EP2935066B1

EP2935066B1 - Wickelvorrichtung für strangförmiges wickelgut

Info

Publication number: EP2935066B1
Application number: EP13811784.1A
Authority: EP
Inventors: Hubert Reinisch
Original assignee: Maschinenfabrik Niehoff GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Niehoff GmbH and Co KG
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2013-12-05
Publication date: 2021-08-25
Anticipated expiration: 2033-12-05
Also published as: CN104837754A; HUE056169T2; CN104837754B; MX2015007826A; DE102012024759A1; WO2014094989A1; JP2016505466A; US9809413B2; RU2015129101A; ES2891250T3; PL2935066T3; JP6267227B2; BR112015013973A2; EP2935066A1; RU2623239C2; US20160023862A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wickelvorrichtung zum Wickeln von strangförmigem Wickelgut. Das strangförmige Wickelgut kann beispielsweise ein metallischer oder nicht-metallischer, beschichteter oder unbeschichteter Draht, ein ein- oder mehradriges Kabel, eine Faser, beispielsweise eine Natur- oder eine Kunstfaser, insbesondere eine Faser für besondere technische Anwendungen wie ein Lichtwellenleiter, ein Faden, eine Schnur oder ein Seil sein.
Die Wickelvorrichtung weist eine Wickelscheibe mit im Allgemeinen rundem Querschnitt auf, auf deren äußere Umfangsfläche das strangförmige Wickelgut aufgewickelt wird. Die Wickelscheibe hat vorzugsweise die Form eines flachen Zylinders, dessen Höhe so bemessen ist, dass mehrere Windungen des strangförmigen Wickelguts auf dessen äußerer Umfangsfläche gleichzeitig aufgewickelt sein können. Die Wickelscheibe ist in der Wickelvorrichtung vorzugsweise horizontal angeordnet, kann jedoch auch vertikal oder in einer anderen Orientierung angeordnet sein.
Die Wickelscheibe steht während des Betriebs der Wickelvorrichtung fest. Das Aufwickeln des strangförmigen Wickelguts auf die Wickelscheibe erfolgt durch einen geeigneten umlaufenden Stranggutaufwickelmechanismus, welcher das strangförmige Wickelgut, vorzugsweise über eine oder mehrere Umlenkrollen, mit einer kontinuierlichen Drehbewegung um die Umfangsfläche der Wickelscheibe außen herumführt und in Form einer umlaufenden Windung auf diese Umfangsfläche absetzt. Das Absetzen des strangförmigen Wickelguts geschieht vorzugsweise nahe eines axialen Endes der Wickelscheibe. Die auf der Umfangsfläche der Wickelscheibe entstehenden Windungen schieben einander dann in axialer Richtung der Wickelscheibe weiter, bis sie das andere axiale Ende der Wickelscheibe erreichen.
Das strangförmige Wickelgut ist nach dem Aufwickeln auf die Wickelscheibe jedoch nicht zum Verbleib auf dieser bestimmt (im Sinne einer Wickelspule zur Lagerung und zum Transport des Wickelguts), sondern wird nach dem Aufwickeln auf die Wickelscheibe in verschiedener Weise weiterverarbeitet:

Zum einen können die Windungen des strangförmigen Wickelguts an dem anderen axialen Ende der Wickelscheibe wieder ohne weitere Stützung oder Führung von der Wickelscheibe abrutschen und in einen Behälter, beispielsweise ein Fass, fallen, welcher zur Aufbewahrung und zum Transport des strangförmigen Wickelguts dient. In diesem Fall ist die Wickelscheibe vorzugsweise horizontal angeordnet, und der Behälter steht unter der Wickelscheibe. Eine Wickelvorrichtung dieser Art wird auch als Fasswickler bezeichnet. Sie eignet sich vorzugsweise für strangförmiges Wickelgut, welches beim Aufwickeln auf die Wickelscheibe in einem gewissen Maße plastisch verformt wird, so dass die Windungen beim Fallen in den Behälter weitgehend formstabil bleiben. Hierfür kommen als Wickelgut im Wesentlichen metallische Drähte oder daraus gefertigte Litzen oder Kabel infrage.

Zum anderen können die Windungen des strangförmigen Wickelguts auch an dem anderen axialen Ende der Wickelscheibe kontrolliert und unter Spannung wieder abgezogen werden. Auf diese Weise lässt sich die Wickelvorrichtung als Speichervorrichtung für das strangförmige Wickelgut einsetzen, wobei die auf der Wickelscheibe aufgewickelten Windungen "zwischengespeichert" sind. Durch Variieren des Füllgrades der Wickelscheibe lässt sich beispielsweise die Zuführgeschwindigkeit von der Abzugsgeschwindigkeit des strangförmigen Wickelguts entkoppeln, wodurch sich Geschwindigkeitsschwankungen oder sogar kurzzeitige Stillstände innerhalb des Verarbeitungsprozesses des strangförmigen Wickelguts ausgleichen lassen.
Die vorliegende Erfindung wird am Beispiel eines Fasswicklers mit horizontal angeordneter Wickelscheibe beschrieben. Dies stellt jedoch keine Einschränkung dar. Die Erfindung kann ebenso für eine Speichervorrichtung oder für eine andere Wickelvorrichtung für ein strangförmiges Wickelgut eingesetzt werden.
Bei einer Wickelvorrichtung der oben beschriebenen Art ergibt sich das folgende Problem: Da die Wickelscheibe von dem Stranggutaufwickelmechanismus kontinuierlich umkreist wird und die Wicklungen des strangförmigen Wickelguts auf der äußeren Umfangsfläche der Wickelscheibe entstehen, muss - bei einer runden Wickelscheibe - ein Volumen in Form eines Zylindermantels, also ein rohrförmiges Volumen, mit einer bestimmten, u. A. vom Durchmesser des strangförmigen Wickelguts abhängigen radial gemessenen Dicke freigestellt sein. Da das strangförmige Wickelgut sich in diesem rohrförmigen Volumen bewegt, dürfen dort keine anderen Körper wie beispielsweise Hebel oder Gestänge vorhanden sein.
Die Wickelscheibe erfährt jedoch durch das Aufwickeln des strangförmigen Wickelguts auf die Wickelscheibe und/oder durch die Berührung des strangförmigen Wickelguts mit der Wickelscheibe Kräfte und/oder Momente, welche abgestützt werden müssen. Beispielsweise wird durch das strangförmige Wickelgut u. A. ein Drehmoment auf die Wickelscheibe aufgebracht, welches die Wickelscheibe mitdrehen würde. Insbesondere würde eine horizontal angeordnete Wickelscheibe um ihre vertikale Achse mitgedreht.
Die Wickelscheibe wird daher bei bekannten Wickelvorrichtungen beispielsweise durch Lagerstellen von oben abhängend gelagert. Dafür ist eine vertikal angeordnete, sich drehende Hohlwelle, durch die das strangförmige Wickelgut der Wickelvorrichtung zugeführt wird und aus der das Wickelgut durch eine Öffnung seitlich austritt, um auf den Stranggutaufwickelmechanismus geleitet zu werden, nach unten hin zur Wickelscheibe verlängert, und die Wickelscheibe ist durch ein Drehlager, vorzugsweise ein Wälzlager, an der vertikalen Welle hängend drehbar an dieser gelagert. Dadurch können Kräfte in allen Richtungen und auch Drehmomente um andere Achsen als die vertikale Achse aufgenommen werden. Drehmomente um die vertikale Achse und damit ein Mitdrehen der Wickelscheibe können jedoch durch eine solche Lagerung nicht verhindert werden.
Aus diesem Grunde verwenden bekannte Wickelvorrichtungen beispielsweise sogenannte Nullgetriebe oder Kompensationsgetriebe, die durch ihre Kinematik eine Gegendrehbewegung erzeugen, wodurch die Wickelscheibe in Richtung einer Drehung um die vertikale Achse festgehalten wird. Das Nullgetriebe dient somit zur Verdrehsicherung der Wickelscheibe.
Alternativ kann die Wickelscheibe bei bekannten Wickelvorrichtungen auch Formschlusselemente zur Aufnahme von Kräften und Drehmomenten aufweisen, beispielsweise in Form eines sogenannten "mechanischen Schwertes", d. h. eines einfachen Steges, an der Unterseite der Wickelscheibe, der in eine entsprechende Nut auf der Oberseite des Behälters für das strangförmige Wickelgut eingreift. Durch den so entstehenden Formschluss zwischen dem Steg und der Nut wird ein Mitdrehen der Wickelscheibe verhindert.
Die GB 845 225 betrifft eine Drahthandhabungsmaschine, in der Draht durch einen umlaufenden Flyer um einen stationären Block herumgewickelt wird und die Windungen von dort in eine Drahtaufnahmevorrichtung abgeleitet werden. Die Konstruktion der Drahthandhabungsmaschine entspricht somit dem oben beschriebenen Fasswickler. Dabei wird der Block über einen Luftspalt hinweg durch mehrere magnetische Einrichtungen mit Permanentmagneten an einer Drehung gehindert.
Die US 3,455,341 betrifft eine Zwischenspeichereinrichtung für den Schussfaden in einem Webstuhl, welche eine Trommel aufweist, die an dem freien Ende einer rotierenden Welle angebracht ist. Der Aufbau der Zwischenspeichereinrichtung entspricht damit ebenfalls weitgehend demjenigen des oben beschriebenen Fasswicklers, außer dass die Achse der Trommel vorzugsweise horizontal ausgerichtet ist und dass der auf die Trommel aufgewickelte Faden nicht in Windungen abgelegt, sondern (zeitversetzt) weiterverarbeitet werden soll. Die Trommel wird von dem umgebenden Gehäuse durch einen Luftspalt beabstandet und über den Luftspalt hinweg durch Paare von Permanentmagneten an einer Rotation gehindert.
Die DE 36 42 177 A1 schlägt weiterhin als Verdrehsicherung für die Wickelscheibe (auch "Schollscheibe" genannt) eines Fasswicklers den Einsatz von Permanentmagneten vor, die aus Paaren von verschiedenpoligen, plattenförmigen Segmenten bestehen. Jeweils ein Segment ist dabei auf einem Flansch der Wickelscheibe und das andere Segment auf einer gehäusefesten Halterung befestigt. Die beiden Segmente sind dabei so angeordnet, dass sie sich in vertikaler Richtung magnetisch anziehen. Zwischen den beiden Segmenten läuft in einem kleinen Luftspalt eine Scheibe, innerhalb derer das strangförmige Wickelgut geführt, über zwei Umlenkrollen auf die Wickelscheibe geleitet und dort aufgewickelt wird.
Eine magnetische Verdrehsicherung für die Wickelscheibe eignet sich insbesondere für nicht-magnetisches strangförmiges Wickelgut, beispielsweise für nicht-metallisches strangförmiges Wickelgut oder für Kupfer- oder Aluminiumdrähte.
In ähnlicher Weise schlägt die DE 23 52 521 A1 für eine Speichervorrichtung für ein fadenförmiges Material vor, die vertikal angeordnete Wickelscheibe durch einen in Ihr angebrachten Permanentmagneten und einen ortsfest im Maschinengestell befestigten Permanentmagneten an einer Drehung zu hindern. Die beiden blockförmigen Magneten liegen sich dabei bezüglich der Wickelscheibe radial gegenüber, wobei zwischen den Magneten ein Spalt gebildet ist, durch welchen sich das fadenförmige Material bewegen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Wickelvorrichtung der beschriebenen Art mit einer verbesserten Einrichtung anzugeben, durch die die Wickelscheibe an einer Drehung gehindert wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wickelvorrichtung gemäß Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Unteransprüchen enthalten.
Die Erfindung geht aus von einer Wickelvorrichtung zum Wickeln von strangförmigem Wickelgut mit einer Wickelscheibe, auf welche das strangförmige Wickelgut aufgewickelt wird, und einem zu der Wickelscheibe benachbart angeordneten Gehäuse, wobei die Wickelscheibe durch wenigstens eine magnetische Haltevorrichtung an einer Bewegung, insbesondere an einer Verdrehung, gehindert wird, wobei die magnetische Haltevorrichtung eine erste, mit dem Gehäuse drehfest verbundene und eine zweite, mit der Wickelscheibe drehfest verbundene magnetische Anordnung, jeweils mit einem Nordpol und einem Südpol, aufweist, wobei zwischen der ersten und der zweiten magnetischen Anordnung ein Spalt vorhanden ist, die erste und die zweite magnetische Anordnung über den Spalt hinweg magnetisch gekoppelt sind und das strangförmige Wickelgut durch den Spalt geführt wird.
Für eine derartige Wickelvorrichtung sieht die Erfindung vor, dass die beiden magnetischen Anordnungen so angeordnet sind, dass der Südpol der ersten magnetischen Anordnung dem Nordpol der zweiten magnetischen Anordnung gegenüber liegt und der Nordpol der ersten magnetischen Anordnung dem Südpol der zweiten magnetischen Anordnung gegenüber liegt.
Erfindungsgemäß weist die erste magnetische Anordnung dabei zwei an ihren Polen angeordnete Permanentmagneten mit jeweils einem Nordpol und einem Südpol auf, welche in entgegengesetzter Polarität und in Umfangsrichtung der Wickelscheibe nebeneinander und parallel zueinander angeordnet sind und welche an ihren radial außen liegenden Enden durch eine Rückschlussplatte aus Weicheisen verbunden sind.
Erfindungsgemäß liegt die zweite magnetische Anordnung außerdem der ersten magnetischen Anordnung in radialer Richtung der Wickelscheibe direkt gegenüber.
Erfindungsgemäß weist die zweite magnetische Anordnung weiterhin zwei an ihren Polen angeordnete Permanentmagneten mit jeweils einem Nordpol und einem Südpol, welche in entgegengesetzter Polarität und in Umfangsrichtung der Wickelscheibe nebeneinander und parallel zueinander derart angeordnet sind, dass sich Pole unterschiedlicher Polarität der vier beteiligten Permanentmagnete am Spalt gegenüber liegen, oder zwei an ihren Polen in Umfangsrichtung der Wickelscheibe nebeneinander und parallel zueinander angeordnete Weicheisenblöcke auf.
Erfindungsgemäß sind dabei die Permanentmagnete bzw. die Weicheisenblöcke der zweiten magnetischen Anordnung an ihren radial innen liegenden Enden durch eine Rückschlussplatte aus Weicheisen verbunden.
Hierdurch ergibt sich eine besonders hohe Haltekraft zwischen den beiden magnetischen Anordnungen und damit zwischen dem Gehäuse und der Wickelscheibe der Wickelvorrichtung, da der Anteil des magnetischen Flusses, welcher außerhalb der ersten und der zweiten magnetischen Anordnung verläuft, im Wesentlichen nur in dem Spalt verläuft. Damit kann ein besonders großer Anteil des von den beiden magnetischen Einrichtungen erzeugten Magnetfeldes zur Erzeugung der Haltekraft genutzt werden. Insbesondere sind die außerhalb der beiden magnetischen Einrichtungen verlaufenden Feldlinien des Magnetfeldes im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet, so dass dort umgekehrt kaum Bereiche des Magnetfeldes mit divergierenden Feldlinien auftreten, in denen das Magnetfeld nur wenig zur Erzeugung der Haltekraft beiträgt.
Unter einer magnetischen Anordnung wird hierbei eine Anordnung aus einem oder mehreren magnetischen oder magnetisierbaren Materialien oder Komponenten verstanden, wobei die Anordnung - ggf. nach einer Magnetisierung - zwei magnetische Pole unterschiedlicher Polarität aufweist, welche im Folgenden als Nordpol und Südpol bezeichnet werden.
Zur Bildung einer magnetischen Haltevorrichtung können magnetische Kreise mit hart- und/oder weichmagnetischen Abschnitten aufgebaut werden. Die hart- und/oder weichmagnetischen Abschnitte sind innerhalb einer magnetischen Haltevorrichtung vorzugsweise im Parallelschluss und/oder im Reihenschluss angeordnet.
Die genannten Materialien sind vorzugsweise weichmagnetische Materialien wie beispielsweise ferromagnetische Materialien oder dauerhaft magnetisierbare hartmagnetische Materialien. Die genannten Komponenten sind vorzugsweise Permanentmagneten. Weiter vorzugsweise sind auch Elektromagneten oder Kombinationen aus Permanent- und Elektromagneten als Magnetquellen einsetzbar.
Die erste und die zweite magnetische Anordnung sind gemäß der Erfindung in der Weise gekoppelt, dass die aus dem Nordpol der ersten magnetischen Anordnung austretenden Feldlinien durch den Spalt zum Südpol der zweiten magnetischen Anordnung verlaufen und in diesen eintreten, im Inneren der zweiten magnetischen Anordnung zu deren Nordpol geleitet werden, dort austreten, durch den Spalt zum Südpol der ersten magnetischen Anordnung verlaufen und in diesen eintreten und im Inneren der ersten magnetischen Anordnung zu deren Nordpol geleitet werden und sich dort schließen.
In der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung liegen die beiden Pole der ersten magnetischen Anordnung in Umfangsrichtung der Wickelscheibe im Wesentlichen nebeneinander, und auch die beiden Pole der zweiten magnetischen Anordnung liegen in Umfangsrichtung der Wickelscheibe im Wesentlichen nebeneinander. Der magnetische Kreis, der durch die magnetische Kopplung der ersten und der zweiten magnetischen Anordnung gebildet wird, verläuft dann im Wesentlichen in einer Ebene, welche eine Tangente der Wickelscheibe oder eine dazu parallele Gerade enthält.
Falls sich die Wickelscheibe bei stärkeren auf sie wirkenden Drehmomenten geringfügig verdrehen sollte, gelangt aufgrund der daraus resultierenden Verschiebung bei der genannten, erfindungsgemäßen Anordnung der ersten und der zweiten magnetischen Anordnung der Südpol der ersten magnetischen Anordnung in die Nähe des Südpols der zweiten magnetischen Anordnung oder der Nordpol der ersten magnetischen Anordnung in die Nähe des Nordpols der zweiten magnetischen Anordnung. Dadurch wirken in beiden Fällen zusätzlich zu den anziehenden Kräften zwischen den verschiedenennamigen Polen noch abstoßende Kräfte zwischen den jeweiligen gleichnamigen Polen, welche ein Zurückdrehen der Wickelscheibe in die Ausgangsstellung unterstützen.
In einer alternativen Ausführung (nicht zur Erfindung gehörend) liegen die beiden Pole der ersten magnetischen Anordnung in axialer Richtung der Wickelscheibe im Wesentlichen nebeneinander, und auch die beiden Pole der zweiten magnetischen Anordnung liegen in axialer Richtung der Wickelscheibe im Wesentlichen nebeneinander. Bei der betrachteten horizontal angeordneten Wickelscheibe liegen die beiden Pole dann jeweils im Wesentlichen vertikal übereinander. Auch der entstehende magnetische Kreis verläuft dann im Wesentlichen in einer vertikalen Ebene.
In dieser alternativen Ausführung sind bevorzugt mehrere derartige magnetische Haltevorrichtungen mit magnetischen Anordnungen mit vertikal übereinander liegenden Polen in Umfangsrichtung der Wickelscheibe verteilt angeordnet. Auf diese Weise nehmen die magnetischen Haltevorrichtungen in Umfangsrichtung nur wenig Platz ein, wodurch sich sehr viele solche Haltevorrichtungen entlang des Umfangs der Wickelscheibe anordnen lassen.
Vorzugsweise sind in dieser alternativen Ausführung die Polaritäten von in Umfangsrichtung nebeneinander liegenden magnetischen Anordnungen gegeneinander vertauscht, d. h. die Nordpole und Südpole der magnetischen Anordnungen liegen in Umfangsrichtung abwechselnd oben und unten. Eine besonders gleichmäßige Anordnung mit durchgehend abwechselnden Polaritäten ergibt sich daher, wenn die Anzahl der magnetischen Haltevorrichtungen gerade ist.
In der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung liegen sich die erste und die zweite magnetische Anordnung in radialer Richtung der Wickelscheibe gegenüber. Hierdurch können um die vertikale Achse der Wickelscheibe wirkende Drehmomente besonders gut aufgenommen werden, ohne dass unerwünschte Kippmomente oder Querkräfte auf die Wickelscheibe wirken.
Es ist aber auch möglich (jedoch nicht zur Erfindung gehörend), dass sich die erste und die zweite magnetische Anordnung in axialer Richtung der Wickelscheibe oder in einer anderen Richtung gegenüber liegen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung erstreckt sich der magnetische Kreis, durch welchen die erste und die zweite magnetische Anordnung gekoppelt sind, im Wesentlichen in einer zu der Wickelscheibe parallelen Ebene.
In der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung ist die erste oder die zweite magnetische Anordnung hufeisenförmig ausgebildet. Dadurch lässt sich die erfindungsgemäße Anordnung, gemäß derer sich Pole unterschiedlicher Polarität der beiden magnetischen Anordnungen gegenüber liegen, auf einfache Weise herstellen.
Der Begriff "hufeisenförmig ausgebildet" soll hierbei bedeuten, dass die beiden Pole unterschiedlicher Polarität der magnetischen Anordnung im Wesentlichen in die gleiche Richtung weisen und innerhalb der magnetischen Anordnung durchgehend durch magnetische oder magnetisierbare Materialien oder Komponenten verbunden sind.
Der Begriff "hufeisenförmig" ist dabei unabhängig von der tatsächlichen geometrischen Form der magnetischen Anordnung zu verstehen, d. h. unter diesen Begriff fallen sowohl magnetische Anordnungen, die tatsächlich die Form eines Hufeisens haben, als auch beispielsweise U-förmige oder V-förmige magnetische Anordnungen und insbesondere auch magnetische Anordnungen in Form eines an einer Seite offenen Rechtecks.
In einer alternativen Ausführung (nicht zur Erfindung gehörend) muss die zweite magnetische Anordnung nicht hufeisenförmig ausgebildet sein, sondern kann beispielsweise die Form einer flachen Platte oder eines Stabes haben.
In der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung sind jedoch sowohl die erste als auch die zweite magnetische Anordnung hufeisenförmig ausgebildet. Dadurch lassen sich die Vorteile einer hufeisenförmigen Ausbildung bei beiden magnetischen Anordnungen erzielen, was die Haltekraft abermals verstärkt.
In der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung weist die erste und bevorzugt auch die zweite magnetische Anordnung wenigstens einen Permanentmagneten auf. Die magnetischen Anordnungen sind dann völlig wartungsfrei und können, beispielsweise durch den Einsatz von Neodym-Magneten, große Haltekräfte erzeugen.
Bevorzugt weist die zweite magnetische Anordnung wenigstens einen Elektromagneten auf. Hierdurch können einerseits hohe magnetische Haltekräfte erzeugt werden, andererseits können die magnetischen Haltekräfte aber auch auf einfache Weise abgeschaltet werden, beispielsweise dann, wenn die Wickelscheibe ausgewechselt werden soll. Weiterhin kann durch eine Veränderung des durch den Elektromagneten fließenden Stroms die Haltekraft des Elektromagneten genau eingestellt und dadurch beispielsweise eine genaue Zentrierung der Wickelscheibe in der Wickelvorrichtung und auf dem Behälter erreicht werden. In einer alternativen Ausführung (nicht zur Erfindung gehörend) ist nur die erste, gehäusefest angeordnete magnetische Anordnung mit einem Elektromagneten ausgestattet, da die Stromzuführung auf der Gehäuseseite einfacher zu realisieren ist als auf der weitgehend freistehenden Wickelscheibe.
In der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung weisen die erste und die zweite magnetische Anordnung wenigstens eine Komponente aus einem magnetisierbaren Material, beispielsweise aus Weicheisen oder aus einem Ferrit auf. In der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung kann die erste magnetische Anordnung einen Permanentmagneten und die zweite magnetische Anordnung lediglich eine Komponente aus einem magnetisierbaren Material aufweisen. In der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung sind dabei die erste und ggf. auch die zweite magnetische Anordnung in der Weise hufeisenförmig ausgebildet, dass ihre Pole durch zwei parallel angeordnete, in entgegengesetzter Richtung magnetisierte Permanentmagneten gebildet werden, welche auf einer Seite durch ein weichmagnetisches Schluss- und Leitelement verbunden sind.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Wickelscheibe durch wenigstens zwei magnetische Haltevorrichtungen an einer Bewegung, insbesondere an einer Verdrehung, gehindert, welche entlang des Umfangs der Wickelscheibe angeordnet sind. Vorzugsweise werden die magnetischen Haltevorrichtungen dabei in gleichmäßigen Abständen entlang des Umfangs der Wickelscheibe angeordnet, um eine gleichmäßige Verteilung der auf die Wickelscheibe wirkenden magnetischen Haltekräfte zu erzielen.
Bevorzugt liegen in dieser Ausführung wenigstens zwei magnetische Haltevorrichtungen einander bezüglich des Umfangs der Wickelscheibe gegenüber. Besonders bevorzugt liegen sich alle magnetischen Haltevorrichtungen paarweise bezüglich des Umfangs der Wickelscheibe gegenüber, d. h. die n magnetischen Haltevorrichtungen, wobei n eine gerade Zahl ist, bilden in einer Ebene parallel zur Querschnittsebene der Wickelscheibe die Ecken eines regelmäßigen n-Ecks. Hierdurch werden die auf die Wickelscheibe wirkenden Haltekräfte symmetrisch auf den Umfang der Wickelscheibe verteilt, so dass diese besonders gut zentriert ist und ein Lager, durch welches die Wickelscheibe gegenüber der Wickelvorrichtung gelagert ist, nicht durch hohe Querkräfte belastet wird.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden im Zusammenhang mit den beigefügten, teilweise schematischen Figuren erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1:: eine Wickelscheibe und zwei magnetische Haltevorrichtungen einer erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung mit Darstellung der magnetischen Feldlinien;
Fig.2:: Detaildarstellungen zweier erfindungsgemäßer magnetischer Haltevorrichtungen mit je zwei hufeisenförmigen magnetischen Anordnungen;
Fig. 3:: eine erfindungsgemäße Wickelvorrichtung mit acht gleichmäßig angeordneten magnetischen Haltevorrichtungen;
Fig.4:: eine magnetische Haltevorrichtung aus Fig. 3 in einer Detaildarstellung;
Fig. 5:: eine (nicht zur Erfindung gehörende) Ausführung mit zwei bzw. drei magnetischen Haltevorrichtungen mit vertikal angeordneten magnetischen Anordnungen in verschiedenen Ansichten.

Sämtliche Figuren sind in einer Draufsicht von oben auf eine horizontal angeordnete Wickelscheibe 1 dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Wickelscheibe 1 und zweier magnetischer Haltevorrichtungen 2 einer erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung für einen Draht 8, wobei die beiden Haltevorrichtungen 2 diametral gegenüberliegend am äußeren Rand der Wickelscheibe 1 derart angeordnet sind, dass sich jeweils die erste magnetische Anordnung 5 und die zweite magnetische Anordnung 6 radial gegenüber liegen. Dabei liegt jeweils der Südpol S der ersten magnetischen Anordnung 5 dem Nordpol N der zweiten magnetischen Anordnung 6 gegenüber und umgekehrt. Die jeweils erste magnetische Anordnung 5 ist dabei ortsfest an einem (nicht dargestellten) Gehäuse der Wickelvorrichtung starr befestigt. Die jeweils zweite magnetische Anordnung 6 ist an der Wickelscheibe 1 starr befestigt.
Die zylinderförmige Wickelscheibe 1 ist in ihrem mittleren Bereich mit der äußeren Seite eines Drehlagers 3, insbesondere eines Kugel-, Nadel- oder Walzenlagers, verbunden, wobei die innere Seite des Drehlagers 3 über eine senkrechte Aufhängung und ggf. über ein weiteres Drehlager mit dem Gehäuse der Wickelvorrichtung verbunden ist. Die Wickelscheibe 1 ist dadurch gegenüber dem Gehäuse drehbar gelagert. Durch das Drehlager 3 und die Aufhängung werden somit auf die Wickelscheibe 1 wirkende Querkräfte weitgehend aufgenommen, jedoch keine durch das aufzuwickelnde strangförmige Wickelgut verursachten Mitdrehmomente um die vertikale Achse durch den Mittelpunkt der Wickelscheibe 1.
Das Mitdrehen der Wickelscheibe 1 wird dagegen durch die beiden symmetrisch angeordneten magnetischen Haltevorrichtungen 2 verhindert. Zwischen der jeweils ersten magnetischen Anordnung 5 und der jeweils zweiten magnetischen Anordnung 6 besteht ein Luftspalt 4, durch welchen der Draht 8 geführt und auf die Außenfläche der Wickelscheibe 1 aufgewickelt wird. Die geschlossenen magnetischen Feldlinien 7 innerhalb einer jeden magnetischen Haltevorrichtung 2 sind jeweils schematisch dargestellt.
In Fig. 2 sind zwei Ausführungsformen von erfindungsgemäßen magnetischen Haltevorrichtungen im Detail gezeigt.
In Fig. 2a weist die erste magnetische Anordnung 5 zwei an ihren Polen angeordnete Permanentmagneten 9 mit jeweils einem Nordpol N und einem Südpol S auf, welche in entgegengesetzter Polarität und in Umfangsrichtung der Wickelscheibe 1 nebeneinander und parallel zueinander angeordnet sind. Die Breite der Permanentmagneten 9 in Umfangsrichtung der Wickelscheibe 1 beträgt im Ausführungsbeispiel 120 mm, ihre Höhe in axialer Richtung der Wickelscheibe 1 beträgt 30 mm, und der Zwischenraum zwischen ihnen beträgt 10 mm. An ihren radial außen liegenden Enden sind die beiden Permanentmagneten 9 durch eine Rückschlussplatte 10 aus Weicheisen verbunden. Die erste magnetische Anordnung 5 ist damit hufeisenförmig ausgebildet, so dass die magnetischen Feldlinien lediglich in dem Luftspalt 4 aus der ersten magnetischen Anordnung 5 austreten. Der Luftspalt 4 hat im Ausführungsbeispiel eine Breite zwischen 5 und 20 mm, vorzugsweise etwa 15 mm.
Direkt gegenüberliegend der ersten magnetischen Anordnung 5 ist auf der Wickelscheibe 1 eine zweite magnetische Anordnung 6 in spiegelbildlicher Weise angeordnet. Der Unterschied zur ersten magnetischen Anordnung 5 besteht darin, dass die Pole der zweiten magnetischen Anordnung 6 nicht durch Permanentmagneten, sondern durch Weicheisenblöcke 11 gebildet werden, welche ebenfalls mit einer Rückschlussplatte 10 aus Weicheisen verbunden sind. Auch die zweite magnetische Anordnung 6 ist somit hufeisenförmig ausgebildet. Die gesamte zweite magnetische Anordnung 6 sowie die Rückschlussplatte 10 der ersten magnetischen Anordnung 5 werden durch die beiden Permanentmagnete 9 der ersten magnetischen Anordnung 5 magnetisiert, und es bildet sich ein geschlossener magnetischer Fluss über den Luftspalt 4 hinweg durch die beiden magnetischen Anordnungen 5 und 6.
Die magnetische Haltevorrichtung 2 in Fig. 2b unterscheidet sich von derjenigen in Fig. 2a lediglich dadurch, dass die Pole der zweiten magnetischen Anordnung 6 nicht durch Weicheisenblöcke 11, sondern auch durch Permanentmagneten 9 gebildet werden, welche so angeordnet sind, dass sich Pole unterschiedlicher Polarität der vier beteiligten Permanentmagnete 9 am Luftspalt 4 gegenüber liegen.
Genauso ist es möglich, als Komponente der zweiten magnetischen Anordnung 6 einen Elektromagneten vorzusehen. Dieser lässt sich beispielsweise durch Umwickeln der Rückschlussplatte 10 mit einer Spule leicht herstellen.
Eine Anordnung gemäß Fig. 2b kann beispielsweise gewählt werden, wenn die seitliche, d. h. zur Wickelscheibe 1 tangentiale Haltekraft einer Anordnung gemäß Fig. 2a nicht ausreichend ist. Diese Haltekraft muss so bemessen sein, dass das durch den Draht 8 bewirkte und auf die Wickelscheibe 1 wirkende Mitdrehmoment unter Berücksichtigung eines Sicherheitsfaktors durch alle magnetischen Haltevorrichtungen 2 gemeinsam aufgenommen wird. Im Ausführungsbeispiel wird die zu erreichende Haltekraft einer einzelnen magnetischen Haltevorrichtung 2 beispielsweise auf 100 N festgelegt.
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Wickelscheibe 1 mit acht magnetischen Haltevorrichtungen 2, welche gleichmäßig entlang des Umfangs der Wickelscheibe 1 angeordnet sind. Hierbei sind lediglich die ersten magnetischen Anordnungen 5 als separate Einheiten schematisch dargestellt. Der Durchmesser der Wickelscheibe 1 im Ausführungsbeispiel beträgt 650 mm.
Weiterhin dargestellt ist ein Drahtaufwickelmechanismus 12 mit einer ersten Umlenkrolle 13, welche den senkrecht von oben der Wickelscheibe 1 zugeführten Draht 8 in die horizontale Richtung umlenkt, sowie einer leicht gegenüber der Horizontalen gekippten zweiten Umlenkrolle 14, welche den Draht 8 nach leicht schräg unten in eine zur Wickelscheibe 1 nahezu tangentiale Richtung umlenkt. Die erste Umlenkrolle 13 und die zweite Umlenkrolle 14 sind starr miteinander verbunden und laufen auf einem (nicht dargestellten) Rotor über der bzw. um die Wickelscheibe 1 um, und zwar in der Ausführung in Fig. 3 entgegen dem Uhrzeigersinn. Dadurch wird der Draht 8 in dem Luftspalt 4 zwischen den ersten magnetischen Anordnungen 5 und den zweiten magnetischen Anordnungen 6 tangential an die Außenfläche der Wickelscheibe 1 angelegt, um dort die gewünschten Windungen zu bilden.
Durch die große Zahl von acht magnetischen Halteeinrichtungen 2 kann die Wickelscheibe 1 ausreichend festgehalten werden, um am Mitdrehen durch das von dem unter Spannung stehenden Draht 8 ausgeübten Drehmoment auf die Wickelscheibe 1 gehindert zu werden. Gleichzeitig ergibt sich eine umfangsmäßige Vorspannung der Magnete zueinander.
Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt aus Fig. 3, wobei eine der acht magnetischen Haltevorrichtungen 2 dargestellt ist, welche zwei hufeisenförmige magnetische Anordnungen 5 und 6 wie in Fig. 2b abgebildet aufweist.
Fig. 5a und 5b zeigen schematisch eine (nicht zur Erfindung gehörende) Ausführung mit zwei magnetischen Haltevorrichtungen 2, wobei Fig. 5b eine Aufsicht der perspektivischen Darstellung in Fig. 5a zeigt.
Fig. 5c und 5d zeigen schematisch eine (nicht zur Erfindung gehörende) Ausführung mit drei magnetischen Haltevorrichtungen 2, wobei Fig. 5d einen Blick in die mit dem Pfeil A bezeichnete Richtung in der in Fig. 5c dargestellten Aufsicht zeigt.
In beiden Ausführungen sind die Pole der ersten und zweiten, hufeisenförmigen magnetischen Anordnungen 5, 6 jeweils vertikal übereinander angeordnet. Die ersten und zweiten magnetischen Anordnungen 5, 6 stehen sich außerdem jeweils radial gegenüber.
Bei den drei in Fig. 5c und 5d dargestellten magnetischen Haltevorrichtungen 2 weisen die Nordpole N bzw. die Südpole S der ersten und zweiten magnetischen Anordnungen 5, 6 in Umfangsrichtung der Wickelscheibe 1 jeweils abwechselnd nach oben und nach unten.

Bezugszeichenliste

1: Wickelscheibe
2: Magnetische Haltevorrichtung
3: Drehlager
4: Luftspalt
5: Erste magnetische Anordnung
6: Zweite magnetische Anordnung
7: Magnetische Feldlinien
8: Draht
9: Permanentmagnet
10: Rückschlussplatte
11: Weicheisenblock
12: Drahtaufwickelmechanismus
13: Erste Umlenkrolle
14: Zweite Umlenkrolle

Claims

Wickelvorrichtung zum Wickeln von strangförmigem Wickelgut (8) mit einer Wickelscheibe (1), auf welche das strangförmige Wickelgut (8) aufgewickelt wird, und einem zu der Wickelscheibe (1) benachbart angeordneten Gehäuse, wobei die Wickelscheibe (1) durch wenigstens eine magnetische Haltevorrichtung (2) an einer Bewegung, insbesondere an einer Verdrehung, gehindert wird, wobei die magnetische Haltevorrichtung (2) eine erste, mit dem Gehäuse drehfest verbundene magnetische Anordnung (5) mit einem Nordpol (N) und einem Südpol (S) und eine zweite, mit der Wickelscheibe (1) drehfest verbundene magnetische Anordnung (6) mit einem Nordpol (N) und einem Südpol (S) aufweist, wobei zwischen der ersten magnetischen Anordnung (5) und der zweiten magnetischen Anordnung (6) ein Spalt (4) vorhanden ist, die erste magnetische Anordnung (5) und die zweite magnetische Anordnung (6) über den Spalt (4) hinweg magnetisch gekoppelt sind und das strangförmige Wickelgut (8) durch den Spalt (4) geführt wird, wobei die beiden magnetischen Anordnungen (5, 6) so angeordnet sind, dass der Südpol (S) der ersten magnetischen Anordnung (5) dem Nordpol (N) der zweiten magnetischen Anordnung (6) gegenüber liegt und der Nordpol (N) der ersten magnetischen Anordnung (5) dem Südpol (S) der zweiten magnetischen Anordnung (5) gegenüber liegt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste magnetische Anordnung (5) zwei an ihren Polen angeordnete Permanentmagneten (9) mit jeweils einem Nordpol (N) und einem Südpol (S) aufweist, welche in entgegengesetzter Polarität und in Umfangsrichtung der Wickelscheibe (1) nebeneinander und parallel zueinander angeordnet sind und welche an ihren radial außen liegenden Enden durch eine Rückschlussplatte (10) aus Weicheisen verbunden sind,
und dass die zweite magnetische Anordnung (6) der ersten magnetischen Anordnung (5) in radialer Richtung der Wickelscheibe (1) direkt gegenüberliegt und
zwei an ihren Polen angeordnete Permanentmagneten (9) mit jeweils einem Nordpol (N) und einem Südpol (S), welche in entgegengesetzter Polarität und in Umfangsrichtung der Wickelscheibe (1) nebeneinander und parallel zueinander derart angeordnet sind, dass sich Pole unterschiedlicher Polarität der vier beteiligten Permanentmagnete (9) am Spalt (4) gegenüber liegen,
oder zwei an ihren Polen in Umfangsrichtung der Wickelscheibe (1) nebeneinander und parallel zueinander angeordnete Weicheisenblöcke (11)
aufweist,wobei die Permanentmagnete (9) bzw. die Weicheisenblöcke (11) an ihren radial innen liegenden Enden durch eine Rückschlussplatte (10) aus Weicheisen verbunden sind.
Wickelvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite magnetische Anordnung (6) wenigstens einen Elektromagneten aufweist.
Wickelvorrichtung gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelscheibe (1) durch wenigstens zwei magnetische Haltevorrichtungen (2) an einer Bewegung, insbesondere an einer Verdrehung, gehindert wird, welche entlang eines Umfangs der Wickelscheibe (1) angeordnet sind.
Wickelvorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei magnetische Haltevorrichtungen (2) einander bezüglich des Umfangs der Wickelscheibe (1) gegenüber liegen.