Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Aufwickeln von Kabel auf eine Kabeltrommel
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum spaltfreien Aufwik- keln von Kabeln auf eine drehbar angetriebene Kabeltrommel, wobei ein ankommendes Kabel an der Auflaufstelle m einer neuen Windung unmittelbar neben die vorhergehende Windung ge- wickelt wird, und wobei der Auflaufwmkel des Kabels nachge- fuhrt wird, wenn eine Überwachungseinrichtung einen Spalt zwischen den letzten Windungen feststellt.
Bei der geregelten Kabelverlegung wird das Kabel auf die Ka- beltrommel aufwickelt, wahrend die Trommel quasi kontinuierlich m Achsrichtung verschoben wird. Die Verschiebung betragt pro Trommelumdrehung ungefähr einen Kabeldurchmesser. Dieser Verlegung wird die Verlegekorrektur im Bedarfsfall überlagert. Die Verlegekorrektur wird mit einer angetriebenen Kabelfuhrungsemrichtung, die beispielsweise eine Verlegehand oder eme Fuhrungsrolle aufweisen kann, durchgeführt.
Aus der EP-B10043366 ist ein Verfahren zum Aufwickeln von Kabel auf eine Kabeltrommel bekannt, bei dem das fortlaufend so zugeführt wird, dass eine möglichst gleichmäßige Bewicklung erreicht wird. Eme Fernsehkamera ist für die Überwachung der Lage des Kabels vorgesehen, und die von der Fernsehkamera ermittelten Daten über die jeweilige Lage der Windung wird einem Rechner zugeführt, der die entsprechende Verlegekorrektur veranlaßt. Dabei erfaßt eme als erste Meßeinrichtung zur
Überwachung eingesetzte, etwa tangential auf die Wickellage gerichtete Videokamera die gegebenenfalls von einem Scheinwerfer beleuchtete Wickellage. Durch die Videokamera wird dabei die Lage der Windungsflanke der zuletzt gewickelten Win- düng bestimmt und zwar an einer um einen bestimmten Spulen-
drehwinkel von der Auflaufstelle des Kabels entfernt liegen¬ den Punkt. Des weiteren ist eine Meßeinrichtung zur Erfassung der jeweiligen Changierposition der Kabeltrommel und ein Füh¬ ler für das Kabel vorgesehen. Aus den Meßdaten beider Meßein- richtungen werden die Relativpositionen berechnet, die die Kabeltrommel und die Führungseinrichtung für das Kabel nach dem Drehen der Kabeltrommel zur Aufrechterhaltung des Auf¬ laufwinkels erreicht haben müssen. Eine Steuereinrichtung dient dazu, einen konstanten Auflaufwinkel zu Verlegung der Windung innerhalb jeder Wickellage aufrecht zu erhalten.
Um demgegenüber eine einfachere und möglichst schnelle und effiziente Verlegekorrektur durchführen zu können, ist aus der DE 19726285.6 AI bekannt, bezogen auf die Kabeltrommel- Achse in radialer Richtung gesehen jeweils für mindestens zwei Windungen der neuen Wickellage die Lage der Scheitel¬ punkte dieser Windungen zu bestimmen und bei einer Abweichung dieser Scheitelpunkte von einem Sollwert eine die Abweichung verringernde Verlegekorrektur durchzuführen. Dabei wird in paralleler Richtung zur Kabeltrommel-Achse gesehen im Bereich des Auftreffpunktes des Kabels jeweils für mindestens zwei Windungen der neuen Wickellage der Abstand der Scheitelpunkte dieser Windungen bestimmt. Wenn sich der Spalt zwischen der vorletzten und der letzten Windung vergrößert und sich da- durch der Abstand zwischen den benachbarten Scheitelpunkten vergrößert, wird eine Verlegekorrektur in dem Sinne durchgeführt, dass der seitliche Abstand der letzten Windung gegenüber der vorletzten Windung verkleinert wird.
Die bekannten Verfahren zur Verlegekorrektur sind solange brauchbar, wie die Kabel in geordneter Weise auf die Kabeltrommel aufgewickelt werden. Bei höheren Geschwindigkeiten besteht jedoch die Gefahr, dass das Kabel beim Aufwickeln verspringt oder dass sich die Kabel beim Aufwickeln kreuzen. Dadurch entsteht das Problem, dass die Einrichtungen, die die
automatische Verlegekorrektur durchführen sollen, keine In¬ formationen mehr darüber haben, welches die letzte und die vorletzte Windung beim Aufwickeln des Kabels war. Dann laßt sich die automatische Verlegekorrektur nicht mehr m der vor- gesehenen Art durchfuhren.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eme Vorrichtung zum spaltfreien Aufwickeln von Kabel auf einer Kabeltrommel bei vollautomatischer Verlege- korrektur bereitzustellen, die die Möglichkeit bieten soll, die letzte und die vorletzte Windung voneinander zu unterscheiden und damit Wickelfehler festzustellen, die bisher nicht gehandhabt werden konnten.
Zur Losung dieser Aufgabe ist das eingangs genannte Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass eine sich zeitlich verändernde Markierung auf das Kabel vor dem Aufwickeln desselben aufgebracht wird, und dass der Zustand der Markierung wenigstens der neuen und der vorhergehenden Windung detektiert wird, wobei die neue Windung von der vorhergehenden Windung zu unterscheiden ist. Bei dem erfmdungsgemaßen Verfahren wird somit eine sich zeitlich verändernde Markierung beim Aufwickeln des Kabels aufgebracht, deren Zustand detektiert wird, um die aktuell entstehende Windung von der unmittelbar vorher aufge- wickelten
Windung eindeutig unterscheiden zu können. Das Kabel kann daher auch m den Fallen mit automatischer Verlegekorrektur aufgewickelt werden, die, wie oben dargelegt, bisher nicht gehandhabt werden konnten. Durch das erfindungsgemaße Verfah- ren werden lagenweise aufgebaute Wickelpakete erzielt, wobei die Kabelwindungen dicht nebeneinander liegen. Eine Verlegekorrektur von Hand ist nicht mehr erforderlich. Vielmehr fuhrt die Kabelfuhrungseinrichtung das auflaufende Kabel die Sollposition neben der letzten Windung, und wahrend sich
das Kabel von der Sollposition entfernt, werden die erforder¬ lichen Verlegekorrekturen automatisch vorgenommen.
E e vorteilhafte Ausgestaltung des erfmdungsgemäßen Verfah- rens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung dadurch erzeugt wird, dass die Oberflache des Kabels erwärmt wird, und dass die Warmeabstrahlung des Kabels m der neuen und der vorhergehenden Windung detektiert wird. Die Kabeloberflache wird somit kurz vor dem Aufwickeln des Kabels auf die Kabel- trommel erwärmt, und die Temperatur des auflaufenden Kabels wird mit der Temperatur der benachbarten Kabelwindung vergli¬ chen, wobei die zweithöchste Temperatur bei der vorher aufgewickelten Windung festgestellt wird. Die vorher aufgewickel¬ ten Windungen haben einer quasi kontinuierlichen oder expo- nentiellen Abkuhlfunktlon entsprechend niedrigere Oberflachentemperaturen. Somit können die Windungen des Kabels nach ihrer Reihenfolge der Bewicklung unterschieden werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfmdungsgemaßen Verfah- rens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung dadurch erzeugt wird, dass die Oberflache des Kabels abgekühlt wird, und dass die Warmeabstrahlung des Kabels m der neuen und der vorhergehenden Windung detektiert wird. Eine Kaltmarkierung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Kabeloberflache beim Aufwickeln deutlich warmer ist als die Temperatur im Kabel. In einem solchen Fall konnte es sonst vorkommen, dass die Wärmeübertragung vom Innern des Kabels zu seiner Oberflache die gewünschte Unterscheidung beeinträchtigt oder unmöglich macht.
Eme weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfmdungsgemaßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Abk hlung Wasser verwendet wird, dessen Temperatur unterhalb der Raumtemperatur liegt. Wasser ist ein gefahrlos e setzbares Medi- um für diesen Zweck.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erf dungsgemaßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Abkühlung flussiger Stickstoff verwendet wird, wodurch in vorteilhafter Weise in kürzester Zeit em großer Temperaturunterschied zur Umgebung hergestellt werden kann, so dass die unterschiedli¬ chen Warmeabstrahlungen der verschiedenen Wicklungen deutlich erkennbar ist.
Eme weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfmdungsgemaßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung dadurch erzeugt wird, dass die Oberflache des Kabels mit einem Stoff ausgerüstet wird, der nach entsprechender Anregung eme zeitlich abklingende Abstrahlung aufweist, und dass die Abstrahlung des Kabels an der neuen und der vorhergehenden
Windung detektiert wird. Je nach der Art des Stoffes und seiner Anregung können die Veränderungen der Abstrahlung m einem solchen Fall auch aus größerer Entfernung detektierbar sein.
Eme weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfmdungsgemaßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass als Ausrustungs- stoff Phosphor verwendet wird, der sich mit geringer Energie anregen laßt und eme genügend starke Abstrahlung aufweist.
Eme weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfmdungsgemaßen Verfahrens ist schließlich dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung dadurch erzeugt wird, dass die Oberflache des Kabels mit einer Farbe beschichtet wird, die beim Austrocknen mit der Zeit ihre Farbe ändert, und dass die Farbe des Kabels m der neuen und der vorhergehenden Windung detektiert wird. Auch eme Farbanderung laßt sich aus größerer Entfernung de- tektieren wie auch die erwähnte Veränderung der Abstrahlung.
Zur Lösung der genannten Aufgabe ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gekennzeichnet durch eine Markie¬ rungseinrichtung, die eine sich zeitlich verändernde Markie¬ rung auf das Kabel vor dem Aufwickeln desselben aufbringt, und durch ein Detektoreinrichtung, die den Zustand der Mar¬ kierung wenigstens in der neuen und der vorhergehenden Win¬ dung detektiert, wobei die neue Windung von der vorhergehen¬ den Windung zu unterscheiden ist. Die gestellte Aufgabe kann somit mit einem fast statischen Mittel gelöst werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Heizeinrichtung, die die Oberfläche des Kabels erwärmt, und durch einen Wärmedetektor, der die Warmeabstrahlung des Kabels in der neuen und der vorhergehenden Windung detektiert. Derartige Heizeinrich¬ tungen und Wärmedetektoren sind gängige Bauteile, die mit geringen Kosten eingesetzt werden können.
Als Heizeinrichtungen sind Heizmanschetten und dergleichen denkbar. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jedoch dadurch gekennzeichnet, dass als Heizeinrichtung ein Infrarotstrahler und als Detektor ein Infrarotsensor vorgesehen sind. Diese Vorrichtung zeichnet sich in vorteilhafter Weise durch eine hohe Sicherheit und geringe Betriebskosten aus.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jedoch dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung ein beheizte Umlenkrolle aufweist, die das Kabel zu- letzt an der auf der Kabeltrommel außenliegenden Oberfläche berührt, wobei keine zusätzlichen Teile für die Beheizung des Kabels erforderlich werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vor- richtung ist gekennzeichnet durch eine Kühleinrichtung, durch
die die Oberflache des Kabels gekühlt wird, und durch eine Detektoreinrichtung, durch die die Warmeabstrahlung des Ka¬ bels in der neuen und der vorhergehenden Windung detektiert wird. Auch eme derartige Vorrichtung kann mit geringen Ko- sten verwirklicht werden und sie birgt auch em sehr geringes Sicherheitsrisiko.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erf dungsgemaßen Vor¬ richtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kuhlemnchtung eme Einrichtung umfaßt, mit deren Hilfe die Oberflache des Kabels mit kalten Gasen oder kalten Flüssigkeiten angeblasen beziehungsweise benetzt wird. Damit lassen sich m kürzester Zeit große Temperaturunterschiede erzeugen, sodass die Detek- tionsergebnisse entsprechend eindeutig sind.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfmdungsgemaßen Vor¬ richtung ist jedoch dadurch gekennzeichnet, dass die Kuhlemnchtung ein gekühlte Umlenkrolle aufweist, die das Kabel zuletzt an der auf der Kabeltrommel außenliegenden Oberflache berührt, wobei keine zusatzlichen Teile für die Beheizung des Kabels erforderlich werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfmdungsgemaßen Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Markierungsemrich- tung, mit der die Oberflache des Kabels mit einem Stoff ausgerüstet wird, der nach entsprechender Anregung eme zeitlich abklingende Abstrahlung aufweist, und durch eme Strahlungs- detektoremrichtung, mit der die Abstrahlung des Kabels m der neuen und der vorhergehenden Windung detektiert wird. Je nach der Art der Strahlung können die entsprechenden Kabelwindungen detektiert werden, ohne größere Temperaturunterschiede an der Oberflache des Kabels erzeugen zu müssen, was j e nach Umgebung Schwierigkeiten bereiten kann.
Schließlich ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfm- dungsgemaßen Vorrichtung gekennzeichnet durch eme Beschich- tungse richtung, mit der die Oberflache des Kabels mit einer Farbe beschichtet wird, die beim Austrocknen mit der Zeit lh- re Farbe ändert, und durch eine Farberkennungsemπchtung, mit der die Farbe des Kabels in der neuen und der vorherge¬ henden Windung detektiert wird. Auch derartige optische Ver¬ änderungen können auf größere Distanz sicher festgestellt werden, und das Aufbringen einer Farbe auf der Oberflache des Kabels ist mit keinem Sicherheitsπsiko behaftet.
Em Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine Seitenansicht einer teilweise geschnittenen
Kabeltrommel mit einem Kabel, einer Markierungseinrichtung und einer Detektoreinrichtung; und Figur 2 eme schematische Darstellung einer Kabeltrommel mit einem aufgewickelten Kabel m einer ersten Wik- kellage.
Figur 1 zeigt teilweise geschnittener Seitenansicht em Ausfuhrungsbeispiel der erfmdungsgemaßen Vorrichtung zum spaltenfreien Aufwickeln eines Kabels 2 auf einer Kabeltrom- mel 4. Die Kabeltrommel 4 hat eme Trommel 6 und einen
Flansch 8. Bei dem ankommenden Kabel 2 ist eme Markierungseinrichtung 10 vorgesehen, die eme Markierung auf das Kabel 2 aufbringt. Eine Detektoreinrichtung 12 detektiert den Zustand der Markierung wenigstens m der neuen Windung 2' (Figur 2) und der vorhergehenden Windung 2", wie durch das De- tektionsfenster 14 Figur 2 angedeutet ist.
Je nach der Art der Markierung kann die Markierungseinrichtung 10 eine Heizeinrichtung, eme Kuhlemrichtung, eine Em- richtung, die die Oberflache des Kabels mit einem Stoff aus-
rüstet, der nach entsprechender Anregung eme zeitlich ab¬ klingende Abstrahlung aufweist, oder eine Farb-Beschichtungs- emπchtung sein. Entsprechend ist die Detektoreinrichtung 12 auf den Markierungsstoff abgestimmt und detektiert die War- meabstrahlung der Kabelwindungen 20 2" , eine sonstige Ab¬ strahlung, beispielsweise Phosphoreszenz, oder die Farbe der Windungen 20 2".
Wenn, wie m diesem Ausfuhrungsbeispiel, die Kabeltrommel 4 ihrer Achsπchtung bewegt wird, um eme Wickellage auf der Trommel 6 zu erzeugen, sind die Markierungseinrichtung 10 und die Detektoreinrichtung 12 ortsfest über dem ankommenden Kabel 2 angeordnet. Wenn andererseits die Kabeltrommel 4 ortsfest angeordnet ist, können die Markierungseinrichtung 10 und die Detektoreinrichtung 12 mit dem ankommenden Kabel 2 mitbewegt werden.
Wenn beim Bewickeln die aktuell entstehende Kabelwindung den Trommelflansch 8 oder den anderen Trommelflansch 16 (Figur 2) erreicht, wird das Kabel m dieser flanschnahen Position gehalten, bis die Kabeltrommel ca. 320 Grad m Aufwickelπch- tung weitergedreht hat. Daran anschließend wird das auflaufende Kabel um den Abstand eines Kabeldurchmessers vom Flansch entfernt positioniert. Ab diesem Zeitpunkt wird wie- der die Aufwickelposition so geregelt, dass das auflaufende Kabel, welches, wenn die Markierungsemrichtung 10 eme Hei- zemrichtung ist, die höchste Temperatur hat, seitenrichtig neben dem zweitwarmsten Kabel zu liegen kommt. Dieser Übergang berücksichtigt die Tatsache, dass die Windung, die über die letzte Windung an dem Flansch gewickelt wird, die darunter liegende Windung abdeckt, so dass die unmittelbare Reihenfolge der beiden Windungen m diesem Augenblick nicht festgestellt beziehungsweise detektiert werden kann.