DE102007022883B4

DE102007022883B4 - Vorrichtung zur Aufnahme und zum Abwickeln von Endlosmaterial

Info

Publication number: DE102007022883B4
Application number: DE102007022883A
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Ing. Krengel
Original assignee: Tridelta Magnetsysteme GmbH
Current assignee: Tridelta Magnetsysteme GmbH
Priority date: 2007-05-14
Filing date: 2007-05-14
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2027-05-15
Also published as: WO2008138318A1; DE102007022883A1

Abstract

Vorrichtung zur Aufnahme und zum Abwickeln von Endlosmaterial beinhaltenden Spulen, mit einem Gehäuse (1'), einem gehäuseseitig gelagerten Dorn (2), einer dornseitig vorgesehenen Scheibe (4) sowie einem gehäuseseitig außerhalb der Dornachse (5) schwenkbar gelagerten Schwenkarm (7), der eine das Endlosmaterial führende Tänzerrolle (9) aufweist und mit einer Bremsvorrichtung in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung einen mindestens einen Magneten (13) beinhaltenden Magnethalter (11) aufweist, der Magnethalter (11) beim Abwickeln des Endlosmaterials nach dem Prinzip einer Wirbelstrombremse mit der Scheibe (4) in Wirkverbindung bringbar ist und dass die Scheibe (4) sowie der Magnethalter (11) integraler Bestandteil des Gehäuses (1') sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme und zum Abwickeln von Endlosmaterial beinhaltenden Spulen gemäß gattungsbildendem Teil des ersten Patentanspruchs.
Der DE 699 14 314 T2 ist eine Vorrichtung zum Regulieren der Spannung, um fadenförmiges Material, das von einer Spule abgezogen wird, zu entnehmen, umfassend einen Befestigungsträger, eine Spindel, die die Spule aufnimmt und im Bezug auf den Befestigungsträger drehbar befestigt ist, einen Steuerarm, der drehbar auf einer Welle in wirkender Beziehung zu der Spindel befestigt ist, ein Bremselement an dem Steuerarm zum selektiven Verzögern der Drehung der Spindel, eine Führungswalze, die drehbar an dem Steuerarm angebracht ist, über den das von der Spule abgezogene fadenförmige Material geführt wird. Eine schwenkbare Verbindung zwischen der Führungswalze und dem Steuerarm stellt eine Spannungsentlastung durch Schwenken der Führungswalze in die Ablaufrichtung des fadenförmigen Materials bereit, wenn die Spannung in dem fadenförmigen Material einen vorgegebenen Wert überschreitet.
Die DE 20 32 935 A offenbart eine Vorrichtung zur Konstanthaltung der Geschwindigkeit eines von einer drehbar gelagerten Spule ablaufenden Drahtes sowie der auf den Draht ausgeübten Zugkraft unter Verwendung einer mit Dauermagneten ausgerüsteten Wirbelstrombremse, welche auf den Spulenkörper einwirkt. Die Spule ist mit vertikaler Achse auf einer festen Unterlage über eine in Achsrichtung der Spule wirkenden Feder drehbar gelagert. Der feststehende Teil der Wirbelstrombremse ist auf der Unterlage zwischen derselben und der Spule und der andere Teil der Wirbelstrombremse an der Unterseite der Spule montiert.
In der DE 21 39 420 A wird ein Verfahren zur Konstanthaltung der Zugspannung von Fäden oder Bändern innerhalb sehr kleiner Toleranzgrenzen beschrieben, wobei die Größe der Zugspannung unabhängig von der Abzugsgeschwindigkeit des Fadens oder Bandes ist. Zwischen einem in einem beweglichen Magnetfeld befindlichen, ebenfalls beweglichen Wirbelstromkörper wird eine zur Erzeugung eines definierten Bremsmomentes eine Relativbewegung zwischen Magnetfeld und Wirbelstromkörper durch einen zusätzlichen regelbaren Antrieb erzeugt. Als zusätzlicher Antrieb wird ein fremderregter Gleichstrommotor eingesetzt.
In der DE 197 20 795 A1 werden eine Fadenbremse und eine damit ausgerüstete Textilmaschine beschrieben. Die Fadenbremse beinhaltet eine Halterung, einen Lagerbolzen, zwei auf dem Lagerbolzen gelagerte Bremselemente, von denen wenigstens einer axial verschiebbar auf dem Lagerbolzen angeordnet ist und einem die beiden Bremselemente in Anlage haltenden Vorspannmechanismus. Die Bremseinrichtung kann nach Art einer Wirbelstrombremse wirken.
Durch die DE 198 09 516 B4 ist eine Vorrichtung zum automatischen Wechseln von Folienrollen bekannt geworden, die eine mit einer Folienrolle in Wirkverbindung bringbare antreibbare und/oder bremsbare Tänzerwalze beinhaltet. Beim Abziehen von Folie von der in der Arbeitsstellung befindlichen Folienrolle wird ein Motor als Bremse für die Tänzerwalze eingesetzt. Das Bremsmoment kann fest oder variabel gewählt werden. Alternativ zu Backen- oder Scheibenbremsen können auch Wirbelstrombremsen verwendet werden.
Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es einerseits, eine Vorrichtung zur Aufnahme und zum Abwickeln von Endlosmaterial, insbesondere gezogenem Drahtmaterial, beinhaltenden Spulen bereit zu stellen, die einfach und kompakt aufgebaut ist und wobei ein im Wesentlichen verschleißfreier und wartungsfreier Betrieb der Vorrichtung unabhängig von der Art des Endlosmaterials gegeben ist.
Darüber hinaus soll ein Regelschema der Zugkraft bei der Verarbeitung von aufgewickeltem Endlosmaterial vorgeschlagen werden, das unabhängig von der Änderung des Wickelradius beim Abwickeln des Endlosmaterials eine im Wesentlichen gleichmäßige Zugspannung im Endlosmaterial gewährleistet.
Dieses Ziel wird dadurch erreicht, dass die Bremsvorrichtung einen mindestens einen Magneten beinhaltenden Magnethalter aufweist, der Magnethalter beim Abwickeln des Endlosmaterials nach dem Prinzip einer Wirbelstrombremse mit der Scheibe in Wirkverbindung bringbar ist und dass die Scheibe sowie der Magnethalter integraler Bestandteil des Gehäuses sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind den zugehörigen gegenständlichen Unteransprüchen zu entnehmen.
Der Erfindungsgegenstand kann im Wesentlichen bei allen bekannten Endlosprodukten eingesetzt werden, wobei er jedoch bevorzugt für gezogene Endlosprodukte, wie beispielsweise Drahtcords, eingesetzt wird. Drahtcord wird beispielsweise bei der Herstellung von Reifen zur Erzeugung der Karkassen eingesetzt, indem in einem Gatter mehrere Spulen aufnehmende Vorrichtungen eingesetzt werden und die Endlosprodukte in Richtung des Produktionsbereiches der Karkasse abgewickelt werden. Hierbei ist es zwingend notwendig, dass sich auch bei reduzierendem Wickeldurchmesser der Spulen und somit sich erhöhender Umfangsgeschwindigkeit stets die gleiche Zugspannung im Endlosmaterial gegeben ist. Dies wird durch den Erfindungsgegenstand gewährleistet.
Die erfindungsgemäße Magnetbremse arbeitet nach dem Prinzip einer Wirbelstrombremse, deren Funktionsweise gewährleistet, dass ein berührungsloses Bremsmoment, das durch Induktion von elektrischen Strömen in einer Bremsscheibe entsteht, gebildet wird. Nach der Lenzschen Regel sind die entstehenden Ströme und die damit verbundenen Magnetfelder dem Magnetfeld des erregenden Dauermagneten entgegengerichtet und erzeugen auf diese Art die berührungslose Bremswirkung.
Beim Abwickeln von Endlosmaterial wird die Zugspannung im Endlosmaterial durch mehrere Einflussgrößen beeinflusst.
Zunächst ergibt sich eine Änderung der Zugkraft über die Änderung des Wickelradius. Daneben gibt es Spannungsspitzen durch unebene Oberflächen des möglicherweise verdrillten Endlosmaterials. Zusätzlich ergibt sich auf der nicht spielfreien Spindelaufhängung und deren Drehbewegung eine etwa sinusförmige Schwingung im Endlosmaterial.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wirkt nun wie folgt allen genannten Einflussgrößen entgegen und zwar ähnlich einem PID-Regler, wie er in der Regelungstechnik verwendet wird.
Die Änderung des Wickelradius hat eine Zunahme der Abrollgeschwindigkeit des Endlosmaterials zur Folge, der die Magnetbremse entgegenwirkt, so dass das Bremssystem mit zunehmender Abrollgeschwindigkeit stärker bremst. Die Spannungsspitzen durch das abgewickelte Endlosmaterial kompensiert eine Feder (Torsionsfeder), die in die Lagerung des Schwenkarmes integriert ist. Die auftretenden Schwingungen werden durch mehr oder weniger starkes Eintauchen des Magnethalters in den Bereich der Aluminiumscheibe gesteuert und über den Schwenkarm ausgeglichen.
Durch das Zusammenspiel der genannten Regelmechanismen wird sich, unabhängig vom Winkelradius, im Endlosmaterial eine konstante Zugkraft ergeben.
Die Gehäusekonstruktion kann prinzipiell jeder Anschlussform und Spulenform angepasst werden, so dass sie problemlos auch durch andersartige ausgebildete Vorrichtungen ausgetauscht werden kann.
Als Vorteile dauermagnetischer Bremsen sind vor allem der verschleißfreie, berührungslose, wartungsfreie und stromausfallsichere Betrieb sowie die nahezu unbegrenzte Lebensdauer der verwendeten magnetisierten Komponenten zu nennen.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
1 bis 3 verschiedene Ansichten bzw. Schnitte einer beispielhaften erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die 1 bis 3 zeigen verschiedene Ansichten bzw. Schnitte (A-A, B-B) sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 beinhaltet ein Gehäuse 1', das einen Dorn 2 gehäuseseitig aufnimmt, wobei der Dorn 2 im Bereich zweier Lager 3 gelagert ist. In diesem Beispiel ist außerhalb des Gehäuses 1' eine aus Aluminium bestehende Scheibe 4 (Wirbelstromscheibe) fest auf dem Dorn 2 angeordnet und somit mit selbigem um die Drehachse 5 drehbar. Außerhalb der Drehachse 5 des Dorns 2 ist am Gehäuse 1' eine Welle 6 positioniert, die einen Schwenkarm 7 trägt. Der Schwenkarm 7 wirkt im Bereich seines einen Endes 8 mit einer drehbeweglich gelagerten Tänzerrolle 9 zusammen und weist im Bereich seines anderen Endes 10 einen gekrümmt ausgebildeten Magnethalter 11 auf. Der Magnethalter 11 verfügt über zwei Schenkel 11', 11'' und kann in den Bereich der Scheibe 4 eintauchen.
Die nicht weiter dargestellte, das Endlosmaterial beinhaltende Spule wird auf dem Dorn 2 aufgebracht, wobei das Endlosmaterial anschließend über die Tänzerrolle 9 geführt und ihre weitere Verwendung zugeführt wird. Hier kann beispielsweise ein Drahtmaterial zu einer Reifenkarkasse verarbeitet werden. Die Tänzerrolle 9 ist – wie bereits angesprochen – um die Achse 12 drehbeweglich am Schwenkarm 7 gelagert. Ein jeder Schenkel 11', 11'' des Magnethalters 11 trägt mehrere NdFeB-Dauermagnete 13, so dass der Dorn 2, respektive die darauf angeordnete Spule, nach dem Prinzip einer Wirbelstromanordnung betätigbar ist. Diese Funktionsweise gewährleistet ein berührungsloses Bremsmoment, das durch Induktion von elektrischen Strömen in der Aluminiumscheibe 4 entsteht.
Bei sich änderndem Wickelradius der Spule wird das Endlosmaterial mit höherer Abrollgeschwindigkeit über die Tänzerrolle 9 geführt, wobei die Zugspannung im Endlosmaterial verändert wird. Zur Erhaltung einer gleichmäßigen Zugspannung, auch bei sich änderndem Wickelradius, wirkt die Wirbelstrombremse dem dadurch entgegen, dass das Bremssystem mit zunehmender Abrollgeschwindigkeit des Endlosmaterials stärker bremst. Spannungsspitzen durch das abgewickelte Endlosmaterial kompensiert eine Feder, insbesondere eine Torsionsfeder 14, die in die Lagerung des Schwenkarmes 7 integriert ist. Die auftretende Schwingung wird durch mehr oder weniger starkes Eintauchen des Magnethalters 11 in die Scheibe 4 über den Schwenkarm 7 ausgeglichen.

1: Vorrichtung
1': Gehäuse
2: Dorn
3: Lager
4: Aluminiumscheibe
5: Drehachse (Dornachse)
6: Welle
7: Schwenkarm
8: Ende
9: Tänzerrolle
10: Ende
11: Magnethalter
11': Schenkel
11'': Schenkel
12: Achse
13: Magnet (Dauermagnet)
14: Torsionsfeder

Claims

Vorrichtung zur Aufnahme und zum Abwickeln von Endlosmaterial beinhaltenden Spulen, mit einem Gehäuse (1'), einem gehäuseseitig gelagerten Dorn (2), einer dornseitig vorgesehenen Scheibe (4) sowie einem gehäuseseitig außerhalb der Dornachse (5) schwenkbar gelagerten Schwenkarm (7), der eine das Endlosmaterial führende Tänzerrolle (9) aufweist und mit einer Bremsvorrichtung in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung einen mindestens einen Magneten (13) beinhaltenden Magnethalter (11) aufweist, der Magnethalter (11) beim Abwickeln des Endlosmaterials nach dem Prinzip einer Wirbelstrombremse mit der Scheibe (4) in Wirkverbindung bringbar ist und dass die Scheibe (4) sowie der Magnethalter (11) integraler Bestandteil des Gehäuses (1') sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (2) im Bereich des Gehäuses (1') mehrere Lagerstellen (3) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkarm (7) auf einer parallel zur Dornachse (5) mit vorgebbarem Abstand dazu verlaufenden Welle (6) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (4) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende (10) des Magnethalters (11) gekrümmt ausgebildet ist, die Scheibe (4) beidseitig umschließt und scheibenseitig im Bereich eines jeden Schenkels (11', 11'') mindestens ein Dauermagnet (13) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dauermagnet (13) ein Nd Fe B-Magnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (4) außerhalb des Gehäuses (1') mit dem Dorn (2) drehbar auf selbigem befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (4) auf der dem Spulenaufnahmebereich abgewandten Seite des Gehäuses (1') angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (4) samt Magnethalter (11) zwischen zwei Lagern (3) des Dorns (2) innerhalb des Gehäuses (1') positioniert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Torsionsfeder (14) im Bereich der Lagerung des Schwenkarmes (7) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung der Zugkraft bei der Verarbeitung von aufgewickeltem Endlosmaterial das Endlosmaterial über eine von der Drehachse (5) entfernte bewegliche Tänzerrolle (9) geführt wird und zur Aufrechterhaltung einer im Wesentlichen gleichmäßigen Zugspannung beim Abwickeln des Endlosmaterials das Wickelgut in seiner Umfangsgeschwindigkeit veränderbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bremsmoment durch Induktion von elektrischen Strömen in einer, insbesondere aus Aluminium bestehenden, Scheibe erzeugbar ist.