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Verfahren und Vorrichtung zum Aufwickeln von streifenförmigem, leicht
brüchigem und sich verziehendem Material Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
streifenförmiges dünnwandiges Material, welches nur schwer flach ausgelegt werden
kann, aufzuwickeln. Die Erfindung bezieht sich im besonderen auch auf das Aufwickeln
von breitem dünnwandigem streifenförmigem Material und von Material von verhältnismäßig
geringem Zusammenhalt oder von brüchigem Material oder von Material, welches großen
Zugkräften nicht widerstehen kann, oder von Material, welches eine rauhe Oberfläche
hat. Alle diese Eigenschaften machen ein Aufwickeln des Materials schwierig. Wo
einige dieser Eigenschaften oder alle Eigenschaften in dem gleichen Material auftreten,
wird die gestellte Aufgabe ganz besonders schwierig. Die Erfindung wird beispielsweise
in Verbindung mit dem Aufwickeln von dünnem Siliciumstahl beschrieben, der diese
erwähnten Eigenschaften in einem sehr hohen Ausmaße besitzt. Die Erfindung ist jedoch
nicht auf das Aufwickeln dieses besonderen Materials begrenzt.
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Das aufzuwickelnde Material kann in Streifenform gewalzt oder es kann
zu einem Streifen durch Punktverschweißung einzelner Bleche, Streifen od. dgl. umgebildet
sein, wobei die Erfindung in Verbindung mit einer Vorrichtung zur Herstellung von
dünnen
Siliciumstahlstreifen oder anderen metallischen Streifen in endloser Länge durch
Schweißung verwendet wird.
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Die gewünschten Spulen sind die üblichen breiten Spulen, die eine
große Länge an Blech enthalten. Da das Blech für gewöhnlich breit ist, sind diese
Spulen nicht nur sehr sperrig, sondern auch sehr schwer. Es wurde als unmöglich
befunden, dieses Material in zufriedenstellender Weise auf den gebräuchlichen Wickelvorrichtungen
in üblichen waagerecht liegenden Wickeln aufzuwickeln. Ein Siliciumstahlstreifen
liegt nicht flach, daher laufen die Wicklungen der Spule bei dem üblichen in waagerechter
Richtung erfolgenden Aufwickeln an beiden Seiten aus der Spule heraus. Es ist unmöglich,
diese Schwierigkeit dadurch beheben zu wollen, daß man das 'Material zwischen Endscheiben
der Wickeltrommel lose aufspult, da eine lose Wicklung nicht gewünscht wird und
die Spule schwer zu handhaben ist. Es ist auch nicht praktisch, die Schwierigkeit
dadurch beheben zu wollen, daß man das Material unter Spannung aufwickelt, denn
das Material kann wegen seiner geringen Stärke sowie der ihm eigenen Brüchigkeit
sowie bei dem Fehlen eines Widerstandes gegen Zerreißung während des Aufwickelns
nicht fest genug angezogen werden, um es flach auszulegen und das vorerwähnte Verlaufen
zu verhüten. Das Bestreben der Wicklungen, an den Kanten der Spule zu- verlaufen,
führt außerdem bei der Verwendung von Begrenzungsflanschen zu Beschädigungen des
Materials. Es hat sich auch als unmöglich herausgestellt, eine Spule lose zu wickeln
und sie dann anschließend durch irgendein Verfahren festzuziehen, so daß ihre Wicklungen
aneinanderliegen.
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Die Erfindung bezweckt die Angabe eines Verfahrens und einer Vorrichtung,
durch welche die verschiedenen erwähnten Schwierigkeiten behoben werden können.
Andere Zwecke und Ziele der Erfindung, die nachstehend dargelegt sind oder die beim
Lesen der Beschreibung den Fachleuten erkenntlich werden, werden durch die neue
Konstruktion und Anordnung der Teile und durch das neue Arbeitsverfahren oder Durchführungsverfahren
erzielt, die mit Bezug auf den vorerwähnten beispielsweise genannten Stoffbeschrieben
werden. In den Zeichnungen ist Fig. z eine Ansicht der Aufwickelvorrichtung, wobei
gleichzeitig schematisch die Einrichtung zur Herstellung von Streifen durch Schweißen
erkenntlich ist, wie sie im praktischen Betriebe verwendet wird, Fig. z im vergrößerten
Maßstab eine Ansicht der Wickelvorrichtung nach Fig. z in Richtung der Linie 2-2
dieser Figur, Fig. 3 eine Ansicht der periodisch arbeitenden Verzögerungsvorrichtung
in Richtung der Linie 3-3 der Fig. 2 und Fig. q. im vergrößerten Maßstab ein Schnitt
gemäß Linie 4-4 der Fig. 2 durch eine vorzugsweise verwendete ausdehnungsfähige
Wickeltrommel.
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Es wurde gefunden, daß die erwähnten Aufgaben durch ein Verfahren
gelöst werden, welches aus folgeraden Stufen sich zusammensetzt, die im wesentlichen
darin bestehen, daß das Metallblech zu einer Spule mit senkrecht stehender Achse
aufgewickelt wird, wobei das Blech, was -die Bildung der Wicklungen anbetrifft,
lose oder locker aufgewickelt wird und dann periodisch ein Zusammenziehen des Wickels
erfolgt, sobald .eine einzige Wicklung oder auch eine kleine Zahl von- Wicklungen
hergestellt sind. Erfolgt das Aufwickeln in senkrechter Richtung, beispielsweise
um einen Kern oder eine Trommel mit senkrechter Achse und einem unter .der Spule
gelegenen waagerechten Flansch, und wird die Spule, was die Bildung der Wicklungen
anbetrifft, lose oder locker gewickelt, so hält das Gewicht des Metalls bei der
Herstellung jeder Wicklung die Enden der Spulenwindungen in Ausrichtung und verhindert
ein Verlaufen der Enden der Spule oder eine Beschädigung der Streifenkanten. Wenn
eine Wicklung lose auf einen Kern oder auf eine teilweise geformte Spule aufgewunden
und dann angezogen oder festgezogen wird, so kann dieses Festziehen ohne Beschädigung
des Materials und ohne Verlaufen oder Verziehen der Spule ausgeführt werden. Dieses
periodische Festziehen muß jedoch nach dem lockeren Aufwickeln einer einzigen Windung
oder höchstens einer sehr kleinen Anzahl von Windungen stattfinden, da sonst die
gewünschte Wirkung nicht erzielt wird. Vorzugsweise erfolgt .das Festziehen nach
dem fertigen Aufwickeln jeder @`7indung. Es wurde gefunden, daß es möglich ist,
ein gutes Ergebnis dann zu erhalten, wenn das Festziehen nach dem Aufwinden von
zwei oder drei Wicklungen erfolgt. Die Beschaffenheit des aufzuwickelnden Materials
bestimmt jedoch im hohen Maße, wieviele Wicklungen lose aufgewunden werden können,
ehe das Festziehen stattfindet, so daß nicht die Absicht besteht, die vorliegende
Erfindung auf eine zwischen den Stufen des Festziehens liegende Anzahl von Wicklungen
zu begrenzen. Es wurde gefunden, daß die Spule nach der Beendigung des Festziehens
sich merkbar auflockert. Diese Wirkung oder dieser Erfolg mag teilweise durch die
Reibungswirkung der gegeneinanderliegenden Wicklungen bedingt sein. Es wurde gefunden,
daß diese Wirkung besonders deutlich bei Wickelmaterial auftritt, welches für gewöhnlich
eine etwas muhe Oberfläche hat, wie Sil.ici.umstahl. Aber diese V 7irkung ist auch
durch die Tatsache bedingt, daß nach dem unter Aufwendung einer ziemlichen Kraft
erfolgenden Festziehen einer Wicklung eine sehr viel kleinere Kraft erforderlich
ist, um die Spule vom Lockerwerden abzuhalten. Auch beim Aufwickeln von Material
mit glatter Oberfläche, wie beispielsweise kalt gewalztem Eisen oder Stahl, rostfreiem
Stahl u. dgl., genügt die zum Aufziehen des Streifens an die Wickeltrommel erforderliche
Kraft, um ein Aufwickeln der Spule zwischen dem Festziehen zu verhindern. Bei der
Durchführung der Erfindung wird eine selbsttätig wirkende Vorrichtung, welche mit
Bezug auf den Umlauf .der Wickeltrommel zeitlich abgestimmt ist, vorgesehen, um
periodisch eine zum Festziehen dienende Kraft zur Einwirkung zu bringen, so daß
das Durchführungsverfahren
und die Wickelvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung keine größere Aufmerksamkeit von seiten des Arbeiters erfordert
als ein übliches gebräuchliches Wickelverfahren und eine gebräuchliche Wickelvorrichtung.
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Nachstehend folgt eine Beschreibung einer beispielsweisen Ausführungsform
der Erfindung. :Metallbleche i (Fig. i) werden an ihren Enden durch die Schere 2
abgeschert, aneinandergestoßen und miteinander verschweißt, um einen Streifen zu
bilden. Dieses Verschweißen erfolgt in der mit 3 bezeichneten Vorrichtung. q. ist
die Fördervorrichtung für den auf diese Weise hergestellten Streifen und 5 ist eine
Vorrichtung zum Walzen des geschweißten Stoßes. Diese Einrichtungen sind von der
Art, wie sie bei der üblichen Durchführung der Erfindung verwendet werden, sollen
aber nicht eine Begrenzung der vorliegenden Erfindung darstellen.
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Der auf diese Weise in einer waagerechten Ebene gebildetete und hergestellte
Streifen wird durch geeignete Vorrichtungen, beispielsweise durch eine Reihe von
Wendewalzen 6, so gewendet, daß er in einer senkrechten Ebene liegt. Ehe der Streifen
zu der senkrecht stehenden Wickeltrommel oder dem Dorn 7 geführt wird, läuft er
über einen Amboß 8, zu dessen beiden Seiten vorzugsweise Rollen g vorgesehen sind,
die den Streifen schützen und ihn vor einem In-Schleifen-Legen bewahren. Der Amboß
bildet einen Teil der periodisch wirkenden Festziehvorrichtung. Der finit .dem Amboß
zusammenarbeitende Teil besteht aus Druckstempeln oder aus einem Bremsglied oder
aus Bremsschuhen io, die fegen den auf dein Amboß liegenden Streifenabschnitt ja
pressen und dadurch dessen Bewegung verzögern. Die Trommel 7 wird in beliebiger
Weise von einer geeigneten Kraftquelle aus, beispielsweise durch einen Elektromotor
i i, angetrieben. Für gewöhnlich steht der Streifen ja nicht unter großer Zugspannung,
so daß bei der Drehung der Trominel 7 durch den Motor i i der Streifen lose auf
die Trommel aufgewickelt wird. Die Spule oder der Wickel ruht auf einem Tisch oder
einem Flansch 12 auf, und es wird ein Wickel hergestellt, dessen Kanten gleich hoch
liegen und ausgerichtet sind.
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Die Verzögerungsvorrichtung 8 bis io ist so ausgebildet, daß sie periodisch
arbeitet, um die Bewegung des Streifens ia zu verzögern, wie dies nachstehend beschrieben
wird. Die Betätigung der Verzögerungsvorrichtung ist zeitlich so abgestimmt, daß
der Streifen nachdem Aufwickeln einer einzigen U'indung oder höchstens nach dem
Aufwickeln einer kleinen Zahl von Windungen gebremst wird. Sobald die Geschwindigkeit
des Streifens verzögert wird, wird die Spule festgezogen, da die Trommel ? von der
Kraftquelle aus weiter angetrieben wird. Die Vorrichtung, welche den Bremsschuh
io nach der Wicklung einer Windung oder mehrerer Windungen selbsttätig gegen den
auf dem Amboß 8 liegenden Streifen ja preßt, gibt diesen Bremsschuh nach einem kurzen
Zeitraum frei, so daß wieder ein lockeres Aufwickeln vor sich geht. Der Arbeitszyldus
wird selbsttätig, solange das Aufwickeln stattfindet, wiederholt. Die Einzelheiten
einer als Ausführungsbeispiel dargestellten Vorrichtung ergeben sich aus den Fig.
2, 3 und d.. Der Tisch oder Flansch 12 ist vorzugsweise um einen im Gestell
13 angeordneten Zapfen 1d. schwenkbar gelagert, so daß der Flansch und die
Trommel nach Fertigstellung eines Wickels oder einer Spule aus der senkrechten Lage
in die waagerechte Lage verschwenkt werden können. Der von einer Umschnürung zusammengehaltene
Wickel kann dann leichter aus der Wickelmaschine herausgenommen werden. Die senkrechte
Welle i 5 des Dornes geht durch den Tisch oder den Flansch 12 hindurch. Der Dorn
oder die Trommel ist auf der Welle 15 befestigt.
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In dem Ausführungsbeispiel ist ein Aufbau gezeigt, bei welchem der
Flansch oder der Tisch nicht mit der Trommel umläuft. Falls dies bevorzugt wird,
kann eine Abänderung des Aufbaues aber auch dahingehend erfolgen, daß der Flansch
oder der Tisch zusammen mit der Trommel umläuft. Als Trommel wird vorzugsweise eine
zusammenziehbare und ausdehnbare Trommel verwendet, so daß sie nach Ahschluß des
Wickelvorganges von dem Wickel oder der Spule gelockert «erden kann, Eine geeignete
Trommel dieser Art ist im Schnitt in Fig. d. dargestellt, und zwar besteht die Trommel
aus einem festen Abschnitt 16, der auf die Welle 15 aufgekeilt ist, und aus beweglichen
Abschnitten 17 und 18, die an dein festen Abschnitt bei i9 und 20 angelenkt sind.
Die beweglichen Abschnitte werden aufeinander zu, d. h. in Schließstellung durch
eine Feder 21 od. dgl. gezogen. Ein Nocken 22 od. dgl. kann vorgesehen sein, um
die beweglichen Abschnitte voneinander abgespreizt zu halten und den Troininelumfang
zu Beginn eines Aufwickelvorganges zu vergrößern.
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Ein geeigneter Antrieb für die Trommel ist in Fig. 2 dargestellt,
jedoch sind auch andere Antriebe gleich gut geeignet. Bei der dargestellten Ausführungsform
ist eine Hauptantriebswelle 23 in Lagern des Gestelles 13 gelagert. Die Welle 23
kann von dem Primärmotor i i aus durch ein Untersetzungsgetriebe 2.1 mittels einer
Kette angetrieben werden, welche das Kettenrad 25a mit dem auf der Welle sitzenden
Kettenrad 25 verbindet. Die Welle 23 ist durch eine Kegelradanordnung 26 mit der
senkrechten Welle 27 verbunden, die ebenfallls in dem Gestell 13 gelagert ist. Diese
Welle kann ein Zahnrad 28 tragen, das mit einem auf der Trommelwellr 15 sitzenden
Zahnrad 29 im Eingriff stehen kann. Sobald der Flansch oder der Tisch und die Trommel
in die in gestrichelten Linien in Fig. 2 dargestellte Lage verschwenkt sind, hebt
sich das Zahnrad 2c9 aus seinem für gewöhnlich bestehenden Eingriff mit dem Zahnrad
28 heraus.
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Die Verzögerungs- oder Haltevorrichtung besteht aus dem Amboß 8, der
zweckmäßig ein Rahmenteil von kanalförmiger oder sonstiger geeigneter Gestalt ist,
zu dessen beiden Seiten die in geeigneten Lagern 30 ruhenden Walzen oder
Rollen 9 liegen. In Fig. 3 sind die obere und die untere Rahmen- oder Gestellstrebe
31 und 32 durch senkrechte Streben 33 und 34 miteinander
verbunden.
Stangen 35, welche in Bohrungen der Ständer 33 und 34 verschiebbar sind, tragen
einen Reibschuh oder Reibschuhe bzw. Bremsschuhe io. Diese Stangen sind mit einem
Joch 36 verbunden, das vorzugsweise mit einer Rolle 37 versehen ist. Federn 38 oder
andere Vorrichtungen werden verwendet, um die Schuhe und die Tragvorrichtung in
die Freigabestellung zu drücken.
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Die Bremsschuhe io können durch eine Nockenscheibe 39 betätigt werden,
an welcher die -Rolle 37 anliegt. Diese Nockenscheibe 39 .ist mit einer vorspringenden
Nockenfläche 40 versehen. Wenn die Rolle 37 während des Umlaufes der Nockenscheibe
39 mit der Nockenfläche 40 in Berührung kommt, werden die Schuhe io in der oben
beschriebenen Weise in Klemmberührung mit dem Streifen ia gebracht.
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Die Nockenscheibe 39 ist auf einer Welle 41 befestigt, die in Lagern
4a od. dgl. des Maschinengestelles oder auf einer Verlängerung des Gestelles gelagert
ist. Auf der Welle 41 sitzt ferner ein Kettenrad 43, das von der Hauptantriebswelle
23 der Wickeltrommel derart angetrieben wird, daß die Nockenscheibe 39 in zeitlicher
Abhängigkeit oder Übereinstimmung mit der Trommel umläuft, und zwar aus Gründen,
die bereits aufgeführt worden sind.
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Der dargestellte besondere Antrieb besteht aus einem auf der Hauptantriebswelle
23 sitzenden Kettenrad 44, welches mittels einer Kette mit dem Kettenrad 46 der
im Gestell gelagerten Welle 47 verbunden ist. Das andere Ende dieser Welle 47 trägt
ein Kettenrad 48, das durch eine Kette 49 mit dem Kettenrad 43 der die Nockenscheibe
39 tragenden Welle 41 in Verbindung steht. Es kann natürlich auch ein anderer Antrieb
verwendet werden.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende: Die Wickeltrommel 7
wird mittels des Motors i i angetrieben. Beim Aufwickeln eines bereits vorgeformten
Streifens kann die Trommel- während der Dauer des Rufwickelns stetig angetrieben
werden. Wenn der Streifen zusammengeschweißt wird und beim Aufwickeln eines solchen
Streifens ist es natürlich notwendig, den Aufwickelvorgang zeitweise zu unterbrechen.
In jedem Falle wird jedoch die Halte- oder Verzögerungsvorrichtung, deren Arbeiten
mit dem Arbeiten der Wickeltrommel in Übereinstimmung gebracht ist, so betätigt,
daß die gewünschte Wirkung eintritt. Diese Wirkung kann wie folgt zusammengefaßt
werden: Sobald die Wickeltrommel 7 eine vollständige Umdrehung oder eine kleine
Anzahl Umdrehungen ausgeführt hat, preßt die Nockenvorrichtung 39, 4o die Schuhe
io gegen den Streifen und drückt den Streifen gegen den Amboß 8, wodurch der Streifen
festklemmt und seine Bewegung durch Reibung verzögert wird. Während dieses Vorganges
dreht sich die Wickeltrommel ohne Unterbrechung weiter. Infolgedessen wird .die
einzige vorgelegte Windung oder es werden die wenigen vorgelegten Windungen nach
dem lockeren Aufwickeln auf der Trommel festgezogen, so daß ein Verlaufen der Enden
des Wickels verhindert wird. Dieser Vorgang wird während des ganzen Aufwickelns
wiederholt, wobei große gleichmäßige und fest zusammengezogene Spulen aus Blech,
welches sich nur schwer flach legt, hergestellt werden.
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Die hier beschriebene Ausführungsform ist nur als Beispiel einer Vorrichtung
zu werten, wie sie zur Durchführung der Erfindung gebaut werden kann. Abänderungen
im Zusammenbau und auch Abänderungen in Aufbau der Wickeltrommel, der Bremsvorrichtung,
der Antriebsvorrichtungen für diese Teile od. dgl. können gemacht werden, ohne den
Bereich der Erfindung zu verlassen.