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Haspel zum kompakten Aufwickeln von Draht
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Die Erfindung betrifft einen Haspel zum kompakten Aufwickeln von Draht
in Form einer Spule mit einer nutartigen Fang vorrichtung zum selbsttätigen Auffangen
und Festhalten des voreilenden Drahtanfangs, wobei die Fangnut im Bereich des Winkels
zwischenSpulendorn und einem Spulenflansch angeordnet ist und den Spulendorn auf
seinem ganzen Umfang kreisringförmig umgibt.
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Haspel der vorgenannten Art sind in der Lage, eine große Drahtrnenge
auf kleinstem Raum zu sammeln, weil die einzelnen Drahtwindungen uberall eng aneinanderliegen
und keine unnötigen hohlräumeverbleiben. Im Gegensatz zu anderen Haspeleinrichtungen,
wie z.B. Drehkorbhaspeln, ergibt sich beim Haspeln in Spulenform das Problem, den
Drahtanfang bei der relativ hohen Zulaufgeschwindigkeit sicher zu fassen und schnell
genug an der Spule zu befestigen, damit der für ein einwandfreies Wickeln erforderliche
geringe Zug schon gleich bei den ersten Wicklungen ausgeübt werden kann und so Schlingenbildungen
vermieden werden und ein einwandfreies Wickelbild entsteht.
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Bei einer bekannten Haspelvorrichtung ist der Spulenflansch, welcher
auf der dem Spulenantrieb gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, exzentrisch zum
Spulendorn gelagert, so daß zwischen der OberflG-.che des Spulendorns und einer
im Durchmesser größeren Eindrehung des exzentrisch gelagerten Spulenflansches ein
kreisbogenförmiger, sich keilartig zuspitzender Spaltraum verbleibt, der als Fang
nut für den Drahtanfang vorgesehen ist. Um den Drahtanfang in diese Fang nut einzuführen,
ist
eine gekrümmte trichterförmige Einführvorrichtung vorgesehen, die aus dem Speicherbereich
der Spule herausgeklappt werden kann, sobald der Drahtanfang sich festgeklemmt hat.
Das Festklemmen soll dadurch geschehen, daß der Drahtanfang, geführt von der trichterförmigen
Einführvorrichtung, in die keilförmige Fang nut gelangt und sich dort verklemmt,
was voraussetzt, daß die Zulaufgeschwindigkeit des Drahtes höher ist als die Umfangsgeschwindigkeit
der Spule an dieser Stelle.
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Diese bekannte Bauart hat den wesentlichen Nachteil, daß das Einführen
und Klemmen des Drahtes häufig nicht funktioniert, was erhebliche Betriebsstörungen
zur Folge hat, da die gesamte vorgeschaltete Anlage angehalten werden muß. Derartige
Störungen werden beispielsweise dadurch verursacht, daß der Drahtanfang von der
relativ kleinen Trichteröffnung der Einführvorrichtung überhaupt nicht erfaßt wird
oder daß sich der Draht in der Fang nut nicht festklemmt, weil die Geschwindigkeitsabstimmung
zwischen Haspel und vorgeschalteter Anlage nicht exakt stimmt. Eine weitere Fehlerquelle
ist die trichterförmige Einführvorrichtung, welche dem hineinschießenden Draht eine
andere Richtung geben rnuß, wodurch dieser plötzlich abgebremst wird und dabei unkontrollierbare
Ausweichbewegungen ausführt und zur Schlingenbildung neigt. Die Hauptstörungsquelle
dürfte jedoch darin zu sehen sein, daß das Festklemmen des Drahtes in der keilförmigen
Fang nut nur möglich ist, wenn sich der Draht in seiner axialen Richtung in diese
hineindrückt. Dies setzt im Augenblick des Wickelbeginns eine Umfangsgeschwindigkeit
der Spule voraus, die niedriger ist als die Vorlaufgeschwindigkeit des Drahtes,
so daß dieser im Augenblick des Festklemmens stark abgebremst wird, was wieder die
Gefahr des seitlichen Ausweichens und der Schlingenbildung mit sich bringt. Hieran
ändert auch nichts eine unmittelbar anschließende Beschleunigung der Spule, um den
gewrinschten Gleichlauf bzw. geringen Zug zu erreichen. In jedem Fall erfordert
die bekannte Bauart eine sehr exakte Geschwindigkeitsregelung, die in
der
Praxis und bei dem rauh.enlEüttenmännischen Betrieb mit der erforderlichen Zuverlässigkeit
wohl kaum eingehalten werdenkann.
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Dies gilt insbesondere für hohe Drahtgeschwindigkeiten von über 10
Metern pro Sekunde.
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Bei einer anderen bekannten Bauart ist die Fangnut kreisringförmig
ausgebildet und umgibt den Spulendorn vollständig. Diese Fangnut besitz jedoch eine
Tiefe, die sich in axialer Richtung des Spulendorns erstreckt. Sie ist nicht keilförmig,
sondern ihre Breite entspricht dem Durchmesser des Drahtes. Dieser soll festgehalten
werden durch die auftretende FlíeEkraft, von welcher der Drahtanfang radial nach
außen gedrückt wird und damit gegen die eine Seitenfläche der axial sich erstreckenden
Fangnut. Auch bei dieser Bauart ist der Kiemmvorgang unsicher, insbesondere bei
niedrigen Geschwindigkeiten, wegen der entsprechend geringen Fliehkraft. Außerdem
muß der Drahtanfang stark geneigt zur Spulenachse eingeführt werden, damit er überhaupt
in die Tiefe der axial sich erstreckenden Fangnut gelangen kann, so daß der Draht
stark abgelenkt und dabei abgebremst werden muß. Ein weiterer Nachteil besteht darin,
daß wegen der konstanten Breite der Auffangnut nur Draht mit einem bestimmten Durchmesser
gewickelt werden kann. Außerdem besitzt die Spule bei dieser bekannten Bauart keine
Flansche, so daß sie nur eine geringe Drahtmenge in wenigen Lagen aufnehmen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Haspel der eingangs
genannten Art 2u schaffen, welcher den Drahtanfang zuverlässig erfaßt und für hohe
und niedrige Geschwindigkeiten unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile geeignet
ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Fangnut
mit ihrer Tiefe in radialer Richtung zum Spulendorn hin sich erstreckt, derart,
daß ihre, dem Spulenflansch nächstliegende Seitenfläche im wesentlichen eine Ebene
mit der Innenfläche des Spulenflansches
bildet und daß mindestens
eine Seitenfläche der Fang nut von einem axial zum Spulendorn und relativ zu diesem
verschiebbaren Spannring gebildet ist oder Spannringsegmente besitzt, womit der
Drahtanfang gegen die gegenüberliegende Seitenfläche der Fangnut andrück- und festspannbar
ist.
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Hierdurch vermeidet man zunächst alle Einfkdelprobleme, weil der tangential
zum Spulendorn zugeführte Draht aufgrund seines Eigengewichtes die Tendenz hat,
in die radial in den Spulendorn eingebrachte Fang nut hineinzufallen, wenn er in
den Bereich des Winkels zwischen Spulendorn und dem betreffenden Spulenflansch geleitet
wird.
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Letzteres läßt sich ohne zusätzlichen Aufwand mit den bei derartigen
Haspeln ohnehin erforderlichen und üblichen Führungseinrichtungen zuverlässig erreichen.
Ein weiterer besonders wesentlicher Vorteil besteht darin, daß der tangential zugeführte
Draht durch die Fangnut hindurch und ohne Richtungsänderung beliebig lang über den
Spulendorn hinaus sich bewegen kann, ohne dabei abgebremst zu werden oder gar irgendwo
anzustoßen. Man hat sogar die Möglichkeit, den zulaufenden Draht überhaupt nicht
aufzuwickeln, sondern beispielsweise hinter dem Spulendorn in kurze Stücke zu häckseln,
was eventuell dann erforderlich ist, wenn der zulaufende Draht aus irgendwelchen
Gründen unbrauchbar ist und sich deshalb ein Aufwickeln nicht lohnt. Außerdem besteht
die vorteilhafte Möglichkeit, den Draht erst dann in der Fang nut festzuhalten,
wenn die Spule mit der erforderlichen Geschwindigkeit umluft. Sollte sie die Geschwindigkeit
noch nicht erreicht haben, kann der Drahtanfang ungehindert durch die Fang nut hindurchschießen,
ohne daß die vorgeschaltete Anlage angehalten oder abgebremst werden muß. Hat die
Spule die erforderliche synchrone Geschwindigkeit erreicht, läßt sich der Draht
festspannen und der eigentliche Wickelvorgang kann beginnen. Der bis dahin über
den Spulendorn hinaus vorgeeilte Drahtanfang wird hinter dem Spulendorn abgeschnitten,
so daß er nicht mehr stören kann. Im Normalfall wird man jedoch dafür sorgen, daß
der Haspel bereits
mit der erforderlichen Geschwindigkeit umläuft,
bevor der Drahtanfang ankommt oder gar, daß ein geringer Zug auf den Draht ausgeübt
wird, so daß jegliche Schlingenbildung vermieden und ein einwandfreies Wickeln gewährleistet
ist. Selbstverständlich ist man bei einwandfreiem Draht bestrebt, den über den Spulendorn
hinausschießenden Drahtanfang so kurz wie möglich zu halten. Diese Forderung wird
ebenfalls in vorteilhafter Weise erfüllt, wenn der Haspel vor dem Eintreffen des
Drahtanfanges bereits mit der erforderlichen Geschwindigkeit umläuft und unmittelbar
nach Eintreffen des Drahtanfanges die Spannelemente in der Fang nut betätigt werden.
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Weitere Vorteile bestehen darin, daß das Fangen weder von unbestimmten
Reibungs- noch von Fliehkraftwerten abhängig ist, sondern von fest zu fassenden
Spannelementen; daß der Haspel beim Wickelbeginn nicht angehalten zu werden braucht,
um den Drahtanfang einzufädeln; daß der Drahtdurchmesser innerhalb sehr weiter Grenzen
frei wählbar ist; daß alle Werkstoffemit dem erfindungsgemäßen Haspel gewickelt
werden können, und zwar in sehr vielen Lagen übereinander, weil große Flanschdurchmesser
vorgesehen werden können.
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Außerdem lassen sich sehr hohe Wickelgeschwindigkeitenerzielen und
die Synchronisationsschwierigkeiten, die bei den bekannten Bauarten, insbesondere
im Augenblick des Einfadelns auftreten, bestehen nicht.
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Eine Richtungsanderung des Drahtes beim Einführen in die Fangnut wird
ebenfalls vermieden, so daß auch die hieraus resultierenden Störungen nicht auftreten.
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Wenn auch vorgesehen ist. und bevorzugt wird, die Fang nut im Bereich
des Winkels zwischen Spulendorn und einem Spulenflansch anzuordnen, so ist es grundsatzlich
doch auch möglich, die Fang nut an eine andere Stelle des Spulenderns vorzusehen.
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Empfehlenswert ist es, den Spannring bzw. die Spannringsegmente pneumatisch
oder elektromagnetisch anzutreiben. Eine solche Betätigungseinrichtung ist besonders
schnell und ermöglicht so sehr kurze
über den Spulendorn hinausschießende
Anfangsabschnitte. Diese stellen keinen nennenswerten Verlust dar, sondern können
entweder sofort wieder eingeschmolzen werden oder dienen als erwünschte Probe stücke.
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Es ist ratsam, die Fangvorrichtung in an sich bekannter Weise an dem
dem Haspelantrieb abgekehrten Endabschnitt des Spulendorns anzuordnen. Hieraus ergeben
sich konstruktive Vorteile, insbesondere mehr Platz für die Fangvorrichtung und
ihre Betätigungseinrichtungen.
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Besonderes vorteilhaft ist es, wenn der in der Nähe der Fangvorrichtung
angeordnete Spulenflansch, vorzugsweise im Bereich seines Randes, ein oder mehrere
auf dem Umfang verteilt angeordnete Messer besitzt, denen mindestens ein ortsfestes
Gegenmesser zugeordnet ist.
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Bei einer solchen Ausführungsform wird der über den Spulendorn hinausragende
Anfangsabschnitt des Drahtes abgeschnitten, so daß er nicht mehr stören kann. Da
es möglich ist, die Messer radial nach innen zum Spulendorn hin anzuordnen, kann
der Drahtanfangsabschnitt der Spule sehr kurz gehalten werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der mit einem oder mehreren
Messern besetzte Spulenflansch eine vom Spulendorn weg nach außen geneigte Innenfläche
besitzen. Dabei kann im Bereich der nach außen geneigten Innenfläche des messerbesetzten
Spulenflansches eine Andrückrolle für den Draht vorgesehen sein. Diese Andrückrolle
läßt sich so ausbilden, daß sie aus dem Speicherbereich der Spule herausgeschwenkt
werden kann. Die vorerwähnte Ausführungsform vermeidet vorstehende, in den Speicherbereich
hineinragende Messer und ermöglicht trotzdem ein zuverlässiges Abschneiden des überhängenden
Drahtanfangs.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung besitzen die
Spulenflansche auf ihrem Umfang verteilt an sich bekannte radial verlaufende Schlitze
zum Binden des aufgespulten Drahtes, und in
den Schlitzen des Spulenflansches
mit der geneigten Innenfläche sind radial sich erstreckende Stützhebel angeordnet,
welche in eine senkrechte und in eine entsprechend der Flanschinnenfläche geneigte
Stellung zum Spulendorn einstellbar sind. Bei dieser Ausführungsform läßt sich bei
Wickelbeginn der Drahtanfang zuverlässig den Messern zuführen, bei geneigter Stellung
der Stützhebel zum Spulendorn. Ist der Drahtanfang. abgeschnitten, bewegt man die
Stützhebel in ihre Position senkrecht zum Spulendorn, so daß beide Stirnflächen
des gewickelten Drahtpaketes senkrecht zur Wickelachse sich erstrecken.
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Ebenfalls sehrvorteilhaft ist es, wenn die Messer des Spulenflansches
zusammen mit dem oder den ortsfesten Gegenmessern als Häckselschere verwendbar sind.
Man spart dann jede weitere Schereneinrichtung im Bereich des erfindungsgemäßen
Haspels, was ein bedeutender wirtschaftlicher Vorteil ist. Demgegenüber ist es auch
möglich, auf die Messer am Spulenflansch zu verzichten und statt dessen auf der
dem Drahtzulauf abgekehrten Seite des Spulendorns im Bereich der Fang nut eine gesonderte
bekannte Schneidvorrichtung vorzusehen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele
veranschaulicht. Es zeigen: Figur l einen erfindungsgemäßen Haspel in der Vorderansicht
teilweise im Schnitt; Figur 2 den Haspel gemäß Figur 1 in der Draufsicht und teilweise
im Schnitt; Figur 3 einen Schnitt nach der Linie IIT-IZI der Figur 2 Figur 4 Fangvorrichtung
und Betätigung selemente einer zweiten Ausführungsform im Querschnitt, Figur 5 Fangvorrichtung
und Betätigungselemente einer dritten Ausführungsform im Querschnitt.
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In Figur 1 ist mit 1 ein Fundament bezeichnet, auf dem ein Motor 2
steht, der über eine Kupplung 3 ein Getriebe 4 antreibt, welches ebenfalls auf dem
Fundament 1 angeordnet ist. Das Getriebe 4 dient gleichzeitig als Ständer und Lager
für die allgemein mit 5 bezeichnete Spule des Haspels. Die Spule 5 besteht aus zwei
Spulenflanschen 6 und 7 sowie aus einem Spulendorn 8, auf den Draht 9 aufgewickelt
ist0 Die Spule 5 wird auf der dem Antrieb 2,3 und 4 abgekehrten Seite von einem
Lagerständer 10 gehalten, der auf einer gesonderten Führungsbahn 11 angetrieben
von einem Arbeitszylinder 12 in Richtung der Drehachse des Spulendorns 8 axial verschiebbar
ist.
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Der antriebsseitige Spulenflansch 6 ist fest mit dem Spulendorn 8
verbunden. Letzterer besitzt auf seinem Umfang einzelne Segmente Sa, die mit Hilfe
von ICeilstücken 13 in radialer Richtung gespreizt oder zusammengefahren werden
können. Hierzu werden die Keilstücke 13 durch eine nicht dargestellte Einrichtung
in axialer Richtung verschoben, was jedoch bekannt ist.
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Der Lagerständer 10 besitzt einen Lagerbolzen 14, welcher mit seinem
vorderen Lagerzapfen 14a den Spulendorn 8 auf der dem Antrieb 2, 3 und 4 abgekehrten
Seite hält. Eine stirnseitige Verzahnung 8b uberträgt das Drehmoment des Antriebs
2,3 und 4 auf einen Spulendornflansch 8c, der auf dem Lagerbolzen 14 gelagert ist.
Der Spulendornflansch 8c ist mittels Schrauben drehfest mit einer Zylinderbüchse
16 und einem Stirndeckel 15 sowie mit dem Spulenflansch 7 verbunden und drehbar
auf dem Lagerbolzen 14 gelagert.
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Zum Abnehmen des Drahtbundes 9 wird der Lagerständer 10 axial verschoben
und mit ihm alle auf dem Lagerbolzen gelagerten Teile bis einschließlich des Spulendornflansches
8c, der dabei außer Eingriff kommt mit der Verzahnung Sb des Spulendorns 8. Von
dem dann fliegend gelagerten Spulendorn 8 kann der Drahtbund 9 bequem abgenommen
werden.
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Der Lagerbolzen 14 ist druckmitteldicht umschlossen von einem axial
verschiebbaren Ringkolben 17. Somit entstehen zwischen dem Lagerbolzen 14 und der
Zylinderbüchse 16 zwei kreisringförmige Druckräume 18 und 19, welche über Leitungen
20 und 21 mit Druckmittel, beispielsweise Druckluft, beaufschlagbar bzw. entlastbar
sind.
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Mit Hilfe der Druckluft kann der Kolben 17 in Figur 1 nach links bewegt
werden, wobei er einen Spannring 22 ebenfalls nach links bewegt, der über Schrauben
23 mit den Kolben 17 verbunden ist. Befindet sich der Spannring 22 in seiner rechten
Endlage, so bildet seine dem Spulendorn 8 zugekehrte kreisringförmige Spannfläche
im wesentlichen eine Ebene mit der Innenlache des Spulenflansches 7.
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Zusammen mit dem Randbereich der Stirnfläche des Spulendorns 8 und
der Außenfläche der Zylinderbüchse 16 wird eine Fang nut 24 gebildet, die radial
zum Spulendorn 8 sich erstreckt, und diesen kreisringförmig umschließt. In Figur
1 befindet sich ein Drahtabschnitt 9 in der Fangnut 24, der von dem Spannring 22
festgehalten wird, welcher seinerseits vom unter Druckmitteldruck im Raum 18 stehenden
Kolben 17 seine Anpreßkraft erhält. Der Drahtabschnitt 9 ist damit in der Nut 24
fest eingespannt.
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In Figur 2 ist erkennbar, daß der Draht 9 von einer im wesentlichen
bekannten und bei derartigen Haspeln iiblichen mit 25 bezeichneten Führungsvorrichtung
in den Winkel zwischen Spulenflansch 7 und Spulendorn 8 geleitet wird und damit
in die Fang nut 24 gelangt. Der voreilende Drahtanfang wird von einer Andrückrolle
26 gegen die Innenfläche 27 des Spulenflansches 7 gedrückt, die geneigt zum Spulendorn
8 ausgebildet ist. Damit kommt der Draht 9 in den Bereich von Messern 28, die auf
dem äußeren Umfang des Flansches 7 angeordnet sind. Sie arbeiten zusammen mit-einem
ortsfesten Messer 29, so daß der Draht 9 abgeschnitten wird. Die Andrückrolle 26
läßt sich
mit Hilfe eines Arbeitszylinders 30 in die strichpunktiert
dargestellte Position außerhalb des Speicherbereiches der Spule 5 zurückschwenken,
wo sie nach dem Abschneiden des voreilenden Drahtanfanges bis zum Ende des Wickelvorganges
bleibt.
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Damit trotz der geneigten Innenfläche 27 des Flansches 7 ein Drahtbund
entsteht, der auf beiden Seiten senkrecht zur Wickelachse sich erstreckende Stirnflächen
besitzt, sind Stützhebel 31 vorgesehen, welche nach dem Abschneiden des Drahtanfanges
in die strichpunktiert dargestellte Betriebsstellung geschwenkt werden. Dies geschieht
mit Hilfe des Arbeitszylinders 32, welcher in Figur 3 zu erkennen ist.
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Der Zylinder 32 ist am Spulenflansch 7 befestigt und dreht einen Stellring
33, welcher über schräg angeordnete Langlöcher 34 und darin geführte Gleitstücke
35 die Hebel 31 verstellt.
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In Figur 3 sind im übrigen auch die insgesamt vier Messer 28 zu erkennen
sowie das ortsfeste Messer 29, wobei das Abschneiden des voreilenden Drahtanfangs
deutlich zu erkennen ist. Auch die Funktion der Andrückrolle 26 wird deutlich. Ferner
ist in Figur 3 zu erkennen, daß die Führungsvorrichtung 25 den Draht 9 in allen
Richtungen führen kann. Dies geschieht durch Führungsrollen 25a und eine Führungsrinne
25b. Letztere dient nur zum Führen des Drahtanfangs beim Wickelbeginn und wird dann
in die strichpunktiert gezeichnete Ruhestellung nach unten geklappt, sobald der
Drahtanfang festgespannt ist. Schließlich sind in Figur 3 noch die mit 36 bezeichneten
radialen Schlitze zu erkennen, die im Flansch 7 angeordnet sind und zum Binden des
fertigen Drahtbundes dienen, bevor dieser vom Spulendorn 8 abgeschoben wird.
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Das Abschieben des Drahtes vom Spulendorn 8 ist möglich, nachdem der
Lagerständer 10 durch entsprechendes Betätigen des Arbeitszylinders 12 vom Spulendorn
8 weggefahren wird, wobei auch der Lagerbolzen 14, der Flansch 7 und die Fangvorrichtung
zur Seite gefahren sind.
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In den Figuren 4 und 5 sind vergleichbare Teile mit denselben Bezugszahlen
bezeichnet lae in den Figuren 1 bis 3.
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Die Ausführungsform gemäß Figur 4 unterscheidet sich im wesentlichen
von der Ausführungsform gemäß Figur 1 bis 3 dadurch, daß der Spannring 22 auf der
dem Spulendorn 8 zugekehrten Seite die Fangnut 24 '-egrenzt und daß der Spannring
22 von einem Arbeitszylinder 37 über eine Schubstange 38 betätigt wird, die im Innern
des Lagerbolzens 14 angeordnet ist. Über Druckelemente 39 und ein Axiallager 40
wird die Zugkraft des Zylinders 37 auf den Spannring 22 übertragen. Zum Lösen der
Klemmung dienen Druckfedern 41, die auf dem Umfang verteilt angeordnet sind.
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Bei der Ausführungsform gemäß Figur 5 wird der Spannring 22 mit Hilfe
von Hebeln 42 in die Nut 24 hineingeschoben, und zwar wiederum über Axiallager 40
sowie über einen Gewindering 43, der auf einer Gewindebüchse 44 des Lagerständers
10 aufgeschraubt ist. Ein Arbeitszylinder 45 kann den Gewindering 43 drehen, der
sich damit axial verschiebt und den Spannvorgang durchführt.
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Außer den vorbeschriebenen Ausführungsformen sind noch zahlreiche
andere Konstruktionen denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Prinzip Gebrauch machen.
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L e e r s e i t e