den Außenumfang (47) der Außentrommel (15) und andererseits in der Nähe der Außentrommel (15) an die Ablagebahn (11) andrückt.

4. Wickelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckvorrichtung eine gegen den Außenumfang (47) der Außentrommel (15) federnd vorgespannte Trommel­ andruckrolle (33) und eine gegen die Ablagebahn (11) federnd vorgespannte Ablagebahnandruckrolle (35) auf­ weist.

5. Wickelvorrichtung nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Außenmantel (53) an einem von der Außentrommel (15) freien Ende mittels einer Ablagebahnklemmvorrich­ tung (59) an der Ablagebahn (11) festgeklemmt ist,
• - und daß im Bereich der Außentrommeldurchführöffnung (21) an der Außentrommel (15) eine Außentrommeldurch­ führöffnungsklemmvorrichtung (57) vorgesehen ist, welche die einzelnen Leitungen (27) an der Außentrommel (15) festlegt, ohne den Außenmantel (53) zu erfassen.

6. Wickelvorrichtung nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsanordnung ein elektrisches Flach­ kabel (13) mit einer Reihe nebeneinander angeordneter elektrischer Leiter (27) aufweist.

7. Wickelvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bündelungseinrichtung ein Halteband (49) mit etwa der Breite des Flachkabels (13) umfaßt, das aus einem im wesentlichen nichtelastisch biegbaren Ma­ terial besteht, im Bereich sowohl der Außentrommel­ durchführöffnung (21) als auch im Bereich der Innen­ trommeldurchführöffnung (54) festgelegt ist und mit einer Vielzahl von Halteöffnungen (55) für das lose Festhalten der einzelnen Leiter (27) versehen ist.

8. Wickelvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteband (49) mit einer Vielzahl von über seine Länge und Breite verteilten Löchern (55) versehen ist, durch welche hindurch die einzelnen Leiter (27) in das Halteband (49) in Längsrichtung eingeflochten sind.

9. Wickelvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteband (49) mit einer der Anzahl der Leiter (27) entsprechenden Zahl von kanalartigen Längstaschen versehen ist, in welchen die Leiter (27) aufgenommen sind.

10. Wickelvorrichtung nach mindestens einem der An­ sprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteband (49) durch ein Laminat aus einer weichen Lage Fliesmaterial und einer Kunststoffolie mit guter Gleitfähigkeit besteht.

11. Wickelvorrichtung nach mindestens einem der An­ sprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteband (49) einen Endes an der Außentrommel­ durchführöffnungsklemmvorrichtung (57) und anderen Endes in Nachbarschaft der Innentrommeldurchführöffnung (54) mittels einer Halteleiste (63) an der Innentrommel (19) festgelegt ist.

12. Wickelvorrichtung nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Innentrommeldurchführöffnung (54) um die Leiter (27) herum mit einer festen Vergußmasse ausgegossen ist, welche die Leiter (27) nichtklebend umgibt, so daß sie in ihrer Längsrichtung verschiebbar sind und von der Vergußmasse nur in Position gehalten werden.

13. Wickelvorrichtung nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Innentrommel (19) bezüglich der Außentrommelachse exzentrisch angeordnet ist.

14. Wickelvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinste radiale Abstand zwischen Innentrommel (19) und Außentrommel (15) etwa das dreifache der Lei­ tungsanordnungsdicke beträgt.

15. Wickelvorrichtung nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche der Innentrommel (19) und/oder der Außentrommel (15) mindestens im Bereich der Leitungs­ durchführungsöffnungen (21, 54) im Querschnitt schnecken­ förmig ausgebildet ist und daß das die eine Seite der Leitungsdurchführöffnung (21, 54) begrenzende Schnecken­ ende von dem die andere Seite der Leitungsdurchführungs­ öffnung (21, 54) begrenzenden Schneckenende einen ra­ dialen Abstand von etwa der Dicke der Leitungsanordnung aufweist.

16. Konfektioniertes Flachkabelstück mit einer Viel­ zahl von je mit einer flexiblen Primärisolierung ver­ sehenen Leitern (27), die gemeinsam in einem Außenmantel (53) aus einem flexiblen Isolierstoff eingebettet sind, für eine Wickelvorrichtung nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Flachkabel (13) über einen endseitigen Teil seiner Länge frei von dem Außenmantel (53) ist,
• - daß die Leiter (27) dieses endseitigen Teils durch Halteöffnungen (55) eines Haltebandes (49) aus einem im wesentlichen nichtelastisch biegbaren Material mit einer der Flachkabelbreite entsprechenden Breite ge­ fädelt sind,
• - und daß am außenmantelseitigen Ende des endseitigen Teils eine Klemmvorrichtung (57) vorgesehen ist, wel­ che die Leiter (27) und das eine Ende des Haltebandes (49) festhält, nicht jedoch den Außenmantel (53).

17. Flachkabelstück nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteband (49) eine Vielzahl von über seine Länge und Breite verteilten (55) Löchern aufweist, in welche die einzelnen Leiter (27) eingeflochten sind.

18. Flachkabelstück nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteband (49) mit einer Vielzahl kanalartiger Längstaschen versehen ist, in welchen die Leiter (27) aufgenommen sind.

19. Flachkabelstück nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteband (49) ein Verbund aus einem Fliesmaterial und einer darauf befindlichen Kunst­ stoffolie mit guter Gleitfähigkeit umfaßt.

20. Flachkabelstück nach mindestens einem der Ansprü­ che 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß auf das von dem Halteband (49) entfernte Ende des Außenmantels (53) eine weitere Klemmvorrichtung (59) aufgeklemmt ist, wobei von diesem Ende des Außenmantels (53) vom Außenmantel freie Bereiche der Leiter (27) vor­ stehen.

21. Wickelvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, in Verbindung mit einer gekrümmten Ablagebahn, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelvorrichtung so über der Ablagebahn montiert ist, daß der von der Außentrommel (15) abgewickelte Teil des Außen­ bereichs (43) der Leitungsanordnung die gleiche Krümmungs­ richtung wie die Ablagebahn aufweist.