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Einrichtung zur Aufwicklung von Bändern, Fäden od. dgl. aus beliebigem
Material
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Aufwicklung von Bändern,
Fäden od. dgl. aus beliebigem Material zu Röhren, wobei unter Röhren sowohl geschlossene,
selbständige Gebilde als auch rchrförrnige Überzüge oder wendelförmige Körper verstanden
werden können und diese Röhren auch in beliebiger Weise seitlich mit anderen gleichen
oder ähnlich gestalteten Körpern verbunden sein können. Die Erfindung kann beispielsweise
dazu benutzt werden, ein elektrisches Kabel mit isolierenden Bändern, Streifen oder
Fäden zu umwickeln bzw. mit einer Armierung von Eisenband zu versehen. Insbesondere
soll die erfindungsgemäße Einrichtung dazu dienen, lange Bänder, die aus kurzen
Bändern von Holzfolie (Furniere) zusammengeleimt sind, zu solchen Röhren aufzuwickeln,
die in zwei oder mehr Lagen zu Bauplatten verleimt werden sollen.
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Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung ist eine das Band od. dgl.
tragende Vorratsspule räumlich getrennt, aber gleichachsig zur Röhre bzw. zu einem
die Röhre tragenden Dorn angeordnet; auf ihrem Umfang liegt eine Andruckrolle auf,
und Vorratsspule, Andrucltrolle und Röhre bzw. Dorn wirken derart zusammen, daß
im Betrieb Vorratsspule und Röhre bzw Dorn gegeneinander eine relative Winlielgeschwindiglçeit
aufweisen und die Andruckrolle dabei auf dem Umfang der Vorratsspule gegen das Band
od. dgl. einen Weg beschreibt, der der aufgewickelten Länge des Bandes od. dgl.
gleich ist.
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Das angegebene Zusammenwirken von Vorratsspule, Andruckrolle und
Röhre kann entweder in der Weise erfolgen, daß Vorratsspule und Röhre bzw. Dorn
angetrieben werden oder daß die Vorratsspule angetrieben wird und die Röhre bzw.
der Dorn feststeht oder schließlich die Vorratsspule
feststeht-
und die Röhre bzw, der Dorn angetrieben wird.
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Die drei grundsätzlichen Arbeitsmöglichkeiten sind in den Fig. 1
a, Ib und 1 c schematisch dargestellt. Mit 10 ist die gemeinsame Achse einer das
13and tragenden Vorratsspule ii und der Röhre I2, zu dem das schraubenförmige Band
aufgewickelt wird, (bzw. der Dorn) bezeichnet. Auf dem Umfang der Vorratsspule 11
liegt eine Andruckrolle I3 auf, die im Sinne des Pfeiles 14 um ihre Achse umläuft
und dabei jeweils so viel Band od. dgl. freigibt, wie auf die Röhre I2 bzw. den
Dorn aufgewickelt wird.
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An der Röhre 12 bzw. dem Dorn ist eine schräg gestellte Rolle 17a
vorgesehen, die das entstandene Gebilde nach hinten vorzieht und gegebenenfalls
dreht.
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Bei der Einrichtung nach Fig. 1 a wird die Andruckrolle I3 mit konstanter
Antriebsgescllwindigkeit um ihre Achse 15 im Sinne des Pfeiles 14 gedreht, so daß
von der Vorratsspule II je Zeiteinheit die gleiche Bandlänge abgewickelt wird, unabhängig
davon, wie groß der Bandvorrat auf der Spule, die sich dabei im Sinne des Pfeiles
17 frei umdreht, gerade ist. Der das Band I2 aufnehmende Dorn wird mit einer sich
aus dem Durchmesser und der Antriebsgeschwindigkeit der Rolle I3 ergebenden Geschwindigkeit
beispielsweise mittels eines Riemengetriebes geeigneter Übersetzung angetrieben,
um die freigewordene Bandlänge aufzunehmen. Anmder Auflaufstelle auf dem Dorn werden
die einzelnen Schraubengänge des Bandes 12, die stumpf aneinanderstoßen oder sich
auch gegenseitig überlappen können (sie sind nur der Deutlichkeit halber in einem
endlichen Abstand gezeichnet), miteinander verleimt, so daß sich eine verhältnismäßig
feste Röhre bildet. Die Drehung des Dorns und seine Verschiebung längs der Achse
10 nach hinten können auch unterbleiben, wenn man beispielsweise durch Anbringung
einer Anzahl von Kugeln auf der Oberflächeldes Dorns, die ähnlich wie in einem Kugellager
gefaßt sein müssen, dafür sorgt, daß sich die Röhre 12 auf dem Dorn leicht verschiebt.
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Man muß dann die Bildung eines Rohres und seinen Vorschub durch entsprechend
angetriebene, am Umfang des Dorns angeordnete Rollen I7a herbeiführen, die mit ihrer
Achse windschief zur Achse 10 stehen müssen. Bei diesem Ausführungsbeispiel bewegen
sich also sowohl die Vorratsspule (in Richtung des Pfeiles 17) als auch das Rohr
I2 (in Richtung des Pfeiles I6).
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Die Einrichtung gemäß Fig. 1 b unterscheidet sich von der Einrichtung
gemäß Fig. 1 a dadurch, daß hier eine Drehung, des Rohres 12 verhindert ist, während
sich die VorratsspuleII wieder in Richtung des Pfeiles I7 bewegt. Diese Ausführungsform
trägt dem Wunsch Rechnung, den Dorn, also z. B. ein in armierendes Kabel nicht mehr
drehen zu lassen, sondern ihn nur in Richtung nach hinten fortschieben lassen zu
können. Zu diesem Zweck wird im vorliegenden Falle der Andruckrolle 13 zusätzlich
ein Umlauf in Richtung des Pfeiles I7 um die Achse 10 erteilt, wobei auch die Vorratsspule
in gleichem Sinn infolge der Rotation der Andruckrolle I3 um die Achse 15 und des
Umlaufs um die Achse 10 mitgenommen wird. Dabei ist ein Gleiten der Andruckrolle
I3 auf der Bandoberfläche ausgeschlossen.
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Handelt es sich dagegen beispielsweise um leichte zu bewickelnde
Körper und um eine verhältnismäßig schwere Vorratsrolle, so kann es vorteilhaft
sein, die Röhre I2 bzw. den Dorn zu drehen und die Vorratsspule ii festzuhalten.
Die Andruckrolle 13 wälzt sich dabei auf der Vorratsspule 11 im Sinne des Röhrenumlaufs
mit einer solchen Geschwindigkeit ab, daß wiederum jeweils in der Zeiteinheit so
viel Band od. dgl. freigegeben wird, wie auf der anderen Seite auf die Röhre aufgewickelt
wird (vgl. Fig. I c).
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Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform zeigt, wie sich die Antriebsgeschwindigkeiten
von Vorratsspule ii. und Andruckrolle I3 zwangsläufig miteinander kuppeln lassen.
Die Bezugszeichen I0, II, I3, I5 haben dieselbe Bedeutung wie in Fig. I. Die Andruckrolle
I3 ist durch eine Schlittenführung ihres Lagers im Sinne des Doppelpfeiles Ig auf
einer Scheibe I9, die um die Achse 10 drehbar ist, verschiebbar gelagert und wird,
wenn diese Scheibe um die Achse 10 herum in der obenerwähnten Weise angetrieben
wird, ihrerseits dadurch in Drehung versetzt, daß sie mittels der Riemen 20 und
2I, die über ein System von zwei hinter der Scheibe 19 angeordneten Hebeln 22, 23
verlaufen, mit einem ebenfalls hinter 19 liegenden Rad 24 mechanisch gekuppelt ist,
dessen Lager auf der Scheibe 19 ebenfalls mit einer Schlittenführung um einen geringen
Betrag in radialer Richtung verstellbar ist und dessen Umfang auf der raumfesten,
hinter 19 gelegenen Scheibe 25 abrollt. Eine Feder sichert dabei den Andruck des
Rades 24 auf den Umfang von 25.
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Daß man bei dieser Einrichtung, wenn die Scheibe 19 angetrieben wird,
tatsächlich je Umlauf um die Achse 10 eine gewünschte Bandlänge von der Vorratsspule
abwickelt, und zwar unabhängig davon, wie groß- der äußere Durchmesser der Vorratsspule
jeweils ist, ensieht man am besten aus folgender Betrachtung: Man nehme den Riemen
20 von der Antriebssclleibe der Andruckrolle I3 ab, schneide das ablaufende Bandende
beispielsweise bei X durch, halte die Andruckrolle I3 fest und wähle als Beobachtungsstandpunkt
einen Punkt auf der Scheibe I9, so daß beim Antrieb der Scheibe 19 im Sinne des
Pfeiles 26 der BeolJachtungsstalldpunkt um die Achse 10 mit umläuft. Die Spule ii
wird bei dieser Umlaufbewegung mitgenommen, solange die Rolle 13 festgehalten ist,
und das freie Bandende bis zur Stelle X kann sich weder vergrößern noch verkleinern.
Voraussetzung hierfür ist lediglich noch, daß zwisc, hen der Oberfläche der Andruckrolle
und der Bandotberfläche keine Gleitbewegung auftritt, sondern daß die Spule II der
Drehbewegung von 19 folgt. Wenn nun der Beobachter, während die Scheibe 19 einen
vollen Umlauf um 10 vollführt, die Andruckrolle I3 etwa mittels einer Handkurbel
im. Uhrzeigersinn um die Achse 15 dreht, so kann man erreichen, daß bei jedem Umlauf
von 19 um 10 diejenige Bandlänge von der Vorratsspule abgewickelt wird, die man
zur Aufbringung eines
neuen Ganges auf der Schraubenlinie benötigt.
Man sieht, daß unabhängig von dem jeweiligen Durchmesser der Vorratsspule hierzu
die gleiche Antriebsgeschwindigkeit der Rolle I3 um die Achse I5 nötig ist. Wenn
man das Übersetzungsverbältuis zwischen der Scheibe 25, dem Rad 24 und dem Riemenantrieb
der Andruckrolle 13 geeignet wählt, kann niall also den nötigen Antrieb der Rolle
I3 mit der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung erzeugen. Bei einem vollen Umlauf
der Scheibe 19 um 10 legt auch die Rolle 13 eine vlle Umdrehung um 10 zurück, jedoch
ist von der Spule 1 1 währenddessen keine volle Eindrehung im Sinne des Pfeiles
26 zurückgelegt worden. Der Betrag, der an einer vollen Umdrehung fehlt, ist, am
jeweiligen Spulenumfang gemessen, stets derselbe und, in Winkeigraden um die Achse
10 gemessen, um so größer, je kleiner der äußere Spulendurchmesser ist. Man kann
also feststellen, daß für den angeonommenen Umlaufsinn der Scheibe 19 im Sinne des
Pfeiles 26 die Winkelgeschwindigkeit der angetriebenen Scheibe 19 stets etwas über
der Winkelgeschwindigkeit der Spule 11 liegt, und zwar um so mehr, je kleiner der
Bandvorrat auf der Spule ist. Es ist ferner festzustellen, daß beim Arbeiten der
Ausführungsform nach Fig. 2 keinerlei Gleitbewegung weder des Rades 24 auf dem Umfang
von 25 noch der Riemen auf den Riemenscheiben noch der Andruckrolle I3 auf der Bandoberfläche
stattfindet, sondern daß überall nur reine Rollbewegung auftritt.
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Wählt man den Antriebssinn für die Scheibe 19 entgegen dem Pfeil
26 und hlt die Rolle 13 bei einem vollen Umlauf von 19 um 10 wieder fest, so ist
wiederum das freie Bandende gleich groß geblieben. Man muß, um bei einem vollen
Umlauf von 19 ein Bandstück von der Ganglänge abzuwickeln, die Rolle I3 wieder im
Uhrzeigersinn von Hand drehen bzw. heim Antrieb über die Riemen durch das Rad 24
den einen der beiden Riemen gegenüber der in Fig. 2 dargestellten Anordnung schränken.
Die Rolle I3 dreht sich dann beim Antrieb der Scheibe 19, entgegen dem Pfeil 26
ebenso wie oben im Uhrzeigersinn, und es wird bei einem vollen Umlauf von 19 um
10 die Ganglänge von der Spule abgewickelt. Die Winkelgeschwindigkeit der angetrie-Jenen
Scheibe 19 liegt dann stets etwas unter derjenigen der Spulell, und zwar um so mehr,
je kleiner der Bandvorrat auf der Spule ist.
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Zu einer weiteren Ausführungsform, die an Hand des zu Fig. 2 Gesagten
ohne weiteres verständlich ist, kommt man, wenn statt der Scheibe 19 in Fig. 2 die
Spule angetrieben wird, und zwar, wie angenommen sei, im Uhrzeigersinn. Die Scheibe
19 läuft dann, da von der Oberfläche der Spule die Andruckrolle angetrieben wird
und diese über die Riemen mit dem Rad 24 gekuppelt ist, welches sich auf der Scheibe
25 abwälzt, ebenfalls im Sinne des Pfeiles 26 mit. Wenn auch hierbei jede Gleitbewegung
ausgeschlossen sei, bleibt die Beziehung zwischen den Winkelgeschwindigkeiten dieselbe,
wie sie beim Antrieb der Scheibe 19 oben erläutert wurde. Treibt man also die Spule
ii mit konstanter Winkelgeschwindigkeit im Uhrzeigersinn an, so ist die Winkelgeschwindigkeit
der Scheibe 19 bei voller Vorratsspule nur wenig höher, und der Unterschied vergrößert
sich um so mehr, je kleiner der Bandvorrat auf der Spule ist.
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Sämtliche Ausführungsformen der Erfindung bringen gegenüber einer
Einrichtung, bei der die Achse der Schraubenlinie und die Achse der Vorratsspule
nicht zusammenfallen, den Vorteil mit sich, daß sich die Wickeleinrichtung auf sehr
viel kleinerem Raum zusammenhauen läßt. Ferner ist, soweit man die Forderung stellt,
daß der Dorn nicht gedreht werden darf, die konzentrische Anordnung von Vorratsspule
und Schraubenlinie deshalb vorteilhaft, weil die anzutreibenden Teile das geringste
Trägheitsmoment besitzen und nur geringe Massen ausgewuchtet werden müssen. Der
Antrieb der Spule ii in Fig. 2 wird dem Antrieb der Scheibe 19 im allgemeinen deshalb
vorzuziehen sein, weil dann über die Andruckrollenoberfläche, den Riemenantrieb
usw. nur sehr viel geringere Kräfte zu übertragen sind, als wenn man die schwere
Vorratsspule nur über die Reibungskräfte an der Bandoberfläche antreiben würde.
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Bei den beschriebenen Wickeleinrichtungen wird noch eine Spannrolle
vorgesehen, welche an dem freien Bandstück zwischen der Ablaufstelle von der Vorratsspule
und der auflaufstelle auf die Schraubenlinie angreift. Diese Spannrolle ist in Fig.
3, in welcher nur die Vorratsspule 11, die Scheibe 1, und die Andruckrolle I3 dargestellt
sind, mit 27 bezeichnet. Die Scheibe 19 ist dabei von der anderen Seite betrachtet
als in Fig. 2. Sie ist an einem Arm 28 um die Achse 10 drehbar, jedoch nur innerhalb
eines gewissen Winkelbereichs, der durch Anschläge auf der Scheibe 19 gegeben ist,
gegenüber 19 verschiebbar. Durch relative Bewegung zwischen 19 und 28 wird die Antriebsgeschwindigkeit
der andruckrolle 13 geregelt. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die
raumfeste scheibe 25 eine schwach konische Form erhält und in Abhängigkeit von der
Winkelstellung des Armes 28 zwischen seinen Anschlägen der Konus in der Richtung
der Achse 10 verstellt wird, so daß das Rad 24 dann auf einem etwas größeren oder
kleineren Durchmesser abrollt. Hierdurch wird eine solche änderung der Antriebsgeschwindigkeit
der Andruckrolle hervorgerufen, daß die Bandschleife wieder auf ihre mittlere Länge
und der Arm 28 wieder in die Mittellage zwischen seinen Anschlägen zurückgeht, d.
h. daß vermöge der Wirksamkeit der Spannrolle 27 die Spannung des Bandes automatisch
konstant gehalten wird, auch wenn, z. B. durch geringe Schwankungen seiner Dicke,
die kinematischen Verhältnisse des ganzen Apparates (in diesem Fall infolge der
Änderung des Wertes für die wirkliche Ganglänge der aufgewickelten Schraube) sidl
ändern. In Fig. 4 ist schematisch dargestellt, wie diese Verstelleinrichtung aufgebaut
sein kann. Es möge sich um eine solche Wickeleinrichtung handeln, bei der die Spule
1 I angetrieben ist und die anderen drehbaren Teile mitnimmt.
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Die Nahe 29 der Spule 1 1 sei auf einer Hohlwelle 30, die über ein
Zahnrad 31 von dem Ritzel 32 des
Antriebsmotors angetrieben werden
möge, fest aufgekeilt. Die Scheibe 19 soll auf der Hohlwelle 30 frei drehbar sein.
Der Schlitten33, der das Lager der Andruckrolle trägt, ist in Führungsschienen auf
der Scheibe 19 radial verstellbar. Der Arm 28 mit der Spannrolle 27 ist innerhalb
der Grenzen, die durch die Anschläge in Fig. 3 gegeben sind, um die Achse IO frei
drehbar und in die Ebene der Fig. 4 hineingedreht gezeichnet. Sein unteres Ende
ist an einer Nabe 34, welche die Nabe 35 der Scheibe 19 umfaßt, befestigt. In die
Nabe 34 ist eine Kurvenfläche eingearbeitet, die bewirkt, daß beim Wandern des Armes
28 von der einen Grenzlage seines Schwenkbereichs zur anderen die Stange 36, die
in der Nahe 35 hin und her gleiten kann und mittels einer Feder stets gegen die
Oberfläche der Kurvenscheibe gedrückt wird, in ihrer Längsrichtung verschoben wird.
Ihr rechtes Ende gleitet mit der Umlaufgeschwindigkeit der Scheibe 19 auf der Stirnfläche
der konischen Scheibe 25 entlang, die ihrerseits mit zwei Stiften 37 in dem feststehenden
Teil 38 geführt ist und ebenfalls durch eine Feder stets der Stange 36 nachgeführt
wird. Auf der Scheibe 25 wälzt sich das Rad 24 ab, so daß je nach der Schleifenlänge
dieses Rad auf einem etwas größeren oder kleineren Durchmesser der Scheibe 25 abrollt
und das Übersetzungsverhältuis zwischen 25 und 13 dadurch geändert wird.
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Die Fig. 5 zeigt in der Aufsicht auf die Scheibe 19 von der Seite
des Konus 25 aus gesehen eine Schraubenspindel 39, die sich in Lagern 40 bis 42,
die auf der Scheibe 19 befestigt sind, drehen kann und über das auch in Fig. 4 gezeigte
Zahnrad 43 von einem mit der Nabe 29 der Spule II fest verbundenen Zahnrad 44 angetrieben
wird. Der Schlitten 33 und daher die Andruckrolle werden daher entsprechend der
Abnahme des Spulendurchmessers nachgeführt. Zwischen den Lagern 41 und 42 ist in
die Spindel noch eine Rutschkupplung 45 eingebaut, die sich löst, wenn der Vorschub
an der Spindel 39 größer ist, als der Abnahme des Durchmessers der Vorratsspule
II entspricht, da in diesem Fall der Schlitten 33 nicht folgen kann und somit die
Spindel 39 (gegen die Spannung einer nicht gezeichneten Feder) angehoben wird; der
Antrieb der Spindel 39 setzt dann so lange aus, bis weiteres Band abgewickelt und
der Schlitten 33 dementsprechend (wieder durch die erwähnte Feder) nachgeführt worden
ist. Damit kommt auch die Spindel wieder in ihre Normallage. Die Kupplung 45 zieht
sich wieder ein. Dadurch ist gewährleistet, daß der Vorschub des Schlittens 33 auch
bei eventuellen Schwankungen der Stärke des Bandes den richtigen Wert behält.