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Vorrichtung zum kontinuierlichen Umspritzen eines elektrischen Leiters
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Umspritzen
eines elektrischen Leiters mit einem Isolierstoffüberzug, bestehend aus einer Spritzmaschine,
einer Einrichtung zum Messen der Dicke des Überzuges oder einer davon abhängenden
Betriebsgröße des umspritzten Leiters, einer Vorratstrommel für den blanken Leiter,
einem dieser nachgeschalteten Bremsspill, einer Aufwickeltrommel für den umspritzten
Leiter, einem dieser vorgeschalteten Abzugsspill, einer Einrichtung zur Regelung
des Zuges im Leiter zwischen den Spillen durch Beeinflussung des Drehmoments mindestens
eines Spillantriebes und einer Einrichtung zur Regelung der Dicke des Überzuges
oder der davon abhängenden Betriebsgröße durch Beeinflussen der Drehzahl mindestens
eines Spillantriebes und damit der Durchlaufgeschwindigkeit des Leiters durch die
Spritzmaschine.
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Es sind der Ummantelung von Kabelkernen dienende Extruderstraßen
bekannt, in welchen ein Kabelkern, z. B. ein elektrischer Leiter, einer Spritzmaschine
zugeführt wird, indem man die Bremsung oder den Antrieb einer Ablaufvorrichtung,
wie z. B. einer Trommel, steuert (Bremsung z. B. nach der USA.-Patentschrift 2 472
548, Antrieb z. B. nach der deutschen Patentschrift 724251). Die Steuerung erfolgt
dabei in Abhängigkeit von der Bewegung einer Rolle, um welche der Leiter herumgeführt
ist und welche zwischen der Ablaufvorrichtung und dem Spill liegt, welcher die Geschwindigkeit
bestimmt, mit welcher der Leiter die Spritzmaschine durchläuft (Abzugsvorrichtung).
Der Spill wird durch elektrische oder mechanische Mittel angetrieben, welche mit
den Antriebsmitteln der Spritzmaschine verbunden sind.
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Die Spritzgeschwindigkeit wird in einer solchen Anlage dauernd und
automatisch durch ein Servosystem eingestellt. Dieses wird durch eine Vorrichtung
betätigt, die optisch den Durchmesser des auf den Kern aufgespritzten Mantels beim
Austritt aus der Spritzmaschine mißt, und ferner betätigt durch eine Vorrichtung,
welche dauernd die Kapazität einer Einheitslänge des ummantelten Leiters mißt, nachdem
er eine Reihe von in der Temperatur abgestuften Kühltrögen durchlaufen hat.
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Ein zweiter Spill zieht den ummantelten Leiter durch die Kühltröge,
und zwar mit einer Geschwindigkeit, welche durch die Bewegung einer weiteren Rolle
bestimmt ist, um welche der ummantelte Leiter während seines Durchganges durch die
Kühlanordnung herumgeführt ist. Der ummantelte Leiter wird schließlich über einen
dritten Spill, über wel-
chen der Leiter läuft, auf eine Trommel aufgewickelt, deren
Drehzahl vom dritten Spill bestimmt wird.
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Eine Extruderstraße der oben beschriebenen Art ist notwendigerweise
sehr lang, und der Abstand zwischen den Spillen liegt oft in der Größenanordnung
von 90 bis 120 m. Die Rollen, welche die Geschwindigkeit der Abgabetrommel, des
zweiten Spills und der Aufnahmetrommel steuern, haben einen Mindestdurchmesser von
etwa 90 cm und daher eine beträchtliche Trägheit. Irgendeine momentane inderung
des Zuges zwischen den beiden Winden bewirkt auch dann, wenn diese Änderung relativ
klein ist, eine momentane Änderung der Geschwindigkeit, mit welcher der Leiter den
Extruder durchläuft. Dies führt unmittelbar zu einer Änderung des Durchmessers.
Dies bewirkt wiederum, daß das automatische Servosystem in dem Bestreben anspricht,
die Durchmesseränderung zu korrigieren, die in der Praxis durchaus örtlich begrenzt
sein kann. Weiter muß in den Antriebsgetrieben für die Spille ein gewisses Spiel
vorhanden sein, so daß der Zug zwischen den beiden Spillen in einem gewissen Ausmaß
durch Änderungen des Zuges des des ersten Spills zugeführten Leiters oder durch
Änderungen des Zuges des
von dem zweiten Spill abgezogenen ummantelten
Leiters beeinflußt wird. Obwohl das Dreispillsystem im stationären Zustand im Leiter
eine genau konstante Zugspannung liefert, muß eine Zugänderung eintreten, wenn sich
ein Spill dreht, bevor es auf die Drehzahl der von ihm gesteuerten Einheit-eingreifen
kann. Dies führt zu einer momentanen Änderung des Zuges im Leiter zwischen den beiden
Spillen, und infolgedessen kann die momentane Geschwindigkeit des Leiters am Spitzkopf
durch die Bewegung jedes der drei Spille beeinflußt werden, welche die Drehzahl
der drei ihnen zugeordneten Einheiten (d. h. die Abgabetrommel, die Abzugsvorrichtung
g und die Aufwickeltrommel) steuern.
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In Verbindung mit dem Umpressen von Bleikabeln kennt man Durchgangsregelungen
(britische Patentschrift 627 799). Hier wird mittels des Durchhangs des Kabels zwischen
der Presse und der Aufwickeltrommel vor allem eine Anpassung des Verhaltens der
Aufwickeltrommel an die unterschiedliche Abgabegeschwindigkeit der Kabelpresse bewirkt.
Die in der Anlage auftretenden und auszugleichenden und auf die Kabelbewegung und
den Hüllendurchmesser einwirkenden Stöße sind nicht berücksichtigt. Die Photozellensteuerung
erfordert überdies eine sehr pflegliche Behandlung, die bei verhältnismäßig schweren
Kabelmaschinen schwierig ist und bei der optischen Erfassung der nur sehr dünnen
umspritzten Leitungen weitere meßtechnische Schwierigkeiten mit sich bringt.
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Es ist ferner ein Verfahren zum fortlaufenden Umpressen von elektrischen
Leitern oder Kabeln bekannt, bei dem für die Drehzahlregelung der Auf-und Abwickeltrommeln
Tänzerwalzen empfohlen werden (deutsche Auslegeschrift 1 119 360), wobei jedoch
kein Ausgleich der mit jeder Tänzerwalze unerwünschterweise verbundenen Masse vorgesehen
ist.
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Ferner kennt man Kabelaufwickelvorrichtungen mit einer Drehmomentregelung
über das Haspelgetriebe (deutsche Auslegeschrift 1002856). Diese Drehmomentregelung
ist jedoch für eine feinfühlige Regelung nicht geeignet, vielmehr beeinflussen die
Stöße der Trommelmassen den Drahtzug ungehindert.
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Bei einer neueren Extruderstraße zur Leiterisolierung ist beiderseits
der Spritzmaschine je ein Spill vorgesehen, doch besteht kein Durchhang des Kabelkerns
zwischen den Spillen und den Trommeln, so daß eine Beeinflussung der Regelung der
Zugspannung des Kabelkerns in der Strangpresse durch die Kabeltrommel möglich ist
(deutsche Auslegeschrift 1 040 098).
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Bei der Strangpreßvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung soll
die hochempfindliche Regelung des die Presse mit gelegentlichen Schwankungen der
Geschwindigkeit durchlaufenden Kabelkerns auf konstanten Zug nicht mehr durch das
Störverhalten der Ab- und Aufwickeleinrichtungen beeinflußt werden.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Leiter sowohl
zwischen der Vorratstrommel und dem Bremsspill auf der einen Seite der Strangpresse
als auch zwischen dem Abzugsspill und der Aufwickeltrommel auf der anderen Seite
der Strangpresse frei durchhängt und daß den Leiter nicht wesentlich belastende
Einrichtungen zum Abtasten des Durchhangs vorgesehen werden, die eine Regelung des
Durchhangs durch Beeinflussen des zugehörigen Haspelantriebes bewirken.
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Bei einer Strangpreßstraße, die gemäß der Erfindung aufgebaut ist,
wird die Kraft im Leiter beim Durchlaufen der Strangpresse zwischen den beiden Spillen
praktisch konstant gehalten, und zwar mit bedeutend größerer - Genauigkeit, als
dies mit, den bisher üblichen Steuersystemen möglich war. Somit läßt sich der Durchmesser
des Dielektrikums und daher auch die Kapazität bei der Herstellung eines isolierten
Leiters bedeutend genauer steuern, so daß dieser gleichförmigere tÇbertragungseigenschaften
aufweist.
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Nachstehend wird nun ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
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Die F i g. 1 zeigt die Einrichtung, zum Abtasten und Regeln des Durchhangs
eines Kabelkerns, z. B. eines elektrischen Leiters, zwischen der Abgabe- und Aufnahmetrommel
und den diesen Trommeln zugeordneten Spillen; und F i g. 2 zeigt in schematischer
Form die allgemeine Anordnung einer Extruderstraße, in welcher Steuermittel gemäß
F i g. 1 zur Verwendung gelangen.
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In der F i g. 1 weist jedes Steuermittel einen Ständer 1 auf, welcher
eine Platte 2 trä,gt, die sich um die Achse des Ständers drehen kann. Auf der Platte
2 sind eine Induktionsspule3 und ein gabelförmiges Organ 4 starr befestigt. Im Organ
4 ist ein Arm 5 auf einer Welle 6 drehbar gelagert, welche ihrerseits in den Schenkeln
des Organs 4 gelagert ist. Ein zweites gabelförmiges Organ 7, welches mit Hilfe
eines Stiftes 8 auf dem Arm 5 drehbar gelagert ist, trägt einen ferromagnetischen
Kern 9, welcher in die Spule 3 eintaucht, so daß diese eine mit der Lage des Kerns
in der Spule sich ändernde Impedanz aufweist.
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Ein einstellbares Gegengewicht 10 ist auf den Arm 5 aufgeschoben und
dient zum Ausgleich eines dritten gabelförmigen Organs 13 und eines rohrförmigen
Teils 16, die am freien Ende des Armes 5 befestigt sind. Teil 16 ist mit Hilfe von
zwei Stiften 14 und 15 im Organ 13 drehbar gelagert. Durch den rohrförmigen Teil
16, der erweiterte Enden aufweist, ist der Leiterl7 hindurchgeführt, und zwar für
eines der Steuermittel auf seinem Weg von der Abgabetrommel zum ersten Spill und
für das andere Steuermittel auf seinem Weg zwischen dem zweiten Spill und der Aufnahmetrommel.
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Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel können die erste und die zweite
Abgabevorrichtung durch die Abgabetrommel und das zweite Spill und die erste und
die zweite Aufnahmevorrichtung durch das erste Spill und die Aufnahmetrommel gebildet
sein, wie dies in F i g. 2 abgebildet ist.
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F i g. 2 zeigt die allgemeine Anordnung des rohrförmigen Teils eines
jeden Steuermittels bezüglich der besonderen Trommel und des Spills, denen das Steuermittel
zugeordnet ist. Der rohrförmige Teil eines der Steuermittel ist mit 18 bezeichnet
und an der tiefsten Stelle der Kettenlinie angeordnet, welche der Leiter bei seinem
Durchgang zwischen der Abgabetrommei 19 und dem ersten Spill 20 bildet. Der rohrförmige
Teil des anderen Steuermittels ist mit 21 bezeichnet und ebenfalls an der tiefsten
Stelle der Kettenlinie angeordnet, die durch den Leiter bei seinem Durchgang zwischen
dem zweiten Spill 22 und der Aufnahmetrommel 23 gebildet wird. Die Antriebsmotoren
für die Abgabe- und Aufnahmetrommel und für das erste und zweite Spill sind mit
24, 25, 26 bzw. 27 bezeichnet. Die Blöcke 28 und 29 stellen
an
sich bekannte elektrische Mittel dar, die auf die Impedanzänderungen ansprechen,
die in den entsprechenden Steuermitteln in der nachstehend beschriebenen Weise erzeugt
werden und ihrerseits dazu dienen, die Geschwindigkeit der Trommeln zu steuern,
denen die entsprechenden Steuermittel zugeordnet sind. Die Spritzmaschine 30 und
gegebenenfalls die Kühlanordnung 31 liegen zwischen den Spillen 20 und 22.
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Während der Fortbewegung des Leiters in der durch den Pfeil angegebenen
Richtung zwischen der Abgabetrommel und dem ersten Spill einerseits und dem zweiten
Spill und der Aufnahmetrommel andererseits bewirkt eine vertikale Bewegung der entsprechenden
Leiter-Kettenlinien in der einen oder anderen der beiden durch den Pfeil B in der
F i g. 1 angegebenen Richtung, daß sich der Arm 5 jedes Steuermittels um die Welle
6 dreht. Infolge dieser Drehbewegung wird der ferromagnetische Kern 9 des Steuermittels
innerhalb der entsprechenden Spule 3 verschoben, so daß sich die Impedanz dieser
Spule ändert. Diese Impedanzänderung wird durch die bereits erwähnten und an sich
bekannten auf Impedanzänderung ansprechenden Mittel verwendet, um die Drehzahl des
Antriebsmotors der Trommel zu ändern, der das betrachtete Steuermittel zugeordnet
ist.
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Unter erneuter Bezugnahme auf die F i g. 2 ist zu sagen, daß das
Spill 20 mit der notwendigen Drehzahl angetrieben wird, um die gewünschte Kapazität
und den gewünschten Durchmesser des ummantelten Kabelkerns zu erzeugen, wobei diese
Drehzahl durch automatische Steuervorgänge, die auf der dauernden Messung des Durchmessers
und der Kapazität beruhen eingestellt wird. Das zweite Spill 22 wird dann mit der
notwendigen Drehzahl angetrieben, um den erzeugten Kabelkern abzuführen, und damit
die Zugkraft auf den Kabelkern zwischen den beiden Spillen konstant bleibt, wird
das zweite Spill durch eine Vorrichtung mit konstantem Drehmoment 27 angetrieben.
Es zeigt sich in der Praxis, daß bei einem Leiter von ungefähr 4 mm Durchmesser,
welcher mit einem Dielektrikum bis auf einen Durchmesser von ungefähr 15,7 mm isoliert
ist, die Kraft im isolierten Leiter zwischen dem zweiten Spill und der Aufnahmetrommel
bei einer normalen Kraft von etwa 4,5 kg um weniger als ungefähr 450 g schwankt.
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Dank dieser kleinen Änderung ist es möglich, im Betrieb eine Kraft
von ungefähr 34 kg zwischen den beiden Spillen aufrechtzuerhalten, deren Schwankungen
auf ungefähr 450 g beschränkt sind.