EP0403620B1

EP0403620B1 - Einrichtung zum bebändern eines durchlaufenden materialstranges

Info

Publication number: EP0403620B1
Application number: EP90900155A
Authority: EP
Inventors: Rüdiger Lange
Original assignee: Stolberger Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Stolberger Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 1989-01-03
Filing date: 1989-12-22
Publication date: 1993-08-04
Anticipated expiration: 2009-12-22
Also published as: WO1990007780A1; US5111646A; EP0403620A1; ES2044544T3; DE3900060A1; DE58905176D1

Abstract

Beim Bebändern von durchlaufenden Materialsträngen, wie beispielsweise Kabeln, muß die Einrichtung jeweils zum Wechsel der Bandspule stillgesetzt werden. Hierdurch ist die Produktionsleistung begrenzt. Wenn nun der bebänderte Materialstrang auch noch durch Koextrusion mit einem Schutzmantel versehen wird, ergeben sich durch einen Stillstand Probleme in der Materialführung des Extruders. Es wird eine Bebänderungseinrichtung vorgeschlagen, bei der auf einer rotierenden Bandzuführungseinrichtung (1) wenigstens zwei Bandspulen (11, 12) jeweils auf einem koaxial zum Materialstrang unabhängig rotierbaren Spulenträger (13, 14) gelagert sind, so daß bei noch rotierender Bandzuführungseinrichtung (1) die jeweils leere Bandspule stillgesetzt, ausgewechselt und wieder in Betriebsbereitschaft gebracht werden kann. Es ist somit möglich, den Materialstrang ohne Stillstand zu bebändern. Zum Bandspulenwechsel wird lediglich die Drehzahl der Bandzuführungseinrichtung (1) reduziert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Bebändern eines durchlaufenden Materialstranges mit wenigstens einem Band, insbesondere zum Bebändern eines Kabels, die mit einer um die Strangslängsachse rotierend antreibbaren Bandzuführungseinrichtung für das Band versehen ist.
Materialstränge, insbesondere Kabel, werden im Durchlauf mit ein oder zwei Bändern aus Papier, Kunststoff, Metall und/oder Gewebe aus Fasern oder Metalldrähten umwickelt. In vielen Einsatzfällen wird der so bewickelte, d.h. bebänderte Materialstrang anschließend noch mit einer Ummantelung aus Kunststoff versehen. Das Aufbringen der Kunststoffummantelung erfolgt im Wege der Koextrusion, d.h. der bebänderte Materialstrang wird durch einen entsprechend ausgebildeten Extruder geführt. Die zum Bebändern erforderliche Bandlänge ist um ein Vielfaches größer als die Länge des Materialstranges, so daß die gesamte Einrichtung jeweils angehalten und solange stillgesetzt werden muß, bis die leere Bandspule gegen eine volle Bandspule ausgewechselt und das ablaufende Bandende mit dem zulaufenden Bandende verbunden ist. Da während der Stillstandszeit der Extruder auf Temperatur gehalten werden muß, wurde bisher über eine Ablaßleitung während des Stillstandes das Kunststoffmaterial fortlaufend abgezogen, um so zu verhindern, daß sowohl die Kunststoffüllung im Extruder selbst als auch die bereits aufgebrachte, jedoch noch im Bereich der Extruderdüse befindliche Kunststoffummantelung infolge Überhitzung beschädigt wird. Abgesehen von den während der Stillstandszeit auftretenden erheblichen Verlusten an Kunststoffen, besteht gleichwohl die Gefahr, daß die Ummantelung infolge der erhöhten Hitzeeinwirkung während des Stillstandes Beschädigungen erhält.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der vorstehend bezeichneten Art so zu gestalten, daß ein fortlaufender Betrieb und zugleich ein Spulenwechsel im Betrieb mit Verknüpfung von Bandende und Bandanfang möglich ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß wenigstens zwei Bandspulen vorgesehen sind, die jeweils auf einem gegenüber der Bandzuführungseinrichung unabhängig und koaxial zum Materialstrang drehbar gelagerten Spulenträger gelagert sind, daß jedem Spulenträger zur Herstellung einer drehfesten Verbindung mit der Bandzuführungseinrichtung jeweils eine lösbare Kupplung zugeordnet ist und daß jeder Spulenträger mit Leiteinrichtungen für den Bandanfang versehen ist.
Bei einer derartigen Einrichtung besteht die Bandzuführungseinrichtung beispielsweise aus einem Rotor, der koaxial um die Stranglängsachse rotiert und der mit Führungs- und Spannelementen für das aufzubringende Band versehen ist. Die Durchlaufgeschwindigkeit des Materialstranges und die Drehzahl des Rotors bestimmt hierbei die Steigung der Bandumwicklung. Je nach Einsatzzweck können auch mehrere Bänder, auch aus unterschiedlichen Materialien in einem Arbeitsgang aufgebracht werden. Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung sind nun je Bandart zwei Bandspulen vorgesehen, wobei jeweils von einer Bandspule das Band abläuft und auf den Materialstrang aufgebracht wird, während die andere Bandspule mit umläuft. Durch Leiteinrichtungen wird nun bewirkt, daß beim Ablaufen des Bandendes von der in Betrieb befindlichen Bandspule von der zweiten Bandspule der Bandanfang zulaufen kann und mit dem Bandende verbunden wird, so daß ohne Stillstand der Bebänderungsvorgang weitergeführt werden kann. Je nach Art der Verbindungstechnik, mit der das Bandende mit dem Bandanfang verbunden wird, kann hierbei über einen kurzen Zeitraum die Durchlaufgeschwindigkeit des Materialstranges einerseits und die Rotationsgeschwindigkeit der Bandzuführungseinrichtung andererseits reduziert werden, so daß eine zuverläßige und einwandfreie Verbindung des ablaufenden Bandendes mit dem zulaufenden Bandanfang bewirkt werden kann. Sobald dies geschehen ist, kann dann die Einrichtung wieder auf ihre volle Arbeitsgeschwindigkeit hochgefahren werden. Dies hat insbesondere bei der Bebänderung von Materialsträngen, beispielsweise Kabeln, die nach der Bebänderung im Wege der Koextrusion mit einem thermoplastischen Material versehen werden, den Vorteil, daß es im Bereich des Extruders nicht zu einem Stillstand kommt, sondern der Materialstrang weiterhin, wenn auch mit geringerer Geschwindigkeit, durch die Extruderdüse hindurchgeführt wird. Über eine entsprechende Regelung kann dann die Extrusionsleistung des Extruders reduziert werden, gleichwohl wird jedoch eine Ummantelung mit gleichbleibender Qualität auf den Materialstrang aufgebracht. Das Ablassen von überflüssigem Kunststoff, wie es beim Extruderstillstand notwendig ist, entfällt hier ganz.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß auch beim Bandwechsel der Materialstrang durchläuft, so daß hier gegenüber Einrichtungen, bei denen für den Bandwechsel die Maschine stillgesetzt werden muß, ein erheblich höherer Durchsatz erreicht wird. Beim oder nach dem Hochfahren der Bandzuführungseinrichtung auf ihre Betriebsdrehzahl wird dann die Kupplung des Spulenträgers mit der nunmehr leeren Bandspule gelöst und der Spulenträger stillgesetzt. Die leere Spule kann nunmehr während des Betriebes gegen eine volle Spule ausgetauscht werden. Nach erfolgtem Spulenwechsel wird über die Kupplung der Spulenträger wieder an die rotierende Bandzuführungseinrichtung angekoppelt, so daß wiederum eine volle Bandspule als Vorratsspule mit umläuft.
Die Kupplung ist in einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung mit einem steuerbaren Anlaufschlupf versehen, so daß der zugehörige Spulenträger aus dem Stillstand heraus über die antreibbare Bandzuführungseinrichtung auf Betriebsdrehzahl gezielt beschleunigt werden kann. Besonders zweckmäßig ist es hierbei, wenn die Kupplung als elektromagnetische Kupplung ausgebildet ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß jeder Spulenträger mit einer Bremse zur Festlegung gegenüber dem Maschinengestell versehen ist. Hierdurch ist gewährleistet, daß der Spulenträger im Stillstand fixiert bleibt und nicht durch Restreibungskräfte, die über die Kupplung übertragen werden, mitlaufen kann.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Spulenträger jeweils mit einem in Bezug auf das Maschinengestell wirksamen Positionssensor versehen sind, der mit einer auf die Bremse einwirkenden Steuereinrichtung verbunden ist, die beim Abbremsen eine vorgegebene Ausrichtung der Bandspule gegenüber dem Maschinengestell bei Stillstand des Spulenträgers bewirkt. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß die Spulenträger im Stillstand zuverlässig immer in der gleichen Ausrichtung gegenüber dem Maschinengestell angehalten werden, so daß der Wechsel der Bandspulen ebenfalls automatisiert werden kann. Dies geschieht beispielsweise über entsprechende Vorratsmagazine und Greifeinrichtungen, die nach dem Lösen einer Verriegelung die leere Bandspule vom Spulenträger abheben und anschließend eine volle Bandspule aufsetzen. Da üblicherweise der zu bebändernde Materialstrang horizontal durch die Maschine geführt wird, ist es zweckmäßig, daß beim Stillstand des Spulenträgers die Bandspule jeweils oberhalb des Materialstranges steht. Hierdurch ist es möglich, oberhalb der Bebänderungseinrichtung Transportmittel für die Zufuhr voller Spulen und den Abzug leerer Spulen anzuordnen, sowie ein oder mehrere Vorratsmagazine für volle Bandspulen vorzusehen.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß jeder Spulenträger mit wenigstens einem Gegengewicht zur Bandspule versehen ist. Die Größe des Gewichtes hängt einmal vom Gesamtgewicht einer vollen Spule, d.h. also von dem jeweils eingesetzten Bandmaterial ab und ist zweckmäßigerweise so ausgelegt, daß bei voller Spule die auf den Spulenträger einwirkenden Fliehkräfte des Gegengewichtes einerseits und der Bandspule andererseits in etwa ausgeglichen sind. Legt man das Gegengewicht in seiner Masse etwas kleiner aus als die Masse der vollen Bandspule, so ist die verbleibende Restunwucht bei voller Spule einerseits und bei vollständig oder nahezu vollständig entleerter Spule andererseits noch in vertretbaren Grenzen, da nach der Übernahme des Bandendes einer vollen Spule die Bandzuführungseinrichtung von einer niedrigen Drehzahl auf eine höher liegende Betriebsdrehzahl beschleunigt wird und während dieser Beschleunigungsphase bereits Bandmengen abgezogen werden. Sobald bei der in Betrieb befindlichen Bandspule eine vorgegebene Restmenge vorhanden ist, wird wiederum die Drehzahl der Bandzuführungseinrichtung reduziert, so daß die nunmehr durch die größere Masse des Gegengewichtes bewirkte Unwucht im Hinblick auf die abnehmende Drehzahl wieder tolerierbar ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß am Spulenträger jeweils ein zweiteilig ausgebildetes Gegengewicht angeordnet ist und daß die beiden Teilgewichte vorzugsweise während des Betriebes in Umfangsrichtung über einen Verstellantrieb gegenläufig zueinander verstellbar gelagert sind. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß das Gegengewicht durch eine entsprechende Verstellung der Teilgewichte zueinander auf jedes beliebige Spulengewicht einstellbar ist, so daß dementsprechend unterschiedliche Bandmaterialien verarbeitet werden können, ohne daß es notwendig ist, die Gegengewichte auszuwechseln bzw. Zusatzgewichte anzubringen bzw. zu lösen. Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß bei der Anordnung eines entsprechend ausgebildeten Verstellantriebes die Teilgewichte während des Betriebs entsprechend der Abnahme des Spulengewichtes gegeneinander verstellt werden können, so daß hier der durch Spulenträger, Spule und Gegengewicht gebildete Rotor immer wuchtfrei und damit praktisch über die ganze "Reise" einer Bandspule praktisch auf Betriebsdrehzahl gehalten werden kann. Die Anfahrzeit aus der Langsamdrehzahl in die Betriebsdrehzahl nach Inbetriebnahme einer Bandspule und die Bremszeit auf die niedrige Drehzahl, die während der Zeit zum Anknüpfen des ablaufenden Bandendes mit dem zulaufenden Bandanfang der nächsten Bandspule benötigt wird, kann hierbei ebenfalls reduziert werden. Der besondere Vorteil besteht ferner darin, daß bei einer Verstellung der beiden Teilgewichte durch Verdrehen um die Rotationsachse des Spulenträgers die Teilgewichte selbst durch Fliehkräfte nicht verstellt werden, so daß die für eine fortlaufende Verstellung erforderlichen Verstellkräfte nur so groß sein müssen, daß die Reibung der Lagerung der Teilgewichte und in der Beschleunigungsphase die Beschleunigungs-kräfte der Teilgewichte in Umfangsrichtung zu überwinden ist. Da bei dieser Ausführungsform die Bandzuführungseinrichtung jedoch sehr schnell auf eine dann konstante Betriebsdrehzahl hochgefahren werden kann, ist die fortlaufende Verstellung bis zum Abbremsen kurz vor Bandende ohne Kraftaufwand möglich, da die Teilgewichte praktisch keiner Massenbeschleunigung in Umfangsrichtung ausgesetzt sind.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Bandzuführungseinrichtung mit einem Bandzufuhrarm versehen ist und eine Positionierungseinrichtung aufweist, die über eine Steuereinrichtung auf die Kupplung einwirkt, so daß in der Betriebsstellung beide Bandspulen jeweils in einer vorgegebenen Ausrichtung zum Bandzufuhrarm gehalten sind. Die Positioniereinrichtung ist hierbei zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß die beiden Spulen diametral zueinander ausgerichtet sind. Somit kann nach dem Auswechseln einer leeren Bandspule gegen eine volle Bandspule über die Positioniereinrichtung durch Einwirkung auf die Ansteuerung der Kupplung der Spulenträger mit der neuen, vollen Bandspule mit seiner Leiteinrichtung genau auf den Bandzufuhrarm positioniert werden, so daß mit "Band ende" der in Betrieb befindlichen Spule der Bandanfang dem Bandzufuhrarm zugeführt werden kann und mit dem ablaufenden Bandende verknüpft werden kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß jeder Spulenträger mit einer antreibbaren Bandführung versehen ist, die zumindest beim Einfädeln des Bandanfanges in den Bandzufuhrarm das Band und/oder die Spule antreibt. Hierdurch ist es möglich, den zulaufenden Bandanfang auf die Geschwindigkeit des ablaufenden Bandendes zu beschleunigen, so daß in dem Augenblick, in dem Bandende und Bandanfang miteinander verbunden werden müssen, beide Bänder sich mit gleicher Geschwindigkeit bewegen und nach Beendigung des Verbindungsvorganges das neu zulaufende Band ruckfrei weitergeführt wird. Dies hat insbesondere den Vorteil, daß die Verbindung von Bandende und Bandanfang praktisch nicht auf Zug belastet wird, so daß hier an die Festigkeit der Verbindung nur geringe Anforderungen zu stellen sind. Sobald das Band auf den zu bebändernden Materialstrang aufgebracht ist, werden hier Bandanfang und Bandende infolge der Überlappung ohnehin festgehalten.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Bandzuführungseinrichtung mit einem Signalgeber "Bandende" versehen ist, der über eine Steuereinrichtung jeweils den Bandführungsantrieb der vollen Bandspule einschaltet. Über eine entsprechende Steuereinrichtung wird dann nicht nur der Gleichlauf von Bandende und Bandanfang bewirkt, sondern zugleich auch der Zeitpunkt und der Ort vorgegeben, an dem Bandende und Bandanfang miteinander verbunden werden können.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Bandzuführungseinrichtung vorzugsweise im Bereich des Bandzufuhrarmes mit einer Heftvorrichtung versehen ist, die das ablaufende Ende des einen Bandes mit dem zulaufenden Ende des anderen Bandes verbindet. Der Begriff "Heftvorrichtung" im Sinne der vorliegenden Erfindung betrifft alle Vorrichtungen, mit denen Bandende und Bandanfang miteinander verbunden werden können. Ausführungsform und Arbeitsweise richten sich zum Beispiel auch nach dem verwendeten Bandmaterial. So können Papierbänder durch einen einfachen Preßvorgang miteinander verbunden werden, wenn jeweils Bandanfang und Bandende mit einer Beschichtung eines sogenannten Molekularklebers versehen sind. Die Heftvorrichtung kann jedoch außer der Preßeinrichtung auch eine Beleimungseinrichtung enthalten. Bei der Verarbeitung von Bändern aus einem thermoplastischen Material kann die Verbindung durch ein Verschweißen unter dem Einfluß von Wärme, Strahlung oder auch Ultraschall erfolgen. Für Bänder aus Metall kann die Heftvorrichtung beispielsweise als Punktschweißvorrichtung ausgebildet sein. Dies setzt jedoch entweder eine "fliegende" Schweißvorrichtung voraus oder aber für beide Bandspulen muß ein zusätzlicher Bandantrieb vorgesehen sein, der es ermöglicht, zumindest das ablaufende Bandende durch entsprechende Beschleunigung in eine "Speicherschleife" zu fahren, so daß die für einen Schweißvorgang erforderliche Stillstandszeit an der Schweißstelle gegeben ist, während gleichwohl die Bandzufuhreinrichtung weiter rotiert und die zuvor gebildete "Speicherschleife" wieder abgebaut wird. Bei Bändern aus Metall, insbesondere bei Stahlbändern ist es wegen der sehr viel höhreren Festigkeit zweckmäßig, die Verbindung von Bandende und Bandanfang über einen Stanz-Präge-Vorgang auszuführen, so daß beide Bänder über eine formschlüssige Verbindung auf Zug belastbar miteinander verhakt sind.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Bandzufuhrarm zumindest im Auflaufbereich des Bandes am Materialstrang rohrförmig ausgebildet ist. Hierdurch wird verhindert, daß das zulaufende Band bei den hohen Drehzahlen durch den Windwiderstand verdreht oder in Schwingungen versetzt wird. Zweckmäßig ist es hierbei, wenn zumindest ein Teil des rohrförmigen Bereichs aus einem durchsichtigen Werkstoff hergestellt ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß an jeder Bandspule ein Sensor für die auf den Spulenkörper wirkende Fliehkraft angeordnet ist, der über eine Steuereinrichtung auf den Drehantrieb der Bandzuführungseinrichtung sowie auf die den Durchlauf des Materialstranges bewirkende Antriebseinrichtung einwirkt, so daß in Abhängigkeit eines vorgebbaren konstanten Wertes für die Fliehkraft die Drehzahl der Bandzuführungseinrichtung und die Abzugsgeschwindigkeit des Materialstranges verändert wird, wobei das Verhältnis der Drehzahl der Bandzuführungseinrichtung zur Abzugsgeschwindigkeit des Materialstranges entsprechend der vorgegebenen Steigung der Bebänderung konstant gehalten wird. Durch diese Anordnung ist es möglich, bei zunächst vollen Spulen mit geringen Betriebsdrehzahlen zu fahren, dann aber mit der zunehmendem Abnahme des Wickeldurchmessers die Drehzahl der Bandzuführungseinrichtung zu steigern. Die auf den jeweils in Betrieb befindlichen Spulenkörper wirkende Fliehkraft ist hierbei ein Maß für die Abnahme des Wicklungsdurchmessers und die stellt die Führungsgröße dar, nach der Drehzahl und Abzugsgeschwindigkeit geregelt werden. Damit ist es möglich, die Bebänderungseinrichtung immer im optimalen Drehzahlbereich zu betreiben. Nach einer durch die vorgegebene Fliehkraft bestimmten Ausgangsdrehzahl ergibt sich für die restliche Betriebszeit ein progressiver Anstieg bis zur maximal zulässigen Drehzahl, die bis zum Ende eingehalten werden kann, bis dann die Vorrichtung wieder auf geringe Drehzahlen abgebremst werden muß, damit die Verbindung des ablaufenden Bandendes mit dem zulaufenden Bandanfang vorgenommen werden kann. Insgesamt läßt sich somit eine erhebliche Produktionssteigerung bei verbesserter Qualität erzielen.
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß an jeder Bandspule ein Sensor für die auf die Spulenkörper wirkende Fliehkraft angeordnet ist, der über eine Steuereinrichtung auf einen Verstellantrieb für die gegeneinander verstellbaren Teilgegengewichte einwirkt. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Bebänderungseinrichtung praktisch wuchtfrei gefahren werden kann, da zum einen die volle Vorratspulen voll ausgewuchtet über ihre Kupplung mit der Bandzuführungseinrichtung fest verbunden ist und daß die in Betrieb befindliche Bandspule, die ebenfalls über ihre Kupplung fest mit der Bandzuführungseinrichtung verbunden ist, ebenfalls voll ausgewuchtet ist, da mit abnehmendem Spulengewicht die beiden Teile des Gegengewichtes sich ebenfalls gegeneinander verdrehen, so daß hierdurch die Gewichtsabnahme der Bandspule fortlaufend kompensiert wird.
Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: im schematichen Längschnitt eine Einrichtung zum Bebändern eines Kabels,
Fig. 2: einen Schnitt gem. der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3: die Regelung einer Bebänderungsanlage in Form eines Blockschaltbildes.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Bebänderungseinrichtung weist eine Bandzuführungseinrichtung 1 auf, die in einem Maschinengestell 2 drehbar gelagert und über einen nicht näher dargestellten Antrieb in Richtung des Pfeiles 3 antreibbar ist. Koaxial zu ihrer Drehachse wird durch die Bandzuführungseinrichtung 1 ein zu bebändernder Materialstrang 4, beispielsweise ein Kabel, in Richtung des Pfeiles 5 durchgeführt. Die Durchlaufgeschwindigkeit des Materialstranges 4 einerseits und die Rotationsgeschwindigkeit der Bandzuführungseinrichtung andererseits sind so aufeinander abgestimmt, daß ein über die Bandzuführungseinrichtung 1 zulaufendes Band 6 in der sich aus dem Verhältnis von Durchlaufgeschwindigkeit des Materialstranges und Drehgeschwindigkeit der Bandzuführungseinrichtung ergebenden Steigung umwickelt wird. Die Einrichtung ist so geführt, daß die Umwicklung überlappend erfolgt. Als Material für das Band 6 kommen hierbei neben Geweben aus natürlichem und künstlichem Fasermaterial und/oder Drähten, auch Bänder aus Fliesstoff, Kunststoff oder Metallfolie einschließlich Stahlbändern in Betracht.
Die Bandzuführungseinrichtung 1 ist mit einem Bandzufuhrarm 7 verbunden, der mit Führungs- und Umlenkeinrichtungen 8, 9 inform von Führungsfingern, Rollen oder dergl. versehen ist. Für einen automatischen Betrieb ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel am Bandzufuhrarm ferner eine Hefteinrichtung 10 vorgesehen, die es ermöglicht, das von der einen Bandspule 11 ablaufende Bandende mit dem zulaufenden Bandende der anderen Bandspule 12 fest zu verbinden, so daß der Bebänderungsvorgang ohne Unterbrechung durchgeführt werden kann. Die Art der Heftvorrichtung richtet sich hierbei nach dem eingesetzten Material und kann beispielsweise bei der Verwendung von Bändern aus Papier oder Kunststoff als Klebevorrichtung ausgebildet sein. Bei Kunststoffen ist auch die Ausbildung als Schweißvorrichtung möglich, während bei Bändern aus Metall eine mechanische Verknüpfung durch eine Präge-Stanz-Vorrichtung zweckmäßig ist.
Die beiden Bandspulen 11 und 12 sind jeweils für sich auf einem Spulenträger 13 und 14 angeordnet, wobei beide Spulenträger unabhängig voneinander auf der Bandzuführungseinrichtung drehbar gelagert sind. Sowohl der Spulenträger 13 als auch der Spulenträger 14 ist auf seiner der Bandspule 11 bzw. 12 abgekehrten Seite jeweils mit einem Gegengewicht 15 versehen, das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in zwei Teilgewichte 15' und 15'' unterteilt ist, wobei die beiden Teilgewichte ihrerseits auf dem Spulenträger mit bezug auf die Rotationsachse gegenläufig verdrehbar gelagert sind. Den beiden Spulenträgern 13 und 14 ist jeweils eine steuerbare Kupplung 16 und 17 zugeordnet, die beispielsweise als elektro-magnetische Kupplung ausgebildet ist, über die die beiden Spulenträger unabhängig voneinander drehfest mit der rotierenden Bandzuführungseinrichtung verbunden werden können.
Die Spulenträger 13 und 14 sind ferner jeweils mit einer Bremseinrichtung versehen, beispielsweise in Form einer Bremsscheibe 18 und 19, denen eine entsprechende Bremszange 20 und 21 am Maschinengestell 2 zugeordnet ist, so daß jeweils nach dem Lösen der Kupplung 16 oder 17 der Spulenträger 13 oder 14 in bezug auf das Maschinengestell 2 festgesetzt werden kann.
Die Spulenträger 13 und 14 sind ferner jeweils mit einer Leiteinrichtung 22 versehen, die ggf. mit einer hier nicht näher dargestellten Antriebseinrichtung versehen ist, so daß der Bandanfang jeder Spule in den Bandzufuhrarm eingeführt werden kann. Der Leiteinrichtung 22 der Spule 12 ist eine an der rotierenden Bandzuführungseinrichtung befestigte Bandüberleitung 23 zugeordnet, durch die jeweils der Bandanfang zum Bandzufuhrarm 7 in den Bereich der Heftvorrichtung 10 vorgeschoben werden kann.
Im Betrieb sind beide Spulenträger 13 und 14 jeweils mit einer vollen Bandspule versehen, wobei nur von einer Bandspule, beispielsweise der Bandspule 11 das Band 6 über dem Bandzufuhrarm 7 auf den Materialstrang 4 aufgebracht wird. Beide Spulenträger sind über ihre Kupplungen 16 und 17 drehfest mit der Bandzuführungseinrichtung 1 verbunden, wobei die Ausrichtung der Leiteinrichtung 22 zum Bandzufuhrarm 7 bzw. dem Bandübertrager 23 über Positioniereinrichtungen 24 bzw. 25 erfolgt. Funktion und Wirkungsweise der Positioniereinrichtung 24 und 25 wird nachstehend noch näher beschrieben.
Jeder Spulenträger ist ferner mit einem hier nicht näher dargestellten Signalgeber verbunden, der das Signal "Band ende" auslöst, sobald beispielsweise auf der in Betrieb befindlichen Spule 11 nur noch eine vorgegebene Restlänge vorhanden ist. Durch diesen Signalgeber wird dann ein Antrieb an der Leiteinrichtung 22 der Bandspule 12 zugeschaltet, der den Bandanfang in dem Augenblick in die Heftvorrichtung 10 einführt, wenn das Bandende der Spule 11 die Hefteinrichtung 10 durchläuft, so daß Bandende und Bandanfang miteinander verbunden werden können und so ein "endloses Band" auf dem Materialstrang 4 aufgebracht wird.
Damit dieser Wechselvorgang zuverlässig und störungsfrei erfolgt, wird durch den vorstehend erwähnten Signalgeber die Drehzahl der Bandzuführungseinrichtung vermindert, so daß dieser Vorgang in einem "Schleichgang" der Gesamtanlage erfolgt. Sobald der Heftvorgang erfolgt ist und das Band von der Spule 12 abläuft, wird die Anlage wieder auf ihre Betriebsdrehzahl hochgefahren. Während dieses Vorgangs wird bereits die Kupplung 16 des Spulenträgers 13 mit der leeren Bandspule 11 gelöst und gleichzeitig die Bremse 18, 20 betätigt, so daß der Spulenträger 13 am Maschinengestell 2 festgesetzt werden kann. Über eine dem Maschinengestell zugeordnete Positioniereinrichtung 26 wird im Zusammenwirken zwischen der steuerbaren Kupplung und der Bremse erreicht, daß der Spulenträger 13 in einer vorgegebenen Position gegenüber dem Maschinengestell festgesetzt wird. Nunmehr wird eine in üblicher Weise ausgebildete und von Verseilmaschinen her bekannte Spulenverriegelung gelöst, so daß die leere Bandspule 11 abgenommen und durch eine volle Bandspule ersetzt werden kann. Dieser Spulenwechselvorgang erfolgt zweckmäßigerweise über einen automatisch gesteuerten Spulenwechseler.
Sobald der Spulenträger 13 mit einer vollen Bandspule versehen ist, wird die Bremse 18, 20 gelöst und gleichzeitig die Kupplung 16 über eine entsprechende Anlaufsteuerung aktiviert, so daß der Spulenträger 13 von der mit Betriebsdrehzahl bereits rotierenden Bandzuführungseinrichtung mitgenommen wird und auf die Betriebsdrehzahl beschleunigt wird. Durch die der rotierenden Bandzuführungseinrichtung zugeordnete Positioniervorrichtung 24 wird nunmehr über die Ansteuerung der Kupplung der Spulenträger 13 in seiner ursprünglichen, dem Bandzufuhrarm 7 zugeordneten Position festgesetzt, so daß wiederum beide Spulenträger 13 und 14 zusammen mit der Bandzuführungseinrichtung 1 als kompakte Einheit rotieren. Sobald dann der Signalgeber der Bandspule 12 das Signal "Band ende" auslöst, erfolgt der vorstehend beschriebene Spulenwechselvorgang in entsprechender Weise für den Spulenträger 14, der ebenfalls über eine dem Maschinengestell zugeordnete Positioniervorrichtung genau positioniert festgesetzt wird.
In Fig. 2 ist in einer Schnittdarstellung der Aufbau und die Funktionsweise der geteilten Gegengewichte 15', 15'' dargestellt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist jedes Teilgewicht 15', 15'' auf einem eigenen Führungsring auf dem Spulenträger 13 bzw. koaxial zum durchlaufenden Materialstrang 4 verdrehbar gelagert, so daß durch eine entsprechende Verstellung der beiden Teilgewichte zueinander jeweils das Gewicht der Bandspule 11 bzw. 12 ausgeglichen werden kann, so daß die beiden Spulenträger jeweils einen in sich ausgewuchteten Rotor darstellen.
Beiden Bandspulen 11, 12 ist jeweils ein Fliehkraftsensor 28 zugeordnet, der auf einen Verstellantrieb 29 für die beiden Teilgewichte 15' und 15'' aufgeschaltet ist. Den beiden Teilgewichten 15', 15'' ist ebenfalls ein gemeinsamer Fliehkraftsensor 30 zugeordnet, der die sich aus dem Verstellwinkel der beiden Teilgewichte gegeneinander resultierende Ausgleichs-Fliehkraft der Teilgewichte erfaßt und der ebenfalls auf den Verstellantrieb aufgeschaltet ist, so daß sich jeder Spulenträger automatisch auswuchtet. Wird nun von der Bandspule kontinuierlich Band abgezogen, so vermindert sich die auf den Sensor 28 ausgeübte Fliehkraft. Die nunmehr sich zur resultierenden Ausgleichs-Fliehkraft ergebende Differenz wird über den Stellantrieb 29 durch eine entsprechende Vergrößerung des Verstellwinkels zwischen den beiden Teilgewichten 15' und 15'' ausgeglichen. Bei der Auslegung des Verstellantriebes ist lediglich dafür Sorge zu tragen, daß die auf die Gegengewichte 15', 15'' wirkenden Tangentialbeschleunigungen aufgenommen werden.
In Fig. 3 ist in Form eines Blockschaltbildes eine Bebänderungsanlage dargestellt, bei der der zu bebändernde Materialstrang 4 nach dem Bebändern noch durch Koextrusion mit einem Schutzmantel aus einem thermoplastischen Material versehen wird. Die einzelnen Einrichtungen sind nur symbolisch dargestellt, wobei die Antriebe zum besseren Verständnis der Steuerung gesondert gezeichnet sind.
Die Anlage besteht im wesentlichen aus einer durch ihre Bandzuführungseinrichtung 1 kenntlich gemachte Bebänderungseinrichtung, einem Extruder 31, dem eine Kühleinrichtung 32 und eine Wickeleinrichtung 33 zugeordnet sind. Der zu bebändernde und mit einem Schutzmantel zu versehende Materialstrang 4 wird über eine Abwickelstation 34 zugeführt. Der Antrieb 35 der Bebänderungseinrichtung, der Abtrieb 36 des Extruders, der Antrieb 37 der Aufwickelvorrichtung sowie der Antrieb 38 der Abwickelvorrichtung sind nun über eine Steuerschaltung 39 miteinander verknüpft, wobei durch die Verknüpfung vorgegehen ist durch das gewünschte Steigungsverhältnis der Bebänderung auf dem Materialstrang, d.h. also durch das Verhältnis von Durchlaufgeschwindigkeit des Materialstranges zur Rotationsgeschwindigkeit der Bandzuführungseinrichtung. Dieser Wert ist fest vorgegeben, so daß alle Antriebe hierauf ausgerichtet sind. Über die Ansteuerung des Antriebs 36 des Extruders 31 wird darüber hinaus die Regelung des Extruders 31 in üblicher Weise angesteuert. Das Fliehkraftsensorsystem der Bebänderungseinrichtung 1 ist durch den strichpunktierten Rahmen 40 gekennzeichnet. Dieses System gibt die Führungsgröße der Steurung an.
Da jeder Bandspule, wie vorstehend beschrieben, ein Fliehkraftsensor zugeordnet ist, besteht bei dieser Verknüpfung aller Antriebe die Möglichkeit, noch eine weitere Leistungssteigerung der Anlage zu erzielen. Mit zunehmender Verminderung des Gewichtes der jeweils in Betrieb befindlichen Bandspule vermindert sich auch das Massenträgheitsmoment des aus Bandzuführungseinrichtung und beiden Spulenträgern gebildeten Rotors, so daß die Drehzahl der Bandzuführungseinrichtung jeweils gesteigert werden kann, so daß die Bebänderungseinrichtung immer im optimalen Drehzahlbereich betrieben werden kann. Die Anlage wird nach einem Spulenwechsel, d.h. der Verknüpfung eines ablaufenden Bandendes mit dem zulaufenden Bandende im "Schleichgang" zunächst auf eine durch eine vorgegebene Fliehkraft bestimmte Ausgangsdrehzahl angefahren. Danach ergibt sich dann für die restliche Spulenmenge ein progressiver Anstieg der Drehzahl bis zur maximal zulässigen Drehzahl, die solange eingehalten werden kann, bis über den entsprechenden Signalgeber an der in Betrieb befindlichen Spule das Signal "Band ende" ausgelöst wird und die Maschine wieder in den "Schleichgang" zurückgefahren wird. Insgesamt läßt sich hiermit eine erhebliche Produktionssteigerung erzielen.
Die in Fig. 1 ersichtliche Anordnung der Bandspulen mit radial ausgerichteter Spulenachse ist besonders zweckmäßig, weil hierdurch nicht nur der Spulenwechselvorgang erleichtert wird, sondern auch die Möglichkeit besteht, Bandspulen mit großem Durchmesser einzusetzen, gleichzeitig jedoch den das Massenschwungmoment bestimmenden Radius des als Rotor zu definierenden Spulenträgers klein zu halten. Die Achsen der Bandspulen können jedoch auch parallel oder unter einem Winkel zur Drehachse auf der Bandzuführungeinrichtung ausgerichtet sein. Bei einer mehrlagigen Bebänderung in nur einer Maschine müssen dann entsprechend der Zahl der Lagen jeweils zwei zusätzliche Spulenträger vorgesehen werden. Bei horizontaler Drehachse mit Wechseln der jeweils obenliegenden Spule wirkt das dann untenliegende Gegengewicht 15 stabilisierend, wenn die Bandspule vom Spulenträger gelöst ist.

Claims

Einrichtung zum Bebändern eines durchlaufenden Materialstranges (4) mit wenigstens einem Band (23), insbesondere zum Bebändern eines Kabels, die mit einer um die Stranglängsachse rotierend antreibbaren Bandzuführungseinrichtung (1) für das Band (4) versehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens zwei Bandspulen (11, 12) vorgesehen sind, die jeweils auf einem gegenüber der Bandzuführungseinrichtung (1) unabhängig und koaxial zum Materialstrang (4) drehbar gelagerten Spulenträger (13, 14) gelagert sind, daß jedem Spulenträger (13, 14) zur Herstellung einer drehfesten Verbindung mit der Bandzuführungseinrichtung (1) jeweils eine lösbare Kupplung (16, 17) zugeordnet ist und daß jedem Spulenträger (13, 14) mit einer Leiteinrichtung (22) für den Bandanfang versehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (16, 17) einen steuerbaren Anlaufschlupf aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (16, 17) als elektromagnetische Kupplung ausgebildet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spulenträger (13, 14) mit einer Bremse (18, 20; 19, 21) zur Festlegung gegenüber dem Maschinengestell (2) versehen ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenträger (13, 14) jeweils mit einem in bezug auf das Maschinengestell (2) wirksamen Positionssensor (26, 27) versehen ist, der mit einer auf die Bremse (18, 20; 19, 21) einwirkenden Steuereinrichtung verbunden ist, die beim Abbremsen eine vorgegebene Ausrichtung der jeweiligen Bandspule (11, 12) gegenüber dem Maschinengestell (2) beim Stillstand des Spulenträgers (13, 14) bewirkt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei horizontal durchlaufendem Materialstrang (4) im Stillstand des Spulenträgers (13, 14) die Bandspule (11, 12) oberhalb des Materialstranges (4) steht.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenträger (13, 14) mit wenigstens einem Gegengewicht (15) zur Bandspule (11, 12) versehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Spulenträger (13, 14) jeweils ein zweiteilig ausgebildetes Gegengewicht (15) angeordnet ist und daß die beiden Teilgewichte (15', 15'') vorzugsweise während des Betriebs in Umfangsrichtung über einen Verstellantrieb (29) gegenläufig zueinander verstellbar gelagert sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandzuführungseinrichtung (1) mit einem Bandzufuhrarm (7) versehen ist und eine Positioniereinrichtung (24, 25) aufweist, die über eine Steuereinrichtung auf die Kupplung (16, 17) einwirkt, so daß in der Betriebsstellung beide Bandspulen (11, 12) jeweils in einer vorgegebenen Ausrichtung jeweils zum Bandzufuhrarm (7) gehalten sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spulenträger (13, 14) mit einer antreibbaren Bandführung versehen ist, die zumindest beim Einfädeln des Bandanfanges in den Bandzufuhrarm (7) das Band (6) antreibt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandzuführungseinrichtung (1) mit einem Signalgeber "Band ende" versehen ist, der über eine Steuereinrichtung jeweils den Bandführungsantrieb der anderen Bandspule (11, 12) einschaltet.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandzuführungseinrichtung (1) vorzugsweise im Bereich des Bandzufuhrarmes (7) mit einer Heftvorrichtung (10) versehen ist, die das ablaufende Ende des einen Bandes (6) mit dem zulaufenden Ende des anderen Bandes (6) verbindet.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandzufuhrarm (7) zumindest im Auflaufbereich des Bandes (6) am Materialstrang (4) rohrförmig ausgebildet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Bandspule (11, 12) ein Sensor (28) für die auf den Spulenkörper wirkende Fliehkraft angeordnet ist, der über eine Steuereinrichtung auf den Drehantrieb (25) der Bandzuführungseinrichtung (1) und auf die den Durchlauf des Materialstranges (4) bewirkenden Antriebseinrichtungen (36, 37, 38) einwirkt, so daß in Abhängigkeit eines vorgegebenen konstanten Wertes für die Fliehkraft die Drehzahl der Bandzuführungseinrichtung (1) und die Abzugsgeschwindigkeit des Materialstranges (4) verändert wird, wobei das Verhältnis der Drehzahl der Bandzuführungseinrichtung (1) zur Abzugsgeschwindigkeit des Materialstranges (4) entsprechend der vorgegebenen Steigung der Bebänderung konstant gehalten wird.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Bandspule (11, 12) ein Sensor (28) für die auf den Spulenkörper wirkende Fliehkraft angeordnet ist, der über eine Steuereinrichtung auf einen Verstellantrieb (29) für die gegeneinander verstellbaren Teil-Gegengewichte (15', 15'') einwirkt.