DE69310621T2

DE69310621T2 - Wickelverfahren

Info

Publication number: DE69310621T2
Application number: DE69310621T
Authority: DE
Inventors: Herve Vanhuyse
Original assignee: Bekaert NV SA
Current assignee: Bekaert NV SA
Priority date: 1992-07-21
Filing date: 1993-07-15
Publication date: 1997-09-04
Anticipated expiration: 2013-07-16
Also published as: JPH06166467A; KR940001957A; ATE153001T1; BR9302924A; ES2104043T3; US5460333A; DE69310621D1; CN1039534C; CN1085872A; MX9304382A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wickeln eines langgestreckten Metallelements auf einen Spulenkörper. Die Erfindung betrifft auch einen Spulenkörper zum Tragen einer Mehrzahl von Wicklungen eines langgestreckten Metallelements.
Die Bezeichnung "Spulenkörper" bezieht sich auch auf eine Rolle und/oder eine Winde. Der Spulenkörper kann aus Metall oder einem synthetischen Material wie Plastik hergestellt sein.
Langgestreckte Metallelemente wie etwa Stahldrähte und Stahlstränge werden bequemerweise auf Spulenkörper für die Lagerung bei den Draht- oder Strangherstellern und für den Transport zu den Kunden gewickelt.
Während der vergangenen 10 Jahre wurden laufend Anstrengungen unternommen, den Prozeß, langgestreckte Metallelemente auf einen Spulenkörper zu wickeln, zu automatisieren, einschließlich dem Schritt, das Führungsende des langgestreckten Elements, d.h. das Ende des langgestreckten Elements an dem leeren Spulenkörper zu befestigen.
Die Gestaltung des Spulenkörpers und/oder der Prozeß des Wickelns muß eine Mehrzahl von Anforderungen erfüllen, um in geeigneter Weise automatisiert zu werden.
Eine erste Anforderung ist, daß während des Beginns des Wicklungsprozesses und während des Wicklungsprozesses an dem langgestreckten Element möglichst wenig Beschädigung auftreten darf.
Eine zweite Anforderung ist, daß Abfall des langgestreckten Elements weitestgehend zu vermeiden ist. Dies bedeutet, daß während des Abwickelns und nachdem abgewickelt wurde, das langgestreckte Element über seine gesamte Länge, d.h. vom hinteren Ende (dem Strangende bei vollem Spulenkörper) zum Führungsende (dem Strangende bei leerem Spulenkörper) verwendet werden sollte.
Eine dritte Anforderung ist, daß Befestigungsmittel die verwendet werden, um das Führungsende während des Beginns des Wicklungsprozesses zu befestigen, nicht zu zurückbleibenden Produkten führen dürfen, welche während des nachfolgenden Abwickelprozesses auf den Boden fallen und die Arbeitsumgebung verschmutzen.
Eine vierte Anforderung ist, daß während des Aufwickelns und Abwickelns keine Zeitverluste auftreten dürfen. Dies bedeutet, daß das Befestigen und Lösen des hinteren Endes in einer kurzen Zeitspanne durchgeführt werden sollte.
Eine fünfte Anforderung ist, daß die Mehrzahl der existierenden Metallspulenkörper die jetzt verwendet werden, vorzugsweise - mit oder ohne einigen notwendigen Anpassungen - in dem gegebenenfalls automatisierten Prozeß verwendet werden sollten.
Eine andere Anforderung ist noch, daß die Anpassungen an die vorhandenen Spulenkörpern nicht zu einem Verlust der mechanischen Festigkeit der Spulenkörper und besonders des Kerns der Spulenkörper führen dürfen.
Die DE-A1-31 10 663 offenbart eine Spule mit einem Befestigungsloch im Spulenkern. Ein Nocken bestimmt die Position des Befestigungslochs und das Führungsende des langgestreckten Elements, welches aufgewickelt werden soll, wird durch eine hohle Stange in das Befestigungsloch geführt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Spulenkörper und ein Verfahren zum Wickeln des Spulenkörpers bereitzustellen, wobei der Spulenkörper und das Verfahren derart sind, daß das Verfahren automatisiert werden kann, daß keine wesentlichen Beschädigungen an dem langgestreckten Element auftreten, daß wesentlicher Abfall des langgestreckten Elements vermieden wird, daß verbleibend Produkte vermieden werden, welche die Arbeitsumgebung verschmutzen, daß keine Zeitverluste auftreten und daß die Mehrzahl der existierenden Metallspulenkörper immer noch verwendet werden können, ohne zu einem Verlust der mechanischen Festigkeit dieser Spulenkörper zu führen.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Wickeln eines langgestreckten Metallelements auf einen Spulenkörper bereitgestellt, wobei das langgestreckte Element ein Führungsende aufweist; wobei der Spulenkörper einen Kern und zwei Wangen aufweist, wobei der Kern oder eine der Wangen wenigstens eine Bezugsmarkierung aufweist und wobei der Kern wenigstens ein Befestigungsloch aufweist; wobei das Befestigungsloch in einem vorbestimmten Abstand von der Bezugsmarkierung angeordnet ist;
wobei das Verfahren umfaßt:
(i) plastisches Biegen des Führungsendes des langgestreckten Elements um dabei ein gebogenes Teil zu erzeugen;
(ii) Ausfindigmachen der Bezugsmarkierung;
(iii) Einsetzen des gebogenen Teils des Führungsendes in das Befestigungsloch.
Im Zusammenhang mit dieser Erfindung soll der Ausdruck "Loch" entweder ein gewöhnliches Loch oder eine Ausnehmung mit einer ausreichenden Tiefe bedeuten, um die Funktion eines gewöhnlichen Lochs zu verrichten.
Als eine Konsequenz umfaßt ein "Befestigungsloch" auch eine Ausnehmung mit einer ausreichenden Tiefe um das gebogene Teil des Führungsendes des langgestreckten Elements zu halten.
Das oben erwähnte Verfahren kann automatisiert werden. In Hinsicht auf die oben erwähnten Anforderungen gilt:
- abgesehen von der plastischen Deformation des Führungsendes, kommt keine Beschädigung an dem langgestreckten Element vor, und es wird kein Abfall erzeugt;
- es werden keine verbleibenden Produkte wie Klebestreifen, welche die Arbeitsumgebung verschmutzen, verwendet;
- die oben aufgezählten Schritte können ohne Zeitverlust durchgeführt werden;
- existierende Spulenkörper können leicht mit einer Bezugsmarkierung und mit Befestigungslöchern versehen werden, ohne daß dies zu einem wesentlichen Verlust an mechanischer Festigkeit führt.
Die Bezugsmarkierung kann eine Menge möglicher Formen haben, die abhängig von der Methode, die Bezugsmarkierung ausfindig zu machen sind. Wenn als ein Beispiel das Verfahren die Bezugsmarkierung ausfinding zu machen, eine optische Methode ist, wird eine optische Bezugsmarkierung an dem Spulenkörper verwendet.
Wenn, als ein anderes Beispiel, das Verfahren, die Bezugsmarkierung ausfindig zu machen ein elektromagnetisches Verfahren ist, kann ein magnetischer Streifen als Bezugsmarkierung an dem Kern oder an der Wange des Spulenkörpers verwendet werden.
Vorzugsweise ist die Bezugsmarkierung ein Loch "Bezugsloch" in dem Kern des Spulenkörpers, und das Bezugsloch wird mechanisch und einfach durch einen Stift ausfindig gemacht. Der Stift wird unter einem bestimmten Druck in einem vorbestimmten Abstand von einer der Wangen in Kontakt mit dem Kern des Spulenkörpers gebracht. Dieser Abstand ist derselbe Abstand wie zwischen dem Bezugsloch und einer der Wangen. Vorzugsweise befindet sich das Bezugsloch in der Mitte des Kerns zwischen den zwei Wangen. Der Spulenkörper wird dann relativ zum Stift gedreht. Sobald das Bezugsloch den Stift passiert, wird der Stift in das Bezugsloch gedrückt. Die Größe des Stifts ist derart, daß er genau in das Bezugsloch paßt. Als eine Konsequenz wird die Drehung des Spulenkörpers an einem exakt vorbestimmten Ort gestoppt, welcher eindeutig die Position eines Befestigungslochs festlegt.
Der Ausdruck "Bezugsloch" umfaßt auch eine Ausnehmung mit einer ausreichenden Tiefe zum Halten des Stifts und zum Stoppen der Drehung des Spulenkörpers.
Die erste Drehgeschwindigkeit kann kleiner als die zweite Drehgeschwindigkeit sein.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Wickeln eines langgestreckten Metallelements auf einen Spulenkörper vorgesehen. Das langgestreckte Element weist ein Führungsende auf. Der Spulenkörper weist einen Kern und zwei Wangen auf. Der Kern und/oder wenigstens eine der Wangen umfaßt wenigstens eine Bezugsmarkierung. Der Kern weist wenigstens ein Befestigungsloch auf.
Die Vorrichtung umfaßt:
- Mittel, um das Führungsende des langgestreckten Elements plastisch zu biegen, wodurch ein gebogenes Teil erzeugt wird;
- Mittel, um die Bezugsmarkierung an dem Kern ausfindig zu machen;
- Mittel, um das gebogenen Teil des Führungsendes in das Befestigungsloch einzusetzen;
- Mittel, um das langgestreckte Element an den Kern des Spulenkörpers zu drücken;
- Mittel, um den Spulenkörper in der Wicklungsrichtung zu drehen.
Vorzugsweise ist die Bezugsmarkierung ein Loch ("Bezugsloch") und die Mittel, um das Bezugsloch ausfindig zu machen, umfassen einen Stift. Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist gemäß Anspruch 10 ein Spulenkörper vorgesehen, um eine Mehrzahl von Wicklungen eines langgestreckten Metallelements zu tragen.
Gemäß einem vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist gemäß Anspruch 19 ein Spulenkörper vorgesehen, um eine Mehrzahl von Wicklungen eines langgestreckten Metallelements zu tragen.
Vorzugsweise ist die Bezugsmarkierung ein Loch ("Bezugsloch") und ist an dem Kern des Spulenkörpers angeordnet.
Die Befestigungslöcher und das Bezugsloch (die Bezugslöcher) können kreisförmig oder nicht kreisförmig sein.
Wenn die Befestigungslöcher und das Bezugsloch (die Bezugslöcher) kreisförmig sind, kann der Durchmesser des Bezugslochs (der Bezugslöcher) größer als der Durchmesser der Befestigungslöcher sein, oder nicht.
Der Durchmesser des Bezugslochs kann größer als 10 mm sein und wenn das langgestreckte Element ein Stahlstrang zur Reifenverstärkung ist, kann der Durchmesser des Befestigungslochs kleiner als 5 mm sein.
Jedenfalls sind die Befestigungslöcher von dem Bezugsloch (den Bezugslöchern) getrennt und sind unterscheidbar.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Spulenkörpers ist wie folgt:
Das Bezugsloch ist an dem Kern in der Mitte zwischen den zwei Wangen angeordnet. Zwei Befestigungslöcher sind in einem gleichen vorbestimmten Abstand von dem Bezugsloch diametral einander entgegengesetzt vorgesehen.
Die Erfindung wird nun genauer mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei
Figur 1 bis Figur 4 Ausführungsformen eines Spulenkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
Figur 5A bis 5D Schritte eines Verfahrens zum Wickeln eines langgestreckten Elements auf einen Spulenkörper gemäß dem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
Figur 1 stellt eine bevorzugte Ausführungsform eines Spulenkörpers 10 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Der Spulenkörper weist einen Kern 12 und zwei Wangen 14' und 14" auf. Ein Teil der Wange 14" wurde in der Figur weggelassen, um den Kern 12 deutlich zu zeigen. Der Kern 12 weist zwei Befestigungslöcher 16 und ein Bezugsloch 18 auf. Das Bezugsloch 18 ist in der Mitte zwischen den zwei Wangen 14' und 14" angeordnet. Die zwei Befestigungslöcher 16 sind symmetrisch bezüglich dem Bezugsloch 18 angeordnet. Die Mittelpunkte der Befestigungslöcher 16 und der Mittelpunkt des Bezugslochs 18 liegen in einer gleichen Ebene, die auch die Achse des Spulenkörpers 10 enthält.
Der Vorteil des Spulenkörpers 10 von Figur 1 ist der, daß der Spulenkörper 10 symmetrisch ist, was bedeutet, daß es egal ist auf welche Weise der Spulenkörper 10 auf eine Welle gesetzt ist: mit der Wange 14' zuerst oder mit der Wange 14" zuerst; in beiden Fällen befindet sich ein Befestigungsloch 16 auf beiden Seiten des Bezugslochs 18.
Beispiele der Abmessungen des Spulenkörpers sind wie folgt:
Wenn das langgestreckte Element ein Stahlstrang zur Reifenverstärkung ist, beträgt der Durchmesser der Wangen etwa 250 mm. Der Abstand zwischen den Wangen kann zwischen 150 und 320 mm betragen. Die Kapazität dieser Arten von Spulenkörpern beträgt von 15 kg bis zu 40 kg Stahlstrang oder mehr. Der Durchmesser der Befestigungslöcher kann etwa 4 mm betragen und der Durchmesser des Bezugslochs kann etwa 12 mm betragen.
Für einen Stahlstrang, der für die Verstärkung von Förderbändern ausgelegt ist, können die Abmessungen größer sein: der Durchmesser der Wangen kann bis zu 800 mm betragen und die Kapazität bis zu 400 kg; der Durchmesser der Befestigungslöcher 16 muß größer sein als der Durchmesser des Stahlstrangs und kann bis zu 40 mm betragen.
Figur 2 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform des Spulenkörpers 10 gemäß der Erfindung. Der Kern 12 des Spulenkörpers weist vier Befestigungslöcher 16 auf, die symmetrisch um ein Bezugsloch 18 herum angeordnet sind.
Bei dem Spulenkörper von Figur 3 ist die Bezugsmarkierung kein Bezugsloch sondern eine Ausnehmung 20 in dem Kern 12 des Spulenkörpers 10. Diese Ausnehmung 20 kann auch mittels eines Stifts leicht ausfindig gemacht werden.
Figur 4 veranschaulicht einen Spulenkörper 10 bei dem das Bezugsloch 22 nicht kreisförmig sondern rechtecktig ist.
Figur 5 veranschaulicht verschiedene Schritte eines Verfahrens zum Wickeln eines langgestreckten Metallelements auf einen Spulenkörper und insbesondere zum Befestigen des Führungsendes des langgestreckten Metallelements an dem Kern des Spulenkörpers.
Figur 5A veranschaulicht die Situation, in der eine elektrische Heizeinrichtung 24 mit Elektroden gerade den Stahlstrang 25 in zwei Teile geschmolzen hat, wodurch ein nachlaufendes Ende (nicht gezeigt) des vorherigen vollen Spulenkörpers (nicht gezeigt) und ein Führungsende für den vorliegenden leeren Spulenkörper erzeugt werden. Das Führungsende des langgestreckten Elements 25 wird durch die Heizeinrichtung 24 gehalten.
Der nächste Schritt ist in Figur 5B als Seitenansicht und in Figur 5C als Vorderansicht veranschaulicht. Ein Greifer 26 wird etwas nach unten bewegt und greift den Stahlstrang 25. Die Heizeinrichtung 24 gibt den Stahlstrang 25 frei.
Als nächstes wird ein Arm 28, der zwischen der Heizeinrichtung und dem Greifer 26 angeordnet ist, nach unten bewegt und biegt das Führungsende des Stahlstrangs 25 plastisch, wodurch ein gebogenes Teil 29 erzeugt wird.
Fest mit dem Arm 28 ist ein Stift 30 (Figur 5C) verbunden. Der Arm 28 wird weiter nach unten bewegt, bis der Stift 30 die Oberfläche des Kerns 12 berührt. Während er die Oberfläche des Kerns 12 berührt, wird der Stift 30 andauernd unter einem Druck in der Abwärtsrichtung gehalten. Der Spulenkörper 10 wird gedreht, bis der Stift 30 das Bezugsioch 18 erreicht, sich nach unten in das Bezugsloch 18 bewegt und die Drehung des Spulenkörpers 10 stoppt, was die Situation von Figur 5C ist.
Die Figur 5D zeigt die nachfolgenden Schritte: wenn der Stift 30 einmal den Spulenkörper 10 klemmt, wird der Greifer 26 nach unten bewegt und setzt das gebogenen Teil 29 des Stahlstrangs 25 in eines der Befestigungslöcher 16. Der Greifer 26 gibt den Stahlstrang 25 frei.
Eine Führungsrolle 32 bewegt sich zusammen mit dem Greifer 26 nach unten und drückt den Stahlstrang 25 an die Oberfläche des Kerns 12.
Als nächstes wird der Stift 30 nach oben bewegt und gibt das Bezugsloch 18 frei. Der Spulenkörper wird dann in die Richtung des Pfeils 34 gedreht, um ein paar Windungen zu wickeln und zwar mit einer Anzahl, die ausreichend ist, um den Stahlstrang 25 an dem Kern 12 ohne Führungsmittel zu halten.
Die Führungsrolle 32 wird nachfolgend nach oben bewegt und das Wickeln des Stahlstrangs 25 auf den Spulenkörper 10 wird mit beschleunigter Geschwindigkeit fortgesetzt.
Die oben erwähnten Bewegungen der verschiedenen Teile der Vorrichtung zum Wickeln eines langgestreckten Elements können durch hydraulische, pneumatische oder elektrische Mittel durchgeführt werden und können automatisiert werden.

Claims

1. Verfahren zum Wickeln eines langgestreckten Metallelements (25) auf einen Spulenkörper (10),

wobei das langgestreckte Element (25) ein Führungsende aufweist;

wobei der Spulenkörper einen Kern (12) und zwei Wangen (14) aufweist,

wobei der Kern oder eine der Wangen wenigstens eine Bezugsmarkierung (18) aufweist und der Kern wenigstens ein Befestigungsloch (16) aufweist;

wobei das Befestigungsloch (16) in einem vorbestimmten Abstand von der Bezugsmarkierung (18) angeordnet ist;

wobei das Verfahren umfaßt:

(i) plastisches Biegen des Führungsendes des langgestreckten Elements um dabei ein gebogenes Teil (29) zu erzeugen;

(ii) Ausfindigmachen der Bezugsmarkierung (18);

(iii) Einsetzten des gebogenen Teils (29) des Führungsendes in das Befestigungsloch (16).

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bezugsmarkierung ein Loch ("Bezugsloch") ist, und wobei das Bezugsloch durch einen Stift (30) ausfindig gemacht wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Verfahren ferner umfaßt:

(iv) Andrücken des langgestreckten Elements mittels einer Rolle (32) an den Kern;

(v) Drehen des Spulenkörpers unter der Rolle um eine Anzahl von Drehungen in der Wicklungsrichtung mit einer vorbestimmten ersten Drehgeschwindigkeit.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Verfahren ferner umfaßt:

(vi) Entfernen der Rolle von dem langgestreckten Element;

(vii) Weiterdrehen des Spulenkörpers in der Wicklungsrichtung mit einer vorbestimmten zweiten Drehgeschwindigkeit.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt (v) mit einer ersten Drehgeschwindigkeit stattfindet, die langsamer als die zweite Drehgeschwindigkeit für den Schritt (vii) ist.

6. Vorrichtung zum Wickeln eines langgestreckten Metallelements (25) auf einen Spulenkörper (10);

wobei das langgestreckte Element ein Führungsende aufweist;

wobei der Spulenkörper einen Kern (12) und zwei Wangen (14) aufweist;

wobei der Kern oder eine der Wangen wenigstens eine Bezugsmarkierung aufweist und der Kern wenigstens ein Befestigungsloch (16) aufweist;

wobei die Vorrichtung umfaßt:

Mittel (26, 28) zum plastischen Biegen des Führungsendes des langgestreckten Elements, um dabei ein gebogenes Teil (29) zu erzeugen;

Mittel (30) zum Ausfindigmachen der Bezugsmarkierung an dem Kern;

Mittel zum Einsetzen des gebogenen Teils des Führungsendes in das Befestigungsloch.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Bezugsmarkierung ein Loch ("Bezugsloch") ist, und das Mittel um die Bezugsmarkierung an dem Kern ausfindig zu machen einen Stift (30) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 7, wobei die Vorrichtung ferner umfaßt:

Mittel zum Andrücken des langgestreckten Elements an den Kern des Spulenkörpers.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Vorrichtung ferner umfaßt:

Mittel zum Drehen des Spulenkörpers in der Wicklungsrichtung.

10. Spulenkörper (10) um eine Mehrzahl von Wicklungen eines langgestreckten Metallelements (25) zu tragen, wobei das Element ein Führungsende aufweist;

wobei der Spulenkörper einen Kern (12) aufweist;

wobei der Kern wenigstens ein Befestigungsloch (16) aufweist, welches angepaßt ist, um das Führungsende des Elements an dem Kern des Spulenkörpers zu befestigen;

wobei der Kern wenigstens eine Bezugsmarkierung (18) aufweist;

wobei die Bezugsmarkierung in einem vorbestimmten Abstand von wenigstens einem der Befestigungslöcher angeordnet ist um die Position des Befestigungslochs anzuzeigen.

11. Spulenkörper nach Anspruch 10, wobei die Bezugsmarkierung ein Loch ("Bezugsloch") ist.

12. Spulenkörper nach Anspruch 11, wobei das Bezugsloch und die Befestigungslöcher kreisförmig sind.

13. Spulenkörper nach Anspruch 12, wobei das Bezugsloch einen Durchmesser aufweist, welcher größer als der Durchmesser der Befestigungslöcher ist.

14. Spulenkörper nach Anspruch 13, wobei der Durchmesser des Bezugslochs größer als 10 mm ist, und der Durchmesser der Befestigungslöcher kleiner als 5 mm ist.

15. Spulenkörper nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei der Spulenkörper ferner zwei Wangen aufweist und wobei es nur ein Bezugsloch gibt, das an dem Kern in der Mitte zwischen den zwei Wangen angeordnet ist.

16. Spulenkörper nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei an dem Kern zwei Befestigungslöcher vorgesehen sind.

17. Spulenkörper nach Anspruch 15, wobei zwei Befestigungslöcher vorgesehen sind und mit dem gleichen vorbestimmten Abstand von dem Bezugsloch diametral einander entgegengesetzt angeordnet sind.

18. Spulenkörper nach einem der Ansprüche 10 bis 17, wobei das Führungsende einen gebogenen Teil aufweist, wobei der Spulenkörper ferner das Element aufweist und wobei der gebogene Teil in eines der Befestigungslöcher eingesetzt ist.

19. Spulenkörper (10) um eine Mehrzahl von Wicklungen eines langgestreckten Metallelements (25) zu tragen, wobei das Element ein Führungsende aufweist;

wobei der Spulenkörper einen Kern (12) und zwei Wangen (14) aufweist;

wobei der Kern wenigstens ein Befestigungsloch (16) aufweist, um das Führungsende des Elements an dem Kern des Spulenkörpers zu befestigen;

wobei die Wangen wenigstens eine Bezugsmarkierung (18) aufweisen;

wobei die Bezugsmarkierung in einem vorbestimmten Abstand von wenigstens einem der Befestigungslöcher angeordnet ist, um die Position dieses Befestigungslochs anzuzeigen.