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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Technik des Verpackens
von Schweißdraht
geringen Durchmessers in einen Behälter zur losen Aufbewahrung
oder einer Trommel und ist insbesondere gerichtet auf das dichte
Verpacken von Schweißdraht in
einer Aufbewahrungstrommel, um die Drahtmenge zu vergrößern, die
in die Aufbewahrungstrommel passt, ohne die letztendliche Zweckbestimmung
des Produkts zu beeinflussen, welches beim Schweißen in Massenproduktionen
aus dem Behälter
abgezogen wird.
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Hintergrund der Erfindung
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Schweißdraht mit
kleinem Durchmesser wird üblicherweise
in großen
Behältern
in einer einzigen Haspel verpackt, die eine natürliche "Spannung (Cast)" hat. Dies bedeutet, dass der Draht
im freien Zustand dazu neigt, eine im Wesentlichen gradlinige Lage
einzunehmen. Die Erfindung wird unter besonderem Bezug zu einem
standardmäßig gezogenen Schweißdraht beschrieben
werden, der in Form einer großen
Haspel aufbewahrt wird, die in Lagen des Schweißdrahts ausgeformte Windungen
aufweist. In Gebrauch wird der Draht schlußendlich aus dem Innendurchmesser
der Haspel durch den oberen Teil des Behälters abgezogen, der die Haspel
aufnimmt.
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Beim
automatischen oder halbautomatischen Schweißen (einschließlich dem
Roboterschweißen)
ist es notwendig, große
Schweißdrahtmengen
kontinuierlich der Schweißoperation
zuzuführen,
wobei der Schweißdraht
nicht verdreht, nicht verformt und nicht verkantet sein darf, so
dass das Schweißen über lange
Zeiträume
gleichförmig
durchgeführt
wird, ohne dass eine manuelle Intervention und/oder Inspektion erforderlich
ist. Eine der schwierigen Aufgaben beim derartigen Schweißen ist
es sicherzustellen, dass der dem Schweißprozeß zugeführte Schweißdraht in einem unverdrehten
oder nur gering verdrehten Zustand zugeleitet wird, so dass die
natürliche
Tendenz des Drahts, eine vorherbestimmte natürliche Lage einzunehmen, einer
problemlosen und gleichförmigen
Schweißung
nicht abträglich
ist. Um diese Aufgabe zu erfüllen,
wird Schweißdraht
so hergestellt, dass er ein natürli ches Gefüge oder
einen wenig verdrillten Zustand hat. Das heißt, dass, wenn man ein Teil
des Drahtes in einen langen Abschnitt schneidet und diesen auf den
Boden legt, die von dem Schweißdraht
eingenommene natürliche
Form im Wesentlichen einer geraden Linie folgen würde. Dieser
Schweißdraht
wird zu einer Spule oder Haspel in einem großen Behälter (normalerweise eine Trommel)
aufgewickelt, der mehrere hundert Pfund (pounds) des Drahtes für das automatische
oder halbautomatische Schweißen
enthält.
Die natürliche
Tendenz des Drahtes, in einem geraden oder nicht verdrehten Zustand
zu bleiben, verschafft dem Draht eine Art "Eigenleben" (Live), wenn er in die unnatürliche Serie
von Windungen beim Anordnen in dem Behälter gezwungen wird, was dazu
führt, dass
sich der Draht aus seinem natürlichen
Zustand verformt. Aus diesem Grund ist eine bemerkenswerte Menge
an Anstrengung auf das Konzept der Anordnung des Drahtes im Behälter gerichtet
worden, so dass er zu einer automatischen oder halbautoma- tischen
Schweißeinrichtung
in einem wenig verdrehten Zustand abgezogen werden kann. Wenn der Draht
in dem Behälter
nicht korrekt angeordnet wird, kann es dazu kommen, dass aufwendige
Schweißoperationen,
die eine große
Schweißdrahtmenge
und nennenswerte Zeit benötigen,
nicht gleichmäßig sind und
teures Nacharbeiten erforderlich machen. Dieses Problem muss von
den Herstellern von Schweißdraht
gelöst
werden, da sie den Schweißdraht
in die großen
Spulen verpacken, die dafür
bestimmt sind, beim automatischen oder halbautomatischen Schweißen verbraucht
zu werden.
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In
den vergangenen Jahren gab es einen Trend hin zu sogar größeren Packungseinheiten
mit größerer Schweißdrahtmenge.
Die größeren Packungseinheiten
sollen dazu dienen, die Zeit zu verringern, die für einen
Austausch des Vorratsbehälters an
der Schweißvorrichtung
erforderlich ist. Das wachsende Bedürfnis für immer größere Vorratsbehälter steht
der Fähigkeit
entgegen und reduziert diese weiter, den Schweißdraht glatt abzuziehen, ohne das
natürliche
Fließen
des Schweißdrahts
zu zerstören
oder den Schweißdraht
mit aneinander angrenzenden Windungen zu verdrillen. Demgemäß muss ein
Vorratsbehälter
für Schweißdraht mit
großem
Volumen und hoher Kapazität
so konstruiert sein, dass damit jeder katastrophale Fehler beim
Zuführen
des Drahts zu einem Schweißort
sicher vermieden wird. Die Anordnung des Behälters zum Abgeben oder Abziehen
muss so beschaffen sein, dass es selbst zu geringfügigen Verformungen
in dem freien, geraden Fluss des Schweißdrahts hin zur Schweißstelle
nicht kommt. Der erste Schritt, mit dem sicher gestellt wird, dass
keine geringfügigen
Verformungen existieren, besteht darin, den Schweißdraht in
dem Container in einer Art und Weise anzuordnen, die ein Abziehen des
Drahtes aus dem Container in dem bevorzugten Zustand erlaubt.
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Der
in dem Vorratsbehälter
bevorratete Schweißdraht
hat die Form einer Spule mit mehreren Lagen von Drahtwicklungen,
die vom Boden bis zum oberen Ende gelegt sind. Der innere Durchmesser der
Spule ist deutlich kleiner als der Durchmesser des Behälters. Aufgrund
der innewohnenden Steifigkeit des Schweißdrahtes selbst stehen die
die Lagen bildenden Windungen kontinuierlich unter dem Einfluss
einer Kraft, die bestrebt ist, den Durchmesser der Wicklungen zu
erweitern. Um dieser Tendenz Rechnung zu tragen, wird der Schweißdraht im
Vorratsbehälter
in bevorzugten Wicklungsdurchmessern gelegt, wobei die Wicklungsdurchmesser
kleiner sind als der Innendurchmesser des Vorratsbehälters. Üblicherweise
ist der Wicklungsdurchmesser mindestens 15 % geringer als der Innendurchmesser
der Trommel.
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Der
Schweißdraht
wird aus dem Herstellungsprozess gezogen und über eine Reihe von Umlenkrollen
geleitet und entlang einer Haspel gezogen, die nahe dem Vorratsbehälter angeordnet
ist. Von der Haspel wird der Schweißdraht einem drehbaren Legekopf
zugeleitet, der im wesentlichen aus einem zylindrischen Rohr besteht,
das an seinem Boden oder entlang der Zylinderfläche nahe dem Boden eine Öffnung aufweist.
Der Draht läuft
durch das Rohr und aus der Öffnung
hinaus, woraufhin er in dem Vorratsbehälter angeordnet wird.
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Der
Legekopf ragt in den Vorratsbehälter
hinein und dreht sich um eine Achse, die im Wesentlichen parallel
zur Achse des Vorratsbehälters
verläuft.
Der Draht, der dem Legekopf mittels der Haspel zugeführt wird,
wird mit einer Drehgeschwindigkeit zugeführt, die sich von der Drehgeschwindigkeit
des Legekopfes unterscheidet. Das Verhältnis zwischen der Drehgeschwindigkeit
des Legekopfes und der Drehgeschwindigkeit der Haspel bestimmt den
Wicklungsdurchmesser des Drahtes in dem Vorratsbehälter. Während der
Draht in den Vorratsbehälter
gelegt wird, bewirkt dessen Gewicht, dass sich der Vorratsbehälter fortschreitend
nach unten bewegt. Während sich
der Vorratsbehälter
nach unten bewegt, fährt
der Legekopf damit fort, zu drehen, womit er die Vorratstrommel
bis zu ihrem Füllungsvermögen auffüllt. Die Vorratstrommel
wird schrittweise um einen Bruchteil einer Drehung für jede volle
Windung des in die Vorratstrommel gelegten Schweißdrahts
weiter geschaltet. Dies führt
dazu, dass ein Tangentialbereich der Schweißdrahtwindung an einem Teil
des Innendurchmessers des Vorratsbehälters anliegt, während die gegenüberliegende
Seite der Windung in einem Abstand von der Containerwand liegt.
Dies wird dadurch erreicht, dass der Legekopf außerhalb der Mittelachse des
Vorratsbehälters
um die Hälfte
der Differenz zwischen dem Windungsdurchmesser und dem Durchmesser
des Vorratsbehälters
bewegt wird.
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Die
Umsetzung dieses vorbekannten Verfahrens zum Füllen eines Vorratsbehälters ist
am besten in der 6 dargestellt. Dieses Verfahren
zum Beschicken von Vorratstrommeln mit Schweißdraht ist bedeutsam für das effektive
Abziehen des Schweißdrahtes
während
des Schweißvorgangs.
Wie allerdings aus den 7 und 8 ersichtlich
ist, führt dieses
Verfahren zu einer losen Packung des Schweißdrahtes in dem Vorratsbehälter mit
geringer Dichte. Abhängig
von dem relativ zum Vorratsbehälter
verwendeten Durchmesser ist der Draht mit höherer Dichte entlang des Wandbereichs
des Vorratsbehälters
angeordnet als am Innendurchmesser der Spule selbst in der Nähe des Spulenhohlraums.
Dies liegt daran, weil entlang der Wandbereiche des Behälters mehr
Draht angeordnet ist als entlang des Spulenhohlraums. Während dies
im Ergebnis dazu führt,
dass der Schweißdraht
aus dem Behälter
ohne wesentliche Probleme hinsichtlich Verdrehen oder Verheddern
abgezogen werden kann, bedeutet die geringe Packungsdichte, dass
es häufiger
zu Unterbrechungen beim Schweißprozess
kommt. Es gibt daher längere
Stillstandszeiten beim Schweißen
und größere Arbeitskosten,
da ein Austausch des Vorratsbehälters
an der Schweißbetriebsstelle
und ein manuelles Eingreifen in den Schweißprozess erforderlich ist.
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Die
DE 1 011 840 B1 beschreibt
eine Vorrichtung zum Ziehen und Verpacken von Draht, um Draht zu
verpacken, der in Schleifen oder eine Spule gelegt ist. Der Draht
wird aus einer Drahtziehvorrichtung mit Hilfe einer Haspel abgezogen.
Diese Haspelstellt die Kraft zur Verfügung, um den Draht durch die
Zugeisen zu ziehen. Anschließend
wird der Draht einer Formgebungseinrichtung übergeben, die dem Draht eine „Biegung" verschafft, um eine
Schlaufe oder Wicklung mit vorbestimmter Größe zu bilden, die von der Einstellung
dieser Vorrichtung abhängt.
Dieser gewickelte Draht wird dann freigegeben, um unter Einwirkung
der Schwerkraft in eine Aufnahmetrommel zu fallen.
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Die
EP 0 686 439 A1 beschreibt
eine Bramme oder einen Barren, die bzw. der kontinuierlich in einer
Walzenstraße
gerollt wird, die zumindest ein Vorwalzwerk und eine Fertigstraße aufweist.
Das gewalzte Erzeugnis wird einem Kühlbereich und von dort einem
Schlaufenform-Spindelkasten übergeben. Die
im Spindelkasten erzeugten Schlaufen werden einem mit Kühlmitteln
ausgestatteten Förderband übergeben.
Die Wicklungen werden dann am Auslaufende des Förderbands in eine Schlaufenformstation
ausgeworfen, in der sie übereinander
um ein Stapelelement herum gestapelt werden, das im wesentlichen
vertikal angeordnet ist, um so eine Spule zu bilden. Die Windungen
werden symmetrisch in einer gestapelten, vorgeformten und gleichmäßigen Abfolge
relativ zur Achse des Stapelelements angeordnet.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung schafft in vorteilhafter Weise einen Vorratsbehälter zum
dichten Verpacken von Schweißdraht,
womit die Nachteile beim Stand der Technik ausgeräumt werden.
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Mehr
im Einzelnen gestattet es die Erfindung, mehr Schweißdraht in
kleinere aber dichter gepackte Behälter zu packen, ohne die Fähigkeit
zu beeinflussen, den Schweißdraht
während
des automatischen oder halbautomatischen Schweißprozesses problemlos abziehen
zu können.
Die Maschine, mit dem die erfindungsgemäße Vorratstrommel dicht mit Schweißdraht befüllt werden
kann, weist eine Haspel zum Ziehen des Drahtes aus dem Herstellungsprozess,
einen drehbaren Legekopf an einer ersten Achse zur Aufnahme des
Drahtes von der Haspel und einen Drehtisch auf, der die Schweißdrahtvorratstrommel
nach der Erfindung trägt.
Der Schweißdraht
wird in die Vorratstrommel durch Drehen des Legekopfes mit einer
ersten Drehgeschwindigkeit und Drehen der Haspel mit einer zweiten
Drehgeschwindigkeit gelegt, um den Schleifen- oder Windungsdurchmesser zu bestimmen.
Der Drehtisch wird um eine Achse gedreht, die parallel zur ersten
Achse verlaufen kann und zwar mit einer dritten Drehgeschwindigkeit.
Generell dreht sich der Drehtisch für jede Windung des in die Vorratstrommel
gelegten Schweißdrahtes
um einen Bruchteil einer Drehung, wodurch ein kleiner Teil des Windungsumfangs
die innere Fläche
der Vorratstrommel berührt.
Durch Drehen des Drehtisches lediglich um den Bruchteil einer ganzen
Drehung wird sichergestellt, dass eine nachfolgend in der Vorratstrommel
angeordnete Windung die Innenfläche
der Vorratstrommel an einer zweiten Stelle entlang der Innenseite
der Vorratstrommel und nahe der ersten Stelle der vorhergehenden
Wicklung berührt.
Eine Drehschalteinrichtung kann es gestatten, dass die Vorratstrommel
und der drehbare Legekopf in aufeinanderfolgenden Schritten relativ
zueinander bewegt werden, während
der Draht in die Vorratstrommel gelegt wird. Es kann eine Drehschalteinrichtung
verwendet werden, die bewirkt, dass der drehbare Legekopf den Draht
in die Vorratstrommel aus einer unterschiedlichen Position im Inneren
der Vorratstrommel legt, womit viele der Nachteile des Standes der
Technik vermieden werden. Insbesondere kann Schweißdraht im
Behälter
dichter gepackt werden, indem vermieden wird, dass der Draht von
derselben Drehachse im Inneren des Behälters plaziert wird. Der Schleifendurchmesser
des Drahtes im Behälter
kann in Kombination mit dem Drehschaltvorgang intermittierend verändert werden.
Im Ergebnis führt
dies zu geschichteten Schweißdrahtlagen
im Behälter,
wobei jede Lage eine maximale Dichte an anderen radialen Positionen
als die benachbarte Lage im Inneren des Behälters hat. Durch das Drehschalten
und/oder das Verändern
des Wicklungsdurchmessers wird sichergestellt, dass ein Schweißdrahtbehälter dichter
befüllt
wird als bekannte Anordnungen, womit mehr Schweißdraht in einem Behälter mit
demselben Volumen angeordnet werden kann.
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Oberhalb
der Vorratstrommel kann eine Haspel vorgesehen sein, um den Schweißdraht in
dichter Anordnung in die Trommel einzulegen. Diese Haspel kann mit
einer vorgegebenen Rotation gedreht werden, um den Schweißdraht aus
dem Herstellungsprozess abzuziehen. Der Legekopf ist an einer ersten Achse
angeordnet, die vorzugsweise rechtwinklig zu der Achse verläuft, um
welche die Haspel rotiert. Der Legekopf dreht mit einer Rotationsgeschwindigkeit, die
verschieden von der der Haspel ist. Das Verhältnis zwischen der Drehgeschwindigkeit
der Haspel und der Drehgeschwindigkeit des Legekopfes bestimmt die
Größe der in
der Vorratstrommel gelegten Drahtschleife. Von der Haspel wird Draht
zum Legekopf zugeführt,
wobei der Legekopf im Inneren der Vorratstrommel angeordnet bzw.
in diese eingeführt ist.
Die Vorratstrommel wird von einem Drehtisch getragen, der sich um
einen Bruchteil einer Drehung für jede
einzelne volle Umdrehung des Legekopfes weiter dreht. Der Legekopf
und der Drehtisch drehen sich vorzugsweise um parallele Achsen.
Während die
Wicklungen gelegt werden, werden die Drahttrommel bzw. der Legekopf
periodisch dazu veranlasst, aus einer ersten Stellung in eine zweite
Stellung weiter zu schalten, die von der ersten Stelle längs beabstandet
ist und entlang der Linie verläuft, die
im wesentlichen rechtwinklig zur Drehachse des Drehtisches verläuft. Zusammen
mit dem Drehschaltvorgang kann auch die erste oder die zweite Rotationsgeschwindigkeit
verändert
werden, was das Verhältnis
und damit den Durchmesser der in die Trommel gelegten Windung verändert. Darüber hinaus
ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgesehen,
dass der Drehschaltschritt das Bewegen der Drahttrommel relativ
zu einer ersten Achse als Funktion der Anzahl der Drehungen des
Drehtisches einschließt.
Hierdurch wird in vorteilhafter Weise der geschichtete oder übereinander
liegende Effekt im Behälter
erreicht, der die dichte Packung ermöglicht.
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Es
ist somit herausragendes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Schweißdraht-Vorratstrommel
zu schaffen, die eine deutlich größere Menge Schweißdraht enthält, als
dies im Stand der Technik der Fall ist.
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Es
ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine mit Schweißdraht befüllte Vorratstrommel
zu schaffen, die zu geringeren Stillstandszeiten bei einem automatischen
oder halbautomatischen Schweißprozess
und weniger Arbeitseingriffen führt.
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Mit
der vorliegenden Erfindung soll eine Schweißdraht-Vorratstrommel geschaffen
werden, die in der Lage ist, mehr Schweißdraht auf geringerem Raum
aufzunehmen, womit weniger Lagerfläche erforderlich als dies bislang
möglich
war.
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Es
ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, die Stillstandszeiten
und Arbeitskosten zu reduzieren, die mit dem Wechsel von Schweißdraht-Vorratstrommelbehältern während eines Schweißprozesses
verbunden sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung kann sich physisch in bestimmten Teilen und Anordnungen
von Teilen manifestieren, wobei eine bevorzugte Ausführungsform hiervon
im Detail beschrieben wird und worin
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1 eine
Seitenansicht ist, die das Verpackungssystem darstellt, mit dem
die Vorratstrommel gemäß der vorliegenden
Erfindung dicht befüllt
werden kann;
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2a eine
die untere Hälfte
von 1 zeigende Seitenansicht ist;
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2b eine
die obere Hälfte
von 1 zeigende Seitenansicht ist;
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3 eine
ebene Ansicht längs
der Linie 3-3 nach 2a ist;
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4 eine
Seitenansicht des Drehtischsystems entlang der Linie 4-4 nach 2a darstellt;
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5 die
mit Schweißdraht
gefüllte
Vorratstrommel nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 eine
das Verfahren der Anordnung von Schweißdraht nach dem Stand der Technik
illustrierende Draufsicht ist;
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7 eine
Seitenansicht im Schnitt darstellt, welche die Dichtevariation von
nach dem Stand der Technik gepacktem Schweißdraht zeigt;
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8 eine
teilweise Seitenansicht im Schnitt ist, welche die Dichtevariation
von nach dem Stand der Technik gepacktem Schweißdraht zeigt;
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9 und 9b die
Schritte illustrieren, womit eine Schleifenlage mit einem Durchmesser
für eine
Vorratstrommel nach vorliegenden Erfindung erzeugt wird;
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10a und 10b zusätzliche
Beispiele von Schritten beim Erzeugen einer Lage mit einheitlichem
Schleifendurchmesser für
eine Vorratstrommel nach der vorliegenden Erfindung sind;
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11a eine schematische Illustration des Verfahrens
zum Bilden der Schleifendurchmesser nach den 9a und 9b ist;
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11b eine schematische Illustration ist, die das
Verfahren zum Erzeugen der in den 10a und 10b gezeigten Schleifendurchmesser zeigt;
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12 eine
ausschnittsweise Seitenansicht im Schnitt darstellt, die den Effekt
von wechselnden Lagen von Schweißdraht gemäß den 9 bis 11 darstellt; und
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13 eine
Teilseitenansicht im Schnitt ist, die ein anderes Beispiel von verschiedenen
Lagen von Schweißdraht
zeigt.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen, worin die Darstellungen nur zum
Zwecke der Erläuterung
der Erfindung und nicht zu deren Beschränkung dienen, zeigt 1 ein
Trommel-Wicklungssystem 10, das einen kontinuierlichen
Schweißdraht 11 aus einem
Herstellungsprozess (nicht dargestellt) erhält. Der Schweißdraht 11 wird
von einer Haspel 12 abgezogen, die von einem Drahtvorschubmotor 14 angetrieben
wird, der an einer Riemenscheibe 16 sitzt, die einen Riemen 15 antreibt.
Wie ersichtlich ist, wird der Draht über eine Reihe von Rollen und
Umlenkrollen 17a, 17b und 17c gezogen,
die dazu dienen, Spannung auf den Schweißdraht 11 zwischen
dem Herstellungsprozess und der Haspel 12 aufrecht zu halten.
Wie aus den 1 und 2b ersichtlich
ist, umschlingt der Schweißdraht 11 die
Haspel 12 über einen
Winkelbereich von etwa 270°.
Dies sorgt für
zuverlässige
Haftung und Antriebskapazität,
um den Schweißdraht 11 über die
Umlenkrollen 17a bis 17c zu ziehen. Der Schweißdraht 11 wird
in einen rotierbaren Legekopf 21 geführt, der an einem Wicklungsträger 22 herabhängend angeordnet
ist. Der drehbare Legekopf 21 dreht sich in einem Lagergehäuse 23, das
von dem Wicklungsträger 22 gehaltert
wird. Der rotierbare Legekopf 21 weist ein Legerohr 24 und
ein davon vorspringendes Lagerteil 25 auf und ist für seine
Drehung mittels eines Flansches 26 und eines an seinem
oberen bzw. unteren Ende angeordneten, oberen und unteren Lagers 27 bzw. 28 im
Lagergehäuse 23 gelagert.
Es sei hier darauf hingewiesen, dass das Lagerteil 25 sowohl
eine äußere Zylinderfläche 31 für den Kontakt
mit den Lagern 27 und 28 als auch eine innere
Zylinderfläche 32 aufweist,
die das Innere eines hohlen Schafts definiert, der es dem Schweißdraht 11 erlaubt,
von der Haspel 12 in das Legerohr 24 zu gelangen.
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An
der äußeren Zylinderfläche 31 des
Lagerteils 25 ist unterhalb des Lagergehäuses 23 ein
Antriebsrad 33 drehfest angeschlossen. Ein hiermit zusammenwirkendes
Antriebsrad 34 ist an einer Welle 35 eines Lagenantriebsmotors 36 angeordnet.
Die Antriebsräder 33 und 34 sind
mit einem Riemen 37 verbunden, so dass der Lagenantriebsmotor 36 das Lagerteil 25 und
dementsprechend den drehbaren Legekopf 21 antreibt.
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Die
Geschwindigkeit des Legeantriebsmotors und des Drahtvorschiebmotors
wie auch die Koordinierung des Verhältnisses der Geschwindigkeiten der
beiden Motoren wird von dem Kontrollpaneel 41 dirigiert.
Die Motorgeschwindigkeit beeinflusst die Drehgeschwindigkeit des
Legekopfes 21 und die Rotationsgeschwindigkeit der Haspel 12.
Es ist ersichtlich, dass das Verhältnis zwischen der Drehgeschwindigkeit
des Legekopfes und der Rotationsgeschwindigkeit der Haspel den Schleifendurchmesser des
Schweißdrahts 11 bestimmt,
wie dies nachfolgend beschrieben wird.
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Das
Legerohr 24 weist eine äußere Zylinderfläche 42,
eine innere Zylinderfläche 43 und
ein im Wesentlichen geschlossenes oberes Endstück 44 mit inneren
und äußeren Oberflächen 45 und 46 auf. Zwischen
der inneren Oberfläche 45 und
der äußeren Oberfläche 46 erstreckt
sich ein kleines Loch 47 um eine zentrale Achse A des Legerohrs 24.
Das untere Ende des Lagerteils 25 ragt durch das kleine Loch 47,
wird von einen kleinen Flanschstück 51 am untersten
Ende des Lagerteils 25 gehalten und ist in dieser Lage
punktgeschweißt.
Am unteren Ende des Legerohrs 24 ist ein Ring 52 angeordnet,
der sich über
den Umfang der unteren Kante des Legerohrs 24 erstreckt.
Der Ring 52 hat eine Öffnung 53,
durch die Schweißdraht
während
des Einschichtens aus dem Legerohr 24 hindurch tritt.
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An
einem Drehtischhalter 55 ist ein Drehtisch 54 zur
Drehung gelagert. Der Drehtischhalter 55 weist eine Führungsschiene 56,
einen Antriebszylinder 57 und ein L-förmiges Balkenteil 58 auf.
Wie schon erwähnt,
erlaubt der Drehtischhalter 55 eine Drehung des Drehtisches 54 daran,
und zwar mehr im Einzelnen an dem horizontalen Schenkel 61 des L-förmigen Balkenteils 58.
Man erkennt, dass, wenn das Gewicht des Schweißdrahts 11 in die
Vorratstrommel 62 gelegt wird, ein vertikaler Schenkel 63, der
an Gummiführungsräder 64 angeschlossen
ist, sich nach unten entlang der Führungsschiene 56 bewegt,
die als H-Träger dargestellt
ist. Das L-förmige Balkenteil 58 bewegt
sich also an der Führungsschiene 56 nach
unten, während
die Vorratstrommel 62 befüllt wird.
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Der
vertikale Schenkelteil 63 weist einen Finger 65 auf,
der von jenem nach außen
vorspringt und mit einem Stift 67 gelenkig am äußeren Ende 68 einer
Stange 71 angeschlossen ist, die Teil einer Druckzylinderanordnung 72 ist.
Die Druckzylinderanordnung 72 enthält einen Druckzylinder 73.
Dabei ist die Anordnung so getroffen, dass der Zylinder 73 in einer
solchen Weise druckbeaufschlagt ist, dass sich der Zylinder 73 bei
leerer Vorratstrommel 62 im Gleichgewicht befindet und
das L-förmige
Balkenteil 58 in seiner höchsten Stellung an der Führungsschiene 56 steht.
Wenn die Vorratstrommel 62 mit Schweißdraht 11 befüllt wird,
bewirkt das zusätzliche auf
den Drehtisch 54 wirkende Gewicht, dass die Kolbenstange 71 nach
unten in einer kontrollierten Abwärtsbewegung entlang der Führungsschiene 56 ausfährt, wie
dies durch den Pfeil X dargestellt ist. Der Druck im Zylinder 23 basiert
auf einem vorbestimmten Verhältnis
von Gewicht zu Druck. Die kontrollierte Abwärtsbewegung gestattet es, dass
der Schweißdraht 11 in
der Vorratstrommel 62 ausgehend vom Boden der Vorratstrommel 62 in
der Nähe des
Drehtisches 54 bis zum oberen Deckel der Vorratstrommel 62 gelegt
wird. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
bewegt sich also der drehbare Legekopf 21 nicht in vertikaler
Richtung, sondern anstelle dessen bewegt sich der Drehtisch vertikal
in einer Richtung, die parallel zu der zentralen Achse A des Legerohrs 24 verläuft.
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Der
Drehtisch 54 ist ähnlich
wie das Legerohr 24 drehbar angetrieben. Am horizontalen Schenkel 61 des
L-förmigen
Balkenteils 58 ist ein Lagergehäuse 84 angeordnet.
Vom Drehtisch 54 erstreckt sich ein Lagerteil 85 nach
unten und kann über
Lager 86 und 87 frei drehen. Das Lagerteil 85 ist ein
Zylinder mit einer äußeren Zylinderfläche 88 und einer
inneren Zylinderfläche 89,
deren Bedeutung später
beschrieben wird. Am unteren Ende des Lagerteils 85 ist
eine Zahnriemenscheibe angeordnet. Die Zahnriemenscheibe ist über einen
Riemen 94 mit einer Zahnriemenscheibe 93 gekoppelt,
die über
ein Getriebe 96 von einem Drehtischmotor 95 angetrieben
wird. Der Drehtischmotor 95 ist gegenüber dem Legerohr 24 deutlich
untersetzt, so dass sich der Drehtisch 54 nur um einen
Bruchteil einer ganzen Umdrehung dreht, wenn das Legerohr 24 eine
vollständige
Umdrehung ausführt.
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Wie
am besten aus 2a, 3 und 4 ersichtlich
ist, hat der Drehtisch 54 eine untere Platte 101,
die über
eine am oberen Ende des Lagerteils 85 ausgebildete Formschlussanordnung 102 drehend angetrieben
ist. In 4 ist am besten erkennbar, dass
an der Bodenplatte 101 des Drehtisches 54 ein Schiebetisch 103 mittels
einer großen
Keilnutverbindung 104 angeordnet ist, die in die Unterseite 105 des
Schiebetisches 103 geschnitten ist. Ein an der Bodenplatte 101 ausgebildeter
Schlüssel 106 führt den
Schiebetisch 103. Der Schiebetisch 103 kann sich
relativ zur Bodenplatte 101 bewegen, indem die Keilnut 104 entlang
dem Schlüssel 106 gleitet. Schlüssel 106 und
Keilnut 104 können
mit einer reibungsarmen Beschichtung wie beispielsweise Nylon oder
dgl. versehen sein. Zusätzlich
kann die Lagerfläche 107 des
Schlüssels 106 mit
einer Längsführung und
Kugellagern oder anderen Lagerarten (nicht dargestellt) versehen
sein, die eine Bewegung zwischen dem Schiebetisch 103 und
der Bodenplatte 101 erleichtern.
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Die
Bewegung des Schiebetischs 103 wird von einem Schaltorgan
bewirkt, das zusammen mit dem Schiebetisch 103 arbeitet.
Das Schaltorgan besteht vorzugsweise im Wesentlichen aus einer Kolben-Zylinderanordnung 110,
die sich vom Drehtisch 54 nach unten erstreckt. Die Kolben-Zylinderanordnung 110 weist
zwei im Wesentlichen gleich aufgebaute Zylinder mit Kolbenstangen 111 und 112 auf, die
gemeinsam an eine Antriebsstange 114 angeschlossen sind.
Die Zylinder und Kolbenstangen 111 und 112 sind
in einem gleich großen
Abstand vom Lagerteil 85 des Drehtisches 54 beabstandet
und verlaufen im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung zwischen
dem Schlüssel 106 und
der Keilnutführung 104,
wie dies in 3 dargestellt ist.
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Kolbenstange
und Zylinder 111 werden nun beschrieben. Es ist anzumerken,
dass die Kolbenstange und der Zylinder 112 identisch aufgebaut
sind und in den Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehen
sind. Kolbenstange und Zylinder 111 weisen ein Zylinderteil 115 auf,
das an einer nach unten von der Bodenplatte 101 vorspringenden
Bracke 116 mit Hilfe eines Schwenkstifts 117 schwenkbar
angeordnet ist. Vom anderen Ende des Zylinderteils 115 ragt
ein Kolbenteil 118 bis zu einem Block 121 vor,
in dem die Antriebsstange 114 aufgenommen ist. Die Antriebsstange 114 wiederum
erstreckt sich im Wesentlichen rechtwinklig zum Kolbenteil 118 und
ist in einem identischen Block 121 aufgenommen, der sich an
der Kolbenstange des Zylinders 112 befindet. Zwischen den
Blöcken 121 ist
die Antriebsstange 114 am unteren Ende 123 eines
Hebels 122 angeschlossen. Der Hebel 122 ist in
seinem mittleren Bereich 124 über einen Stift 125 in
einer Aufnahmeklammer 126 gelenkig gelagert, die von der
Unterseite der Bodenplatte 101 vorspringt. An seinem oberen
Ende 127 ist der Hebel 122 schwenkbar an dem Schiebetisch 103 mit
Hilfe eines Stiftes 128 angeschlossen. Wie am besten aus 4 ersichtlich
ist, erstreckt sich der Hebel 122 durch die Bodenplatte 101,
um den Tisch 103 durch angepasste Schlitze 131 und 132 zu
verschieben, die sowohl in der Bodenplatte 101 als auch im
Schiebetisch 103 angeordnet sind. Kolbenstange und Zylinder 111 und 112 werden
beide in gleicher Weise durch Luft betrieben. Eine (nicht dargestellte) Luftversorgung
ist an einem Luftzufuhrrohr 133 am unteren Ende des Lagerteils 85 angeschlossen.
Die innere Zylinderfläche 89 dient
als Luftdurchlass, durch den Antriebsluft nach oben zu den Versorgungsschläuchen 134 und 135 (dargestellt
in 3) geleitet wird, die wiederum an den Zylindereinlass 136 angeschlossen
sind. Mit dieser Anordnung wird es ermöglicht, dass eine Luftversorgung
den Kolbenteil 118 der Kolbenstangen und Zylinder 111 und 112 antreiben
kann, wodurch wiederum der Hebel 122 betätigt wird,
um den Schiebetisch 133 mit der Keilnut 104 in
Horizontalrichtung relativ zum Schlüssel 106 und damit
der Bodenplatte 101 zu bewegen. Die Anordnung bewirkt diese
verschiebende Bewegung, ohne einen Einfluss auf die Drehbarkeit
des Drehtisches 54 und der Bodenplatte 101 zu
haben. Eine vollständig
gefüllte
Vorratstrommel 62 ist in 5 dargestellt.
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Eine
auf dem Drehtisch 54 angeordnete und insbesondere mit den
Halteklammern 137 am Schiebetisch 103 befestigte
Vorratstrommel 62 kann somit gemäß dem Verfahren befüllt werden,
wie es in den 9 bis 13 dargestellt
ist. Wie ersichtlich ist, wird der Schweißdraht 11 im Inneren
der Vorratstrommel 62 durch Rotation des Legerohrs 24 um
die Achse A angeordnet. Die Rotation des Legerohrs 24 ist
durch den Pfeil C in den 9 bis 11 illustriert.
Wie ersichtlich ist, liegt die Achse A des Legerohrs versetzt zur
zentralen Achse B der Vorratstrommel.
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In
einem Ausführungsbeispiel,
das in den 6 und 10 gezeigt
ist, wird eine 20-Zoll-Vorratstrommel 62 verwendet. Mit
jeder einzelnen 360° Drehung
des Legerohrs 24 wird eine Drahtschleife 11 mit
einem Durchmesser von 16,5 Zoll gelegt. Gleichzeitig wird dafür gesorgt,
dass sich der Drehtisch 54 um einen Bruchteil einer Umdrehung
weiter dreht, vorzugsweise zwischen einem und zwei Grad, und zwar
in Richtung der Rotation, wie sie durch den Pfeil M gezeigt ist.
Das in der Vorratstrommel 62 erzeugte Muster ist in 9b dargestellt.
Nach etwa neun bis zehn Umdrehungen der Vorratstrommel 62 wird
der Schleifendurchmesser verändert.
Unter Verwendung des Kontrollpaneels 41 werden die Relativrotationsgeschwindigkeiten
der Haspel 12 und des drehbaren Legekopfs 21 verändert, um
den Schleifendurchmesser zu ändern.
Wie in den 10a und 10b gezeigt
ist, werden 15,5 Zoll große
Windungen oder Schleifen in einer vollständigen 360°-Lage gelegt, die als eine volle
Umdrehung des Drehtisches 54 definiert ist, während der
sich das Legerohr 24 etwa 323 Mal dreht, um 323 15,5 Zoll
große
Schleifen zu legen. Wenn fortgefahren würde, die einzelnen 16,5 Zoll-Wicklungen
(9a und 9b) oder
15,5 Zoll-Wicklungen (10a und 10b) vom Boden bis zum Deckel der Vorratstrommel 62 zu
erzeugen, würde
sich im Schnitt ein Aufbau wie in 7 (für eine 16,5-Zoll-Spule)
oder in 8 (für eine 15,5-Zoll-Spule) ergeben.
Die Querschnitte nach den 7 und 8,
die unter Verwendung des in 6 dargestellten
Rotationsverfahrens erzeugt werden, zeigen eine hohe Schweißdrahtdichte
an den äußersten
Kanten der Vorratstrommel 62 mit einer geringeren Dichte
in Richtung auf die zentrale Achse B der Vorratstrommel 62.
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Die
vorliegende Darstellung, insbesondere die Kolben und Zylinder 111 und 112,
erlauben eine Bewegung der Mittelachse B der Vorratstrommel 62 relativ
zur stationären
Drehachse A des Legerohrs 24. Wie in den 11a und 11b gezeigt
ist, verändert
diese Bewegung, gekoppelt mit einem Anpassen des Verhältnisses
der Drehgeschwindigkeiten zwischen Haspel 12 und Legerohrs 24 das
Legemuster im Inneren Vorratstrommel 62. Allein die Veränderung
des Schleifendurchmessers des Schweißdrahts 11 ohne ein
korrespondierendes Verschieben der Achse der Vorratstrommel 62 wird
nicht bevorzugt, da der Schleifendurchmesser so gewählt sein
sollte, dass die Innenfläche
der Vorratstrommel 62 zumindest an einem Punkt tangential
berührt
wird. Da Schweißdraht 11 in
gewisser Weise ein Eigenleben hat, wird er sich von selbst an die
Innenfläche
anlegen, selbst wenn er nicht absichtlich dort abgelegt wurde. Wenn
er in weniger kontrollierter Weise plaziert wird, ist nicht sichergestellt,
dass der Schweißdraht
problemlos abgezogen werden kann. Legemuster, wie sie in den 9b und 10b dargestellt sind, können erzeugt werden.
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Wie
in den 12 und 13 gezeigt
ist, sorgt die Erfindung gleichermaßen für unterschiedliche Schleifendurchmesser
von Schweißdraht 11,
der in einer Vorratstrommel 62 angeordnet werden soll. Durch
die Anordnung wechselnder Lagen von Schweißdraht 11 mit unterschiedlichen
Schleifendurchmessern wird die Packungsdichte im Inneren der Vorratstrommel 62 erheblich
erhöht.
Es wurde festgestellt, dass die Packungsdichte um mehr als 50 %
in einem Vorratsbehälter
mit selben Volumen vergrößert werden
kann, indem 50 % mehr Draht in dieselbe Trommel gebracht wird. 12 zeigt
das in den 9 bis 11 beschriebene
Beispiel, das heißt Schweißdrahtlagen
in der Vorratstrommel 62, die einen Durchmesser von 20
Zoll hat. Es ist erkennbar, dass abwechselnd Lagen von 16,5 Zoll
Schleifendurchmesser und 15,5 Zoll Schleifendurchmesser in der 20-Zoll-Trommel
gelegt werden. Da jeder Schlaufendurchmesser eine unterschiedliche
Dichte an gleich weit von der zentralen Achse der Trommel liegenden
Punkten hat, führen
die unterschiedlichen Dichten und Gewichte dazu, dass Schweißdraht 11 dichter
in die Trommel 62 gepackt wird und weniger Raum im selben
Inhalt verschenkt wird. 13 zeigt ein
zweites Beispiel mit einer Trommel mit einem Durchmesser von 23
Zoll, in welcher der Schlaufendurchmesser zwischen 17,25, 18,25
und 19,25 Zoll variiert wird. Es ist ersichtlich, dass auch andere
Legemuster entwickelt werden können.
Die Kapazität einer
jeden Vorratstrommel 62 nach der Erfindung kann um mehr
als 50 % größer als
beim Stand der Technik sein. Es ist ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen
Beispiele modifiziert werden können. Die
bestmögliche
Dichte wird bestimmt von Durchmesser der Trommel und dem Durchmesser
der Schleife.
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Die
Erfindung wurde unter Bezugnahme auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel
beschrieben. Offensichtlich werden Modifikationen und Änderungen,
wie sie hier noch nicht diskutiert wurden, Fachleuten beim Lesen
und Verstehen der Beschreibung ersichtlich sein. Es ist beabsichtigt,
all solche Modifikationen einzuschließen, soweit diese in den Bereich der
Erfindung fallen, die durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.