DE10023448A1 - Kabelwickelvorrichtung - Google Patents

Abstract

Kabel- und/oder Seilwickelvorrichtung zum lagerichtigen Auftrommeln von einlaufenden Kabeln und/oder Seilen (12) mit einer durch eine Antriebseinrichtung sich um ihre Längsachse verdrehbaren Trommel (10), auf der das Kabel und/oder Seil lagenweise nebeneinander Platz findet, wobei eine Verschwenkeinrichtung für die Trommel (10) um eine zur Kabeleinlaufrichtung und zur Längsachse im wesentlichen jeweils rechtwinklige Achse und eine Meßeinrichtung zur Erfassung der momentanen Kabeleinlaufrichtung vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kabelwickelvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Häufig müssen Kabel oder Seile, insbesondere solche mit von Anwendung zu Anwendung unterschiedlichen Durchmessern auf ein und derselben Kabelwickelvorrichtung aufgerollt werden. Teilweise muß sogar Kabel mit sich fabrikations­ bedingt änderndem Durchmesser, wie es insbesondere beim Einsatz als Kamerakabel anzutreffen ist, aufgetrommelt werden. Diese Kabel und Seile müssen stets lagerichtig aufgewickelt werden, denn es soll vermieden werden, daß quer übereinander verlaufende Lagen beim chaotischen Auf­ wickeln beim Überkreuzen kleine Biegeradien erzeugen, die das Kabel punktuell zu sehr beanspruchen, was schon kurz­ fristig zur Zerstörung des Kabel führen kann.

Vielmehr soll lagengerecht aufgetrommelt werden, das heißt, daß das Kabel eng aneinanderliegend in geordneten und unterscheidbaren Lagen aufgewickelt werden.

Hierzu wird bei bisher bekannten Wickelvorrichtungen eine Zwangsführung mit einem vor der Trommel auf einer Kreuz­ spindel bewegten Reiter, auf dem Führungsrollen angeord­ net sind, verwandt. Diese Vorrichtung ist konstruktiv aufwendig und im Betrieb nur mit großem Aufwand veränder­ bar insbesondere wenn auf ein und derselben Trommel ver­ schiedene Kabeldurchmesser aufgetrommelt werden sollen. Zur Zeit müssen jeweils Kreuzspindeln und Zahnräder eines Zahnriementriebs ausgetauscht werden, um die Zwangsfüh­ rung an die verschiedenen Durchmesser anzupassen.

Es ist zwar vorgeschlagen worden, mit einer jeweils auf dem Kabel angeordneten Andruckrolle oder mit einer auf der ganzen Lage aufliegenden Andruckwelle für eine lagen­ gerechte Wicklung zu sorgen, jedoch ergeben sich insbe­ sondere Probleme wegen der meist den zulässigen Biegera­ dius unterschreitenden Eigenschaften der Andruckrolle und der am Beginn einer neuen Lage mangelhaften Wirkung einer Andruckwelle, die einem Querversatz des Kabels praktisch keine Kraft entgegensetzt und evtl. zur Kabelseilquet­ schung führt. Auch seitlich nur auf die letzte Lage wir­ kende Gegenhalter haben sich aufgrund der teilweise hohen mechanischen Einwirkung auf nur kleine Kabelbereiche als unvorteilhaft erwiesen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die meß­ technischen Probleme beim Erfassen des Kabeldurchmessers sowie die apparativen Probleme beim lagerichtigen Auf­ trommeln des Kabels auf kostengünstige und zuverlässige Weise zu lösen.

Dabei muß für eine mechanisch robuste Lösung gesorgt wer­ den, da insbesondere beim Einsatz von Kamerakabeln z. B. im Meer oder in Kanalisationen ständig Sand und Schmutz­ partikel mit dem Kabel heraufgefördert werden, die an Führungsrollen abgestreift werden und bei der bisherigen Lösung zum Beispiel auf die Kreuzspindel fallen und dort den Verschleiß stark fördern. Gleichzeitig soll das Kabel nicht um kleine Rollen umgelenkt werden, die den von Ka­ belherstellern zugelassenen Biegeradius unterschreiten.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Hauptanspruches. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung wieder.

Ausgangspunkt sind Kabeltrommeln, bei denen das einlau­ fende Kabel zuerst über eine Umlenkrolle zur Umlenkung der Zugrichtung geführt wird.

So wird vorgeschlagen, daß die Kabeltrommel zusammen mit ihrem Antrieb in einer um eine vertikale Achse drehbaren Aufhängung ruht. Eine Meßeinrichtung zur Bestimmung des Momentanwinkels des einlaufenden Kabels zur Trommelachse steuert einen Verdrehantrieb für die Aufhängung, um si­ cherzustellen, daß stets eine optimale Stellung der Trom­ mel zum einlaufenden Kabel besteht, das heißt, der Ein­ laufwinkel optimal in Abhängigkeit vom Ablenkwinkel ge­ wählt ist.

Damit erfolgt die Führung ohne mechanische Krafteinwir­ kung auf das Kabel, abgesehen von dem Bereich, in dem einmalig kurzzeitig geringfügiger seitlicher Druck - der zudem ohne wesentliche Biegebespruchung erfolgt - an den jeweils auf der Trommeloberfläche sich am bereits aufge­ trommelten Kabel neu anlegenden Abschnitt aufgebracht wird. Die Lebensdauer des Kabels wird daher im Vergleich zu allen bestehenden, auf das Kabel im Sinne einer Zwangsführung wesentlich stärker einwirkenden Vorrichtun­ gen erheblich erhöht.

Weiter ist die Vorrichtung unabhängig vom Kabeldurchmes­ ser, so daß der Wechsel des Kabeldurchmessers entweder durch Einsatz eines neuen Kabels oder auch durch Einsatz eines Kabels dessen Durchmesser über die Länge hin wech­ selt, beispielsweise bei dem Kabel abzweigen, möglich ist.

Die Meßeinrichtung zur Bestimmung des Momentanwinkels läßt sich nun auf verschiedene Weise realisieren. Ange­ nommen, daß die vertikale Achse, um die die Trommel ver­ drehbar ist, mittig durch die Trommel, die quer zu dieser Achse angeordnet ist, verläuft, wird vorgeschlagen, die­ sen Punkt zum Bezugspunkt zu nehmen und einen Winkel nach rechts und nach links zu definieren, in Richtung dessen sich jeweils der Bezugspunkt zu einer Umlenkrolle (die zur Kabelumlenkung und zur Längenmessung dient) defi­ niert.

Während diese (mit genügend großem Radius versehene) Um­ lenkrolle nicht mit der Verdrehung der Trommel ver­ schwenkt wird, ist die Meßeinrichtung gleichzeitig mit der Trommel verschwenkbar. In einem einfachsten Fall kön­ nen dies zwei Abtastarme sein, die mit jeweils einer Ka­ bellage erfassenden Gleitführung an ihrem Ende versehen sind, es können jedoch auch optische Mittel, beispiels­ weise LED-Sensoren oder sogar CCD-, bilderfassende Mittel zur Erfassung der momentanen Lage des Kabels eingesetzt werden.

Der Vorteil, die Meßeinrichtung am drehbaren Teil der An­ lage zu montieren, ist, daß zwischen Umlenkrolle und Ka­ beltrommel Spiel sein darf, daß weiter während des Be­ triebes der Ausleger geschwenkt werden darf (±15°), daß die Stellung des Auslegers nicht selektiert werden muß, und daß der Drehwinkel der Kabeltrommel nicht separat er­ faßt zu werden braucht. Es reicht die Kenntnis über den Einlaufwinkel des Kabels relativ zur Trommel aus, um eine Aussage über den Wickelverlauf machen zu können. Je nach erfaßten Einlaufwinkel kann der Verdrehwinkel der Trommel zur Kabellage kleiner oder größer gewählt werden. Um eine genaue Meßerfassung der Kabellage zu bewirken, müssen we­ nigstens zwei Abtastfühler oder zwei erfaßte Orte in ei­ nem flächigen Bild, beispielsweise einem Videobild vor­ liegen, die möglichst weit auseinanderliegen sollten, um die Fehler zu minimieren.

Eine zusätzliche Erfassung des Höhenwinkels, das heißt die Kenntnis, welche Lage aufgewickelt wird, ist nicht notwendig, um eine Kontrolle über das Wickelbild zu er­ halten. Durch Erfassen der Winkeländerung im Bereich des Maximalwinkels wird der Beginn einer neuen Lage zweifels­ frei feststellbar sein. Etwa eine halbe Umdrehung nach Beginn des Wickelns einer neuen Lage wird der Verdrehan­ trieb die Trommel derart verschwenken, daß nunmehr in an­ derer Richtung das aufgewickelte Kabel neben Windungen derselben Lage zu liegen kommt. Während des Beginns einer neuen Lage kann diese Verdrehung der Trommel recht schnell ggf. auch unter mehrmaliger Trommelwinkeländerung erfolgen, um sicherzustellen, daß nicht am Rand einer Trommel das Kabel unter Vergrößerung des Durchmessers weiter auf sich selber liegend übereinander gewickelt wird, sondern sichergestellt ist, daß eine neue sich über die gesamte Trommelbreite erstreckende Lage begonnen wird.

Da die Geschwindigkeit und die Winkeländerung beim Ver­ drehen der Trommel vergleichsweise gering sind, anderer­ seits die Kräfte recht hoch sind, wird vorgeschlagen, ein selbsthemmendes Getriebe, das heißt beispielsweise die Paarung Schnecke-Schneckenrad und Gewindespindel-Mutter vorzusehen, bei der die Schneckengänge unter 5° Mitten­ steigungswinkel besitzen, so daß kein Antrieb vom Schneckenrad her geschehen kann. Es ist jedoch auch mög­ lich, aufgrund der sehr niedrigen Bewegungsrate einen hy­ draulischen Antrieb zu verwenden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiels anhand der beiligenden Zeichnung. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Gesamtdarstellung der Kabel­ wickelvorrichtung nach der Erfin­ dung,

Fig. 2 eine Ausführung der Vorrichtung der Fig. 1 in der schematisch der die Trommelachse haltende, ume eine ver­ tikale Achse verdrehbare Rahmen dar­ gestellt ist,

Fig. 3 eine vorgeschlagene Ausbildung des auf dem Kabel mit zwei rechtwinklig zueinander stehenden, aufliegenden Zylinderrollen gebildeten Reiters der Tastvorrichtung,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Verschwenkbarkeit der Tastvorrich­ tung um eine horizontale Achse zum Anheben des Reiters und einer in der Tastvorrichtung befindlichen verti­ kalen Achse zur Verschwenkung in An­ passung an die jeweilige Schrägstel­ lung,

Fig. 5 Eine der Fig. 3 entsprechende Dar­ stellung in einer Darstellung von der Seite auf Kabel und Reiter,

Fig. 6 eine schematische Darstellung der geometrischen Verhältnisse beim Ein­ satz von zwei Tastarmen, deren Enden jeweils mit Reitern versehen auf dem einlaufenden Kabel aufliegen, wobei die Tastarme an den Seiten der Trom­ mel oberhalb dieser angeordnet sind,

Fig. 7 eine Darstellung entsprechend der Fig. 6 mit Bezugszeichen, und

Fig. 8 eine Darstellung wie Fig. 7 bei ei­ nem anderen Einlaufwinkel des Ka­ bels.

Die Kabelwickelvorrichtung zum lagerichtigen Auftrommeln von einlaufenden Kabeln 12 ist in der Fig. 1 schematisch dargestellt. Eine um ihre Längsachse verdrehbare Trommel 10 ist mit zwei Tastarmen 15 und 17 versehen, die jeweils an ihrem Befestigungsort mit Winkelsensoren versehen sind. Die sich nun jeweils ergebenden Winkel α bzw. ϕ (siehe Fig. 6) der Tastarme 15, 17 lassen sich über geo­ metrische Rechnungen bei Kenntnis der Länge c und a der Tastarme in einen Einlaufwinkel p des Kabels auf die Trommel 10 umrechnen. Mit Bezugszeichen 14 ist ein Träger für eine Umlenkrolle bezeichnet, mit 16 eine die Trommel um eine vertikale Achse verdrehbarer Rahmen. Bezugszei­ chen 18 zeigt beispielhaft einen hydraulischen Antrieb für die Rahmenverstellung.

In der Fig. 2 ist der Rahmen nochmals mit einer inte­ grierten Umlenkrolle 30 dargestellt. Bezugszeichen 20 zeigt die Längsachse der Trommel, die im Rahmen 16 gela­ gert ist.

In Fig. 3 ist das Ende eines Tastarmes, der sog. "Reiter", mit zwei auf dem Kabel 12 aufliegenden Rollen 34, 36 dargestellt. In der Fig. 4 ist dargestellt, wie die Tastarme mit einem zusätzlichen Knickgelenk 38 ausge­ rüstet sein können, um unterschiedliche Höhenlagen des Kabels auszugleichen.

In der Fig. 5 ist in einer Darstellung mit Blickrichtung quer zur Fig. 3 und seitlich auf das Kabel 12 nochmals der "Reiter" dargestellt. Eine bisher nicht erwähnte wei­ tere horizontale Achse ermöglicht ein Verschwenken der Rollen in der Darstellungsebene nach rechts und links.

In der Fig. 6, wie auch in den Fig. 7 und 8 schließlich ist zu erkennen, wie die Trommel 10 durch eine - nicht dargestellte - Verschwenkeinrichtung für die Trommel 10 um eine zur Kabeleinlaufrichtung und zur Längsachse im wesentlichen jeweils rechtwinklige Achse verschwenkt wird, so daß sich eine durch eine Meßeinrichtung erfaßbare Änderung eines Winkels α der momentanen Kabeleinlauf­ richtung ergibt.

Diese Änderung kann durch eine Kamera als Meßeinrichtung zur Bestimmung des Momentanwinkels des einlaufenden Ka­ bels relativ zur Trommelachse, oder - wie dargestellt - technisch mit weniger Aufwand durch eine Tastvorrichtung zur Bestimmung des Momentanwinkels des einlaufenden Ka­ bels zur Trommelachse, nämlich derart, daß die Tastvor­ richtung als mit wenigstens einem gabelförmigen Ende auf dem Kabel ruhender Tastarm 15 oberhalb der Trommel ausge­ bildet ist.

Der Tastarm 15 kann dabei auf der selben Vertikalachse, um die die Trommel 10 verschwenkbar ist, vorgesehen wer­ den, wobei ein Drehpotentiometer zur Bestimmung der je­ weilige Winkelauslenkung des Arms und damit des Kabels zur Trommel vorgesehen werden kann.

Alternativ zu einer Lagerung eines Tastarms auf dem Dreh­ punkt ist eine Lagerung, wie in der Fig. 6 am deutlich­ sten zu erkennen, bei der in fest definiertem Abstand zwei Tastarme 15, 17 zum Einsatz kommen. Fig. 8 zeigt die in der Fig. 6 dargestellten Verhältnisse beim Wickeln im Bereich des Trommelrands, Fig. 7 die Verhältnisse beim Wickeln in der Mitte der Trommel (jeweils in Draufsicht von oben).

Damit die Tastvorrichtung im wesentlichen kraftfrei auf dem Kabel ruht, wird vorgeschlagen, den Schwenkarm mit einer Mehrzahl von Gelenken zu versehen, und am Ende z. B. zwei winklig zueinander angeordnete, im wesentlichen oben auf das Kabel aufliegende zylindrische Laufrollen vorzu­ sehen, wie sie in der Fig. 3 quer zum Kabel und in der Fig. 5 parallel zum Kabel dargestellt sind.

In einer alternativen Ausführung zu der dargestellten Tastvorrichtung kann auch ein auf einer parallel zur Trommelachse ausgebildeten Verschiebestrecke laufender Reiter Verwendung finden.

Die Verschwenkeinrichtung für die Trommel 10 kann dabei wegen der relativ kleinen, langsam zu bewirkenden Ver­ schwenkwinkel eine Hydraulik 18 sein.

Einfacher zu realisieren ist aber ein elektromechanischer Antrieb als Verschwenkantrieb, wobei ein die Trommelachse haltender Rahmen mit wenigstens einem Lager, das die Kabelzug- und die Windengewichtskräfte aufnimmt, vorteil­ hafterweise mittig unterhalb der Trommel vorgesehen ist.

Das Lager kann durch einen in einer Führungsrinne laufen­ den Kugellagerstern gebildet sein, oder es kann sogar die Trommel und ihre Antriebseinrichtung in einem Rahmen ge­ lagert werden, der mit an seiner einen Vertikalseite vor­ gesehenen Scharnieren türartig verschwenkbar gelagert ist.

Claims (10)

1. Kabel- und/oder Seilwickelvorrichtung zum lagerich­ tigen Auftrommeln von einlaufenden Kabeln und/oder Sei­ len (12) mit einer durch eine Antriebseinrichtung sich um ihre Längsachse verdrehbaren Trommel (10), auf der das Kabel und/oder Seil lagenweise nebeneinander Platz findet, gekennzeichnet durch
eine Verschwenkeinrichtung für die Trommel (10) um eine zur Kabeleinlaufrichtung und zur Längsachse im wesentlichen jeweils rechtwinklige Achse,
eine Meßeinrichtung zur Erfassung der momentanen Kabeleinlaufrichtung.

2. Kabelwickelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verschwenkeinrichtung für die Trommel eine Hydraulik ist.

3. Kabelwickelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektro­ mechanischer Antrieb als Verschwenkantrieb vorgesehen ist, und ein die Trommelachse haltender Rahmen mit wenigstens einem Lager mittig relativ zur Trommel vor­ gesehen ist.

4. Kabelwickelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Lager durch einen in einer Füh­ rungsrinne laufenden Kugellagerstern gebildet ist.

5. Kabelwickelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen die Trommel und ihre Antriebseinrichtung lagernden Rahmen, der mit an seiner einen Vertikalseite vorgesehenen Scharnieren verschwenkbar gelagert ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kamera als Meßeinrichtung zur Bestimmung des Momentanwinkels des einlaufenden Kabels relativ zur Trommelachse.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1-5, gekennzeichnet durch eine Tastvorrichtung als Meßeinrichtung zur Bestimmung des Momentanwinkels des einlaufenden Kabels zur Trommelachse.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Tastvorrichtung als Schwenkarm oberhalb der Trommel auf der Vertikalachse, um die die Trommel verschwenkbar ist, angeordnet ist, wobei ein Drehpoten­ tiometer die jeweilige Winkelauslenkung bestimmt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tastvorrichtung als mit im wesentli­ chen kraftfreien Gelenken versehener Schwenkarm mit zwei am Ende winklig zueinander angeordneten, im we­ sentlichen oben auf das Kabel aufliegenden Laufrollen ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastvorrichtung mit ei­ nem auf einer parallel zur Trommelachse ausgebildeten Verschiebestrecke laufendem Reiter ausgebildet ist.