DE69103304T2 - Steuereinrichtung für einen automatisierten Kabel-Wickler. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung in einer automatischen Aufwickelmaschine zum Aufwickeln und Abwickeln eines Kabels, Drahts oder ähnlichen Produkts auf bzw. von einer mit einem Flansch versehenen Trommel, wobei die Wickelmaschine aufweist:
• - zwei Greifstifte, die in einem Stützrahinen vertikal verlagerbar positioniert sind und dazu eingerichtet sind, einen Flansch der Trommel zu ergreifen und die Trommel von einer Bodenebene anzuheben;
• - ein Antriebsmittel zum Verlagern der Greifstifte vertikal zu einer oberen Wickelpostion und einer unteren Greifposition, die in Übereinstimmung mit dem Durchmesser des Flansches der Trominel variiert;
• - eine Drehvorrichtung, die durch den Stützrahmen getragen wird und ein verlagerbares Antriebsrad und ein Druckmittel zum Drücken des Antriebsrads gegen den Flansch der Trommel aufweist; und
• - ein Justiermittel zum Verlagern des Antriebsrades in eine Betriebsposition gegen den Flansch der Trommel.
• Eine derartige Wickelmaschine wird insbesondere in der Kabelindustrie zum Aufwickeln eines Kabels auf eine Trommel oder aber zum Aufwickeln eines Kabels von einer Trommel verwendet. Sie ist aber in gleicher Weise zum Aufwickeln anderer ähnlicher Produkte wie Drähte oder Taue geeignet. Die Wickelmaschine arbeitet derart, daß die Trommel durch die Greifstifte auf der Wickelmaschine ergriffen und von der Bodenebene zu einer festen Wickelposition angehoben wird, woraufhin die Trommel mittels einer Drehvorrichtung, die gegen einen Flansch der Trommel gedrückt wird, gedreht wird. Ein Ausführungsbeispiel dieser Art einer Wickelmaschine ist in der finnischen Patentanmeldung 892 889 vom 13. Juni 1989 und in dem US-Patent 4 781 335 beschrieben.
• Wickeltrommeln, die bei derartigen Wickelmaschinen verwendet werden, haben eine unterschiedliche Größe, das heißt, ihre Flansche unterscheiden sich im Durchmesser. Es ist daher notwendig, daß die Vorrichtung durch Justiermittel in eine Drehposition gebracht wird, in der die Antriebsräder der Drehvorrichtung den Umfang des Flansches der Trommel berühren.
• Weiter werden die Wickeltrommeln, die bei derartigen Wickelmaschinen verwendet werden, aus unterschiedlichen Materialien hergestellt, etwa Metall, Kunststoff und Holz, so daß es erforderlich ist, daß der Druck, mit dem das Antriebsrad der Drehvorrichtung gegen den Flansch der Trommel gedrückt wird, auf einen geeigneten Wert einstellbar ist. Große Trommeln erfordern normalerweise einen hohen Druck wegen des dicken aufzuwickelnden Kabels, während kleine Trommeln normalerweise einen geringen Druck verlangen. Ein übermäßiger Druck setzt das Antriebsrad einer Abnutzung aus, während ein unzureichender Druck einen Schlupf als auch eine Abnutzung verursacht. Ein maximaler Druck hat das Risiko, daß das Antriebsrad die Trommel bricht, insbesondere kleine Trommeln mit Flanschen aus einem schwächeren Material.
• Bei vorbekannten Wickelmaschinen dieser Art wird das Antriebsrad der Drehvorrichtung manuell um einen geeigneten Abstand von der festen Wickelposition der Greifstifte justiert, oder aber die Wickelposition der Greifstifte wird um einen geeigneten Abstand der festen Betriebsposition des Antriebsrades eingestellt. In beiden Fällen ist die Einstellung nur annähernd, da die Genauigkeit der Einstellung vollständig von der professionellen Geschicklichkeit und der Erfahrung der Person, die die Einstellungen macht, abhängt. Vorbekannte Wickelmaschinen haben einen einzigen vorgegebenen Druckwert und infolgedessen erfolgt eine zu schnelle Abnutzung des Antriebsrades und die Trommel ist einer Beschädigung ausgesetzt. Auch in dem Fall, bei dem eine manuelle Einstellung des Drucks möglich ist, ist die Genauigkeit der Einstellung nichtsdestoweniger vollständig abhängig von der Geschicktlichkeit und der Erfahrung der Bedienperson.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu überwinden und eine Anordnung zu schaffen, die die Einstellung des Antriebsrades und die Regelung des Drucks vollautomatisch in Übereinstimmung mit dem Durchmesser eines Flansches verwendeten Trommel in jedem besonderen Fall zu ermöglicht. Dies wird mittels einer Anordnung nach der Erfindung bewirkt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß
• - die Wickelmaschine mit einem Mittel zum Erkennen eines vertikalen Abstandes eines Greifstifts von der Bodenebene in der Position zum Ergreifen der Trommel zum Bestimmen des Durchmessers des Flansches der Trommel vorgesehen ist; und
• - das Erkennungsmittel dazu eingerichtet ist, auf der Grundlage des erkannten Abstandes sowohl das Einstellmittel des Antriebsrades zum Justieren des Antriebsrades in einer Betriebsposition, die dem Durchmesser des Flansches der Trommel entspricht, als auch das Druckmittel der Drehvorrichtung zum Regulieren des Andrückens des Antriebsrades gegen den Flansch der Trommel mit einer Kraft, die dem Durchmesser des Trommelflansches entspricht, zu beeinflussen.
• Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, daß die vertikale Verlagerungsbewegung der Greiferstifte herab in die Greiferposition verwendet wird, um die Größe des Flansches der Trommel, die als nächstes verwendet wird, zu bestimmen, wobei die gewonnene Information dazu verwendet wird, sowohl die Drehvorrichtung in einer geeigneten Betriebsposition unter Berücksichtigung der Größe des Trommelflansches einzustellen, als auch den Druck in dem Druckmittel auf einen geeigneten Wert in Anbetracht des Durchmessers und des Materials des Trommelflansches zu regulieren. Die Erfindung ist insbesondere bei Wickelmaschinen anwendbar, die bei der Produktion von Kabeln verwendet wird, wobei die kontinuierlichen Vorgänge bei der Kabelproduktion erfordern, daß der Austausch der Trommeln und die Einstellungs- und die Regulierungsvorgänge, die zum Neustarten des Wickelprozesses erforderlich sind, mit einem Minimum an Zeitverzögerung und derart stattfinden können, daß die Größe und die Art der Trommel so genau wie möglich berücksichtigt werden. Die Lebenszeit des Antriebsrades kann auf ein Maximum erhöht werden, wenn der Druck des Antriebsrades automatisch in Übereinstimmung mit dem Durchmesser und dem Material des Trommelflansches reguliert wird. Die Erfindung vermeidet jedwede manuelle Einstellungs- und Regulationsfehler.
• Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
• Fig. 1 eine perspektivische Frontansicht einer Wickelmaschine, die mit der Anordnung nach der Erfindung versehen ist; und
• Fig. 2 ist eine vergrößerte schematische Ansicht des Betriebsprinzips der Anordnung nach der Erfindung.
• Die Zeichnung zeigt eine Wickelmaschine von der Art, wie sie in der finnischen Patentanmeldung 892 889 offenbart ist. Die Wickelmaschine besteht aus einem Stützrahmen 1 und zwei Trägern 3, die vertikal ortsfest von den Säulen 2 des Trägerrahmens getragen werden. Jeder Träger ist mit einer Hubeinrichtung 4 versehen, die einen Greifstift 5 hat, der vertikal auf einer Einstellschraube verlagerbar montiert ist, die wiederum vertikal ortsfest aber drehbar auf dem Träger montiert ist. Die Einstellschraube ist drehbar mit einem Motor 7 verbunden. Jeder Greifstift ist vertikal mittels der Einstellschraube zwischen einer festen oberen Wickelposition A und einer unteren Greifposition B verlagerbar, in der die Greifstifte in die zentralen Öffnungen der Trommel 8 eingesetzt sind. Die Position zum Ergreifen der kleinsten Trommel 8' ist mit B' angegeben, während die Position zum Greifen der größten Trommel 8'' mit B'' angegeben ist. In der Wickelposition ist die größte Trommel mit einem Abstand C oberhalb der Bodenebene 9 positioniert. In der Position B' zum Ergreifen der kleinsten Trommel ist der Greifstift mit einem Abstand D' oberhalb der Bodenebene und in der Position B'' zum Greifen der größten Trommel mit einem Abstand D'' oberhalb der Bodenebene positioniert.
• Der Stützrahmen der Wickelmaschine trägt vertikal verlagerbar eine Drehvorrichtung 10 für die Trommel. Die Drehvorrichtung weist ein von einem Motor angetriebenes Antriebsrad 10 auf, das dazu eingerichtet ist, gegen den Umfangsrand des Trommelflansches angedrückt zu werden. Die Drehvorrichtung wird in größeren Einzelheiten in Verbindung mit Figur 2 beschrieben, in der diese als von dem Rest der Wickelmaschine aus Gründen der Klarheit gelöst dargestellt ist.
• Ein Impulsgenerator 12 ist auf einem der Träger in der Nähe der vertikalen Einstellschraube des Greiferstifts positioniert. Der Impulsgenerator 12 erkennt jede Drehung der Einstellschraube, wenn der Greifstift in der Griffposition eingerichtet ist. Der Impulsgenerator ist mittels eines Leiters 13 mit einem Rechner 14 verbunden, der Impulse von dem Impulsgenerator erhält. Der Rechner wiederum ist mit einer programmierbaren Steuereinrichtung 15 verbunden.
• Das Antriebsrad 11 der Drehvorrichtung und ein Motor 16 sind auf einer Basis 17 auf einem Träger 18 vertikal beweglich montiert, der von dem Stützrahmen der Wickelmaschine getragen wird. Der Schlitten ist mit einer Einstellschraube verbunden, die von einem Motor 20 betätigt wird, der ortsfest von dem Stützrahmen der Wickelmaschine getragen wird. Ein Druckluftbalg 21 ist zwischen der Basis des Antriebsrads und einer Schulter, die in den Schlitzen ausgebildet ist, montiert, der Balg wiederum ist mittels eines Leiters 22 mit einer Druckluftguelle 23 verbunden. Ein Druckluftregulator 24, der mittels einer Leitung 25 mit der Kontrolleinrichtung 15 verbunden ist, ist mit dem Leiter 22 verbunden. Der Motor der Einstellschraube ist weiter mittels eines Leiters 26 mit der Kontrolleinrichtung 15 verbunden.
• Die Wickelmaschine arbeitet in der folgenden Weise.
• Wenn die Wickelmaschine eine Trommel aufnehmen soll, empfängt der Einstellschraubenmotor 7 jedes der Greifstifte einen Impuls von dem Betätigungssystem der Wickelmaschine, um die Einstellschrauben zu drehen, so daß die Greifstifte nach unten von der unteren Wickelposition A verlagert werden. Nachdem die Greifstifte die zentralen Öffnungen der Trommelflansche, daß heißt die Greifposition B erreicht haben, stoppen die Motoren der Einstellschrauben und die Greifstifte werden in die zentralen Öffnungen eingesetzt. Während der Bewegung der Greifstifte nach unten gibt der Impulsgenerator eine Anzahl von elektronischen Impulsen auf den Rechner 14, wobei die Anzahl der Impulse der Anzahl der Drehungen, die von jeder Einstellschraube ausgeführt wird, entspricht. Die Anzahl der Drehungen der Einstellschraube entspricht dem Abstand, über die der Greif-Stift sich von der Wickelposition nach unten bewegt. Das heißt, auf welche Höhe oberhalb der Bodenebene der Greifstift verlagert ist. Der Abstand D oberhalb der Bodenebene 9 in der Greiferposition der Greiferstifte gibt eine genaue Information über den Radius des Flansches der Kabeltrommel.
• Der Rechner sendet ein Signal an die programmierbare Steuereinheit 15 aus, die der Gesamtanzahl der Impulse von dem Impulsgenerator entspricht. Die Steuereinrichtung berechnet ein erstes Steuersignal für den Einstellschraubenmotor 20 des Antriebsrades und ein zweites Steuersignal für den Luftdruckregulator 24 des Antriebsrades. Das erste Steuersignal wird sodann über eine Leitung 26 zu dem Einstellschraubenmotor 25 gesandt, um die Einstellschraube 19 mittels des Motors in einem solchen Ausmaß zu drehen, daß der Abstand zwischen dem Umfang des Antriebsrades und der Wickelposition A der Greifstifte dem Radius des Flansches der Trommel entspricht. Das Antriebsrad wird sodann gegen den Umfangsrand des Trommelflansches positioniert, wenn die Trommel in die WickelPosition angehoben wird. Das zweite Steuersignal wird durch den Leiter 25 zu dem Druckluftregulator 24 gesandt, um so den Luftdruck auf einen Wert zu regulieren, daß der Druck in dem Balg 21 das Antriebsrad mit einer vorgegebenen Kraft, die in der Kontrolleinrichtung für jede besondere Trommelgröße und -material programmiert ist, belastet. Auf diese Weise ermöglicht das erste Steuersignal eine Roheinstellung des Antriebsrades in eine gewünschte Betriebsposition, während das zweite Steuersignal eine Feineinstellung des Drucks auf das Antriebsrad in der Betriebsposition bewirkt. Ein geeigneter Druckluftregulator ist ein FESTO-Regulator vom Typ MPP3, ein geeigneter Druckluftbalg ist der FIRESTONE AIRSTROKE-Balg vom Typ 1909 und eine geeignete programmierbare analoge Steuereinrichtung ist die SIEMENS SIMATIC 5115, die einen Analogausgang und einen Rechner aufweist.
• Mittels der Anordnung nach der Erfindung kann die Größe des Flansches einer Wickeltrommel zuverlässig erkannt werden und die Betriebsposition des Antriebsrades als auch die Druckkraft des Antriebsrades kann entsprechend auf der Grundlage der erkannten Trommelgröße eingestellt werden.
• Die Zeichnungen und die zugehörige Beschreibung sollen nur den Grundgedanken der Erfindung verdeutlichen. In ihren Einzelheiten kann die Anordnung nach der Erfindung innerhalb des Bereichs der Ansprüche variieren. Das Antriebsmittel für die Greiferstifte kann auch durch ein Druckfluid betrieben werden, daß heißt einen pneumatischen Zylinder mit einer Leseeinrichtung für die Bewegung der Kolbenstange (doppelt wirkender Zylinder der Firma FESTO vom Typ DKE-PPV-A). Es kann auch ein hydraulischer Zylinder verwendet werden, wobei ein geeignetes Erkennungsmittel in beiden Fällen ein linearer Impulsgenerator ist.
• Die in der vorangehenden Beschreibung, in den nachfolgenden Ansprüchen und/oder in den beiliegenden Zeichnungen können sowohl gesondert als auch in jeder beliebigen Kombination zur Verwirklichung der Erfindung in ihren unterschiedlichen Ausführungsformen dienen.

Claims (7)

1. Eine Anordnung in einer automatischen Wickelmaschine zum Aufwickeln und Abwickeln eines Kabels oder Drahtes oder eines anderen ähnlichen Produkts auf und von einer mit einem Flansch versehenen Trommel, wobei die Wickelmaschine aufweist:

- zwei Greiferstifte (5) die in einem Stützrahmen (1) vertikal verlagerbar positioniert sind und jeweils zum koaxialen Ergreifen eines Flansches der Trommel (8) angeordnet sind und zum Anheben der Trommel von einer Bodenebene (9) dienen;

- ein Antriebsmittel (4) zum Verlagern der Greiferstifte vertikal zwischen einer festen oberen Wickelposition (A) und einer in Übereinstimmung mit dem Durchmesser des Flansches der Trommel variierenden unteren Greiferposition (B);

- eine Drehvorrichtung (10), die durch den Stützrahmen getragen wird und ein verlagerbares Antriebsrad (11) und ein Druckmittel (2) zum Andrücken des Antriebsrades gegen den Flansch der Trommel aufweist; und

- ein Einstellmittel (19, 20) zum Verlagern des Antriebsrades in eine Betriebsposition gegen den Flansch der Trommel;

dadurch gekennzeichnet,

- daß die Wickelmaschine mit einem Mittel (12) zum Erkennen eines vertikalen Abstandes (D) des einen Greiferstiftes (5) von der Bodenebene (9) in der Position (B) zum Ergreifen der Trommel (8) zum Bestimmen des Durchmessers des Flansches auf der Trommel versehen ist; und

- daß das Erkennungsmittel dazu eingerichtet ist, auf der Grundlage des erkannten Abstandes sowohl die Einstellmittel (19, 20) des Antriebsrades (11) zum Einstellen des Antriebsrades (11) in eine geeignete Position entsprechend dem Durchmesser des Flansches auf der Trommel als auch das Druckmittel (21) der Druckvorrichtung (10) zum Regulieren des Andrückens des Antriebsrades gegen den Flansch der Trommel mit einer Kraft, die dem Durchmesser des Trommelflansches entspricht, zu beeinflussen.

2. Eine Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erkennungsmittel (11) den vertikalen Verlagerungsabstand des Greiferstifts (5) von der Wickelposition (A) zu der Position (B) zum Ergreifen der Trommel (8) erkennt.

3. Eine Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Antriebsmittel (6, 7) zum Verlagern des Greiferstiftes vertikal zwischen der Wickelposition und der Greiferposition eine motorbetriebene Einstellschraube (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Erkennungsmittel ein Impulsgenerator ist, der auf die Drehungen der Einstellschraube (6) anspricht.

4. Eine Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Antriebsmittel (6, 7) zum Verlagern des Greiferstiftes vertikal zwischen der Winkelposition und der Greiferposition einen mit einem Druckfluid betriebenen Zylinder aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Erkennungsmittel (11) ein linearer Impulsgenerator ist.

5. Eine Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehvorrichtung mit einem Nittel (24) zum Regulieren des Drucks, der von dem Druckmittel (21) auf das Antriebsrad (11) ausgeübt wird, versehen wird, wobei das Reguliermittel von dem Erkennungsmittel (11) auf der Grundlage des vertikalen Verlagerungsabstandes (A-B) des Greiferstiftes (5) gesteuert wird.

6. Eine Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel (21) der Druckvorrichtung (10) ein von einem Druckfluid betriebener Balg, ein Zylinder oder eine ähnliche Vorrichtung ist, und daß das Reguliermittel (24) ein Druckfluid-Regulator ist.

7. Eine Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erkennungsmittel (12) mit dem Einstellmittel (19, 20) der Drehvorrichtung (10) und dem Druckmittel (21) durch eine programmierbare, logische Steuereinheit (15) verbunden ist.