EP0014697A1 - Schnellverseilmaschine - Google Patents

Schnellverseilmaschine

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Publication number
EP0014697A1
EP0014697A1 EP79900042A EP79900042A EP0014697A1 EP 0014697 A1 EP0014697 A1 EP 0014697A1 EP 79900042 A EP79900042 A EP 79900042A EP 79900042 A EP79900042 A EP 79900042A EP 0014697 A1 EP0014697 A1 EP 0014697A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coil
counterweight
rotor
bearing
coil carrier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP79900042A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günther PAULSEN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stolberger Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Original Assignee
Stolberger Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stolberger Maschinenfabrik GmbH and Co KG filed Critical Stolberger Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Publication of EP0014697A1 publication Critical patent/EP0014697A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/02—Stranding-up
    • H01B13/0228—Stranding-up by a twisting pay-off and take-up device
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D07—ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07B—ROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B7/00—Details of, or auxiliary devices incorporated in, rope- or cable-making machines; Auxiliary apparatus associated with such machines
    • D07B7/02—Machine details; Auxiliary devices

Definitions

  • the invention relates to a high-speed stranding machine with at least one bobbin floating within the rotor and prevented from rotating with the rotor due to imbalance.
  • the rotor is driven at high speeds.
  • a wire runs from each coil inside the rotor, which is rotatably mounted in the coil carrier that does not support the rotation of the rotor.
  • the wires from all coils of the machine are led out of the rotor to the stranding point and stranded there by the rotor rotation.
  • the bobbin can be accelerated by a defective bobbin bearing, by a broken wire or by a wire that is clamped between the bobbin and the Roto.
  • the speed that the coil carrier assumes is dependent on the ratio of the moments of inertia of the rotor and the coil carrier with the coil, on the braking time and on the torque that occurs between the rotor and the coil carrier when, for example, a bearing is blocked. If the torque occurring is very high (in the order of 10,000 Nm), the acceleration is so high that the coil carrier assumes approximately the full rotor speed, although the rocker lock responds correctly.
  • the very high loads caused by the centrifugal forces are
  • the object of the invention is to design a high-speed stranding machine in such a way that the bobbin is reliably prevented from rotating on the one hand during operation and, on the other hand, in the event of a fault, the loads that occur are kept within such limits that they can be absorbed by the machine without damage or even destruction of individual parts can.
  • OMPt predetermined torque value in the clutch with the coil carrier can be uncoupled from this.
  • the centrifugal forces which occur are reduced by the invention to such an extent that the loads which arise in the event of a fault until the machine is stopped by the rocker lock are reduced to such an extent that there is no danger to the machine or the operator. If, for example, a coil carrier bearing is blocked, the coil carrier can be accelerated to such an extent that it rotates at the rotor speed, but as soon as the predetermined torque value is exceeded in the coupling between the coil carrier and the counterweight, this connection is released.
  • the coil carrier can be designed essentially symmetrically and the center of gravity when the coil is inserted is always in the rotor axis, regardless of whether the coil located in the coil carrier is full or empty.
  • a particularly precise setting of the torque value, in which, according to the invention, the counterweight is uncoupled from the coil carrier, can be achieved by means of a torque coupling, for example spring-loaded balls or disks.
  • a torque coupling for example spring-loaded balls or disks.
  • a shear pin can also be used as a particularly simple connecting element between the counterweight and the coil carrier, which shear pin is destroyed when the torque which can be transmitted is exceeded and thus releases the counterweight.
  • a new shear pin can then be used without any particular time or assembly effort.
  • the counterweight is rotatably mounted on the bearing ring of a coil carrier bearing, because this bearing stands still during normal operation and after the counterweight has been uncoupled only relatively low speeds can be achieved, so that this bearing is not heavily loaded.
  • the unbalanced mass of the counterweight can be dimensioned as small as possible, it is connected to the bearing via a lever arm which is as large as possible.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of part of a rotor of a high-speed stranding machine with two coils arranged one behind the other with their coil carriers
  • FIG. 2 shows a section through FIG. 1 according to section line II-II
  • Fig. 3 is a sectional drawing of a coil support bearing with a coupled counterweight.
  • Fig. 1 are in a rotor 1 of a Schnellverseilmaschine which rotates about the rotor axis 2 at speeds that -. depending on the size of the machine - between 1000 and 5000 rpm, two coils 3 are arranged one behind the other, each of which is rotatably mounted in coil carriers 4. Windows 5 are provided in the rotor wall for replacing the coils 3.
  • the coil carriers 4 are essentially symmetrical coil brackets, the axis of rotation of which coincides with the rotor axis 2. Cut the axes of the coils 3 as well The rotor axis 2 can be seen in FIG. 2.
  • a counterweight 7 is located on the coil support bearing 6. It is connected to the coil support 4 and thus forms an unbalanced mass which prevents the coil support 4 from rotating with the rotor 1. If the coil carrier 4 is accelerated by a broken wire, damage in one of the coil carrier bearings 6, 6 'or the like, so that it begins to rotate, then when a predetermined torque value is exceeded in the coupling between the counterweight 7 and the Coil carrier 4 released the connection of these two parts.
  • the coil support bearing 6, on which the counterweight 7 is arranged is shown in a particularly advantageous embodiment according to claim 6 in detail.
  • the bearing ring 8 has an annular collar 9 on its side facing away from the coil (not shown) or the coil carrier 4 receiving it.
  • This ring collar 9 encloses at a small distance the hollow pin 10 of the coil carrier bearing 6 arranged on the rotor 1, through which the wire 11 drawn off from the coil 3 is led out.
  • the outer jacket of the collar 9 forms the inner bearing ring of a roller bearing 12 with which the counterweight 7 is rotatably mounted.
  • the bearing 12 is shut down in that the counterweight 7 is connected to the bearing ring 8 in a rotationally fixed manner by means of a torque coupling 13.
  • the torque clutch 13 in FIG. 3 consists of at least one ball 14 which is pressed into a bore 16 in the bearing ring 8 by a spring 15.
  • the torque value at which the ball 14 slides out of ⁇ - the bore 16 and thereby uncouples the counterweight 7 can be set very precisely by appropriate dimensioning of this spring load, so that it can be freely rotated relative to the coil carrier 4 via the bearing 12 and no longer participates in any further acceleration of the coil carrier 4 that occurs.
  • connection between the counterpart Weight 7 and the bearing collar 8 can also be produced by a shear pin, the strength of which is dimensioned such that it breaks at the predetermined torque value. Since the malfunctions, against the effects of which the design of the high-speed twisting machine protects, do not occur very frequently, a new shear pin can simply be used when the machine is then stopped anyway.
  • the lever arm via which the unbalanced mass of the counterweight 7 is connected to the counterweight bearing 12, should be as large as possible by means of a relatively small mass, an imbalance which prevents the bobbin 4 from rotating with the necessary certainty can be achieved.
  • the possible length of the lever arm is limited by the construction of the machine, that is to say by the free interior space available in the rotor 1 for the counterweight 7.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

Titel der Anmeldung: Schnellverseilmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schnellverseilmaschine mit mindestens einem innerhalb des Rotors schwimmend gela¬ gerten, durch Unwucht am Mitrotieren mit dem Rotor gehin¬ derten Spulenträger. Bei diesen, beispielsweise aus der DT-PS 23 37 305 bekannten Maschinen wird der Rotor mit hohen Drehzahlen angetrieben. Von jeder Spule im Innern des Rotors, die in dem die Rotation des Rotors nicht mit¬ machenden Spulenträger drehbar gelagert ist, läuft dabei ein Draht ab. Die Drähte von allen Spulen der Maschine werden aus dem Rotor hinaus zum Verseilpunkt geführt und dort durch die Rotordrehung verseilt.
Um zu erreichen, daß der Spulenträger nicht mit dem Rotor
_ O PI - 2-
rotiert, ist er bei den bekannten Maschinen unsymmetrisch ausgebildet, so daß sein Schwerpunkt unter seiner Drehachs liegt. Dadurch ist seine Lage bei normalem Betrieb stabil und er schaukelt lediglich leicht hin und her. Bei zu groß werdenden Ausschlägen bewirkt eine sogenannte Schaukel¬ sicherung eine Notbremsung und das Abschalten der Maschine.
Es ist auch bekannt, um ein Mitrotieren des Spulenträgers zu verhindern, die Lager der Spule unterhalb der Spulen¬ träger-Drehachse anzuordnen.
Trotzdem sind Betriebsstörungen nicht ganz auszuschließen, bei denen der Spulenträger in Rotation geraten kann. Eine Beschleunigung des Spulenträgers kann erfolgen durch ein defektes Spulenträgerlager, durch einen gebrochenen Draht oder durch einen Draht, der zwischen Spulenträger und Roto eingeklemmt wird. Die Drehzahl, die der Spulenträger an¬ nimmt, ist abhängig vom Verhältnis der Massenträgheits¬ momente von Rotor und Spulenträger mit Spule, von der Bremszeit und vom Drehmoment, das auftritt zwischen Rotor und Spulenträger, wenn zum Beispiel ein Lager blockiert. Ist das auftretende Moment sehr hoch (Größenordnung 10 000 Nm) , so ist die Beschleunigung so hoch, daß der Spulenträger annähernd die volle Rotordrehzahl annimmt, obwohl die Schaukelsicherung korrekt anspricht. Sehr hohe Belastungen durch die entstehenden Fliehkräfte sind die
O -3-
Folge, die über die Spulenträgerlager auf Rotor, Rotor¬ lagerung und Fundament übertragen werden und sie in Bruch¬ teilen von Sekunden beschädigen oder zerstören können. Ein auf Tragrollen gelagerter Rotor würde von den Rollen abge- hoben. Die auf die Verschlußteile des Spulenträgers wir¬ kende Fliehkraft kann so hoch sein, daß der Verschluß sich öffnet; die Spule kann herausfliegen. Die Belastung der Spulenträgerwand durch die Fliehkraft aus dem Eigengewicht und der ungleich bewickelten und aus der Mitte verschobenen Spule kann so groß sein, daß bei herkömmlichen Spulenbügeln die Biegespannung über der Bruchgrenze liegt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schnellverseilmaschine derart auszubilden, daß der Spulenträger einerseits während des Betriebes zuverlässig am Mitrotieren gehindert wird und andererseits im Störungsfall die auftretenden Belastungen in solchen Grenzen gehalten sind, daß sie von der Maschine ohne Beschädigungen oder gar Zerstörung einzelner Teile aufgenommen werden können.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Schwerpunkt des Spulenträgers mit einer eingesetzten Spule sich im wesent¬ lichen in der Rotorachse befindet und daß mit dem Spulen¬ träger eine sein Umlaufen verhindernde Unwuchtmasse verbun¬ den ist, die aus einem um die Rotorachse selbständig drehbar gelagerten Gegengewicht besteht, das bei Überschreiten eines
-BT-REAT"
OMPt vorbestimmten Drehmoment-Wertes in der Kupplung mit dem Spulenträger von diesem abkuppelbar ist.
Durch die Erfindung werden die auftretenden Fliehkräfte soweit herabgesetzt, daß die im Störungsfall bis zum Stillsetzen der Maschine durch die Schaukelsicherung entstehenden Belastungen soweit verringert sind, daß keine Gefahr für die Maschine oder die Bedienungsperson besteht. Blockiert beispielsweise ein Spulenträgerlager, s kann zwar der Spulenträger so weit beschleunigt werden, da er mit Rotordrehzahl mitrotiert, sobald aber in der Kupp¬ lung zwischen dem Spulenträger und dem Gegengewicht der vorbestimmte Drehmoment-Wert überschritten ist, wird diese Verbindung gelöst. Durch entsprechendes Einstellen des Drehmomentwertes läßt sich auf einfache Weise erreichen, daß bei normalem Betrieb das Gegengewicht als stabilisie¬ rende Unwuchtmasse mit dem Spulenträger ausreichend sicher verbunden ist, während das von dem in Rotation geratenden Spulenträger auf das Gegengewicht übertragbare, dieses be¬ schleunigende Drehmoment so klein gehalten sein kann, daß die bis zum Stillstand der Maschine maximal erreichbare Drehzahl des Gegengewichts nur einen Bruchteil der Rotor¬ drehzahl beträgt, wobei keine gefährlichen Belastungen auf¬ treten können. Das Mitrotieren des Spulenträgers, dessen Schwerpunkt - ohne angekuppelte Unwuchtmasse - erfindungs- gemäß in der Rotorachse liegt, bewirkt keine gefährdenden zusätzlichen Belastungen.
Durch das Merkmal des Anspruchs 2 wird erreicht, daß der Spulenträger im wesentlichen symmetrisch ausgebildet sein kann und der Schwerpunkt bei eingesetzter Spule stets in der Rotorachse liegt, unabhängig davon, ob die im Spulen¬ träger befindliche Spule voll oder leer ist.
Ein besonders exaktes Einstellen des Drehmoment-Wertes, bei dem erfindungsgemäß das Gegengewicht vom Spulenträger abge¬ kuppelt wird, kann durch eine Drehmomentkupplung, zum Bei- spiel federbelastete Kugeln oder Scheiben, erreicht werden. Da aber im Störungsfall die Maschine ohnehin zum Stillstand kommt, ist auch als besonders einfaches Verbindungselement zwischen Gegengewicht und Spulenträger nach Anspruch 4 ein Scherstift verwendbar, der bei Überschreiten des durch ihn übertragbaren Drehmoments zerstört wird und so das Gegen¬ gewicht freigibt. Beim Überprüfen und gegebenenfalls Neu¬ einrichten der Maschine kann anschließend, ohne besonderen Zeit- oder Montageaufwand, ein neuer Scherstift eingesetzt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Gegengewicht gemäß Anspruch 5 auf dem Lagerkranz eines Spulenträgerlagers drehbar gelagert ist, weil dieses Lager bei normalem Be¬ trieb stillsteht und nach dem Abkuppeln des Gegengewichtes nur relativ niedrige Drehzahlen erreicht werden können, so daß dieses Lager nicht hoch belastet wird.
Damit die Unwuchtmasse des Gegengewichtes möglichst klein bemessen sein kann, ist sie nach Anspruch 7 über einen mög- liehst großen Hebelarm mit der Lagerung verbunden.
Zur Erläuterung der Erfindung zeigt
Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Teil eines Ro¬ tors einer Schnellverseilmaschine mit zwei hintereinander angeordneten Spulen mit ihren Spulenträgern, Fig. 2 einen Schnitt durch Fig. 1 nach der Schnittlinie II-II,
Fig. 3 eine Schnittzeichnung eines Spulenträgerlagers mit angekuppeltem Gegengewicht.
In Fig. 1 sind in einem Rotor 1 einer Schnellverseilmaschin der um die Rotorachse 2 mit Drehzahlen rotiert, die -. je nach Größe der Maschine - zwischen 1000 und 5000 U/min lie¬ gen können, hintereinander zwei Spulen 3 angeordnet, die jeweils in Spulenträgern 4 drehbar gelagert sind. Zum Aus¬ wechseln der Spulen 3 sind in der Rotorwand Fenster 5 vor- gesehen. Die Spulenträger 4 sind im wesentlichen symmetri¬ sche Spulenbügel, deren Drehachse mit der Rotorachse 2 zusammenfällt. Die Achsen der Spulen 3 schneiden, wie auch in Fig. 2 zu sehen ist, die Rotorachse 2. Dadurch ist er¬ reicht, daß sich der Schwerpunkt des Spulenträgers 4 mit eingesetzter Spule 3 exakt in der Rotorachse 2 befindet und jede Unwucht vermieden ist, unabhängig davon, ob die Spule 3 voll ist oder schon mehr oder weniger Draht abgespult wurde. Falls ein solcher Spulenträger 4 mit Spule 3 be¬ schleunigt werden sollte, übersteigt, selbst wenn er mit voller Rotordrehzahl mit umläuft, die kurzzeitige umlau¬ fende Belastung der Spulenträgerlager 6,6' nicht deren Tragfähigkeit. Die Lagerkräfte werden über den Rotor 1 auf die nicht gezeichnete Rotorlagerung übertragen. Die Bean¬ spruchung des Rotors 1 ist dabei so gering, daß die Be¬ lastung des Restquerschnitts der Rotorwandung zwischen den Rotorfenstern 5 nur wenig über der normalen Belastung liegt.
Auf dem Spulenträgerlager 6 befindet sich ein Gegengewicht 7. Es ist mit dem Spulenträger 4 verbunden und bildet so eine den Spulenträger 4 am Mitrotieren mit dem Rotor 1 hindernde Unwuchtmasse. Sollte der Spulenträger 4 durch einen gebrochenen Draht, einen Schaden in einem der Spulen¬ trägerlager 6,6' oder ähnliches beschleunigt werden, so daß er beginnt mitzurotieren, so wird bei Überschreiten eines vorbestimmten Drehmoment-Wertes in der Kupplung zwischen dem Gegengewicht 7 und dem Spulenträger 4 die Verbindung dieser beiden Teile gelöst. In Fig.3 ist das Spulenträgerlager 6, auf dem das Gegen¬ gewicht 7 angeordnet ist, in einer besonders vorteilhaften Ausführung nach Anspruch 6 im einzelnen dargestellt. Der Lagerkranz 8 weist auf seiner der nicht gezeichneten Spule bzw. dem sie aufnehmenden Spulenträger 4 abgewandten Seite einen Ringbund 9 auf. Dieser Ringbund 9 umschließt mit kleinem Abstand den am Rotor 1 angeordneten Hohlzapfen 10 des Spulenträgerlagers 6, durch den der von der Spule 3 abgezogene Draht 11 hinausgeführt wird. Der Außenmantel des Ringbundes 9 bildet den inneren Lagerring eines Wälz¬ lagers 12, mit dem das Gegengewicht 7 drehbar gelagert ist. Bei normalem Betrieb ist jedoch das Lager 12 dadurch still¬ gesetzt, daß das Gegengewicht 7 mit dem Lagerkranz 8 durch eine Drehmomentkupplung 13 drehfest verbunden ist. Die Drehmomentkupplung 13 in Fig. 3 besteht aus mindestens einer Kugel 14, die durch eine Feder 15 in eine Bohrung 16 im Lagerkranz 8 hineingedrückt wird. Durch entsprechende Bemessung dieser Federbelastung kann sehr genau der Dreh¬ moment-Wert eingestellt werden, bei dem die Kugel 14 aus ε - der Bohrung 16 herausgleitet und dadurch das Gegengewicht 7 abkuppelt, so daß es gegenüber dem Spulenträger 4 über das Lager 12 frei drehbar ist und an einer auftretenden weite¬ ren Beschleunigung des Spulenträgers 4 nicht mehr teilnimmt.
Anstelle der in Fig. 3 dargestellten federbelasteten Dreh- momentkupplung 13 kann die Verbindung zwischen dem Gegen- gewicht 7 und dem Lagerkranz 8 auch durch einen Scherstift hergestellt sein, dessen Stärke so bemessen ist, daß er bei dem vorbestimmten Drehmoment-Wert bricht. Da die Störungen, gegen deren Auswirkungen die erfindungsgemäße Ausbildung der Schnellverseilmaschine schützt, nicht sehr häufig auftreten, kann bei dem dann ohnehin erfolgenden Still¬ setzen der Maschine jeweils einfach ein neuer Scherstift eingesetzt werden.
Um die Gewichtsbelastung des Spulenträgerlagers 6 durch das darauf angeordnete Gegengewicht 7 möglichst klein zu hal¬ ten, soll nach Anspruch 7 der Hebelarm, über den die Un¬ wuchtmasse des Gegengewichtes 7 mit dem Gegengewicht-Lager 12 verbunden ist, möglichst groß sein, so kann durch eine verhältnismäßig kleine Masse eine das Mitrotieren des Spu- lenträgers 4 mit der erforderlichen Sicherheit verhindernde Unwucht erreicht werden. Begrenzt ist die mögliche Länge des Hebelarmes durch die Konstruktion der Maschine, das heißt, durch den für das Gegengewicht 7 verfügbaren freien Innenraum im Rotor 1.

Claims

. -10-P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Schnellverseilmaschine mit mindestens einem innerhalb des Rotors schwimmend gelagerten, durch Unwucht am Mit¬ rotieren mit dem Rotor gehinderten Spulenträger, d a -
S d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schwer¬ punkt des Spulenträgers (4) mit einer eingesetzten Spule (3) sich im wesentlichen in der Rotorachse (2) befindet und daß mit dem Spulenträger (4) eine sein Umlaufen ver¬ hindernde Unwuchtmasse verbunden ist, die aus einem um di 0 Rotorachse (2) selbständig drehbar gelagerten Gegengewich (7) besteht, das bei Überschreiten eines vorbestimmten Drehmoment-Wertes in der Kupplung mit dem Spulenträger (4) von diesem abkuppelbar ist.
2. Schnellverseilmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn 5 zeichnet, daß die Achse der Spule (3) die Rotorachse (2) schneidet.
3. Schnellverseilmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Spulenträger (4) und Gegengewicht (7) eine einstellbare Drehmoment¬ kupplung (13) ist.
4. Schneilverseilmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Spulenträger (4) und Gegengewicht (7) ein Scherstift ist.
5. Schnellverse lmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegengewicht (7) auf dem Lagerkranz (8) eines Spulenträgerlagers (-6) drehbar gela¬ gert ist.
6. Schneilverseilmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Lagerkranz (8) des Spulenträgerlagers (6) auf seiner der Spule (3) abgewandten Seite einen den inne- ren Lagerring für das Gegengewicht (7) bildenden Ringbund (9) aufweist.
7. Schneilverseilmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuchtmasse des Gegenge¬ wichts (7) über einen möglichst großen Hebelarm mit seiner Lagerung (12) verbunden ist.
EP79900042A 1977-12-21 1979-07-16 Schnellverseilmaschine Withdrawn EP0014697A1 (de)

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DE (1) DE2756933C3 (de)
ES (1) ES476127A1 (de)
GB (1) GB2011971B (de)
IT (1) IT1109388B (de)
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