DE19526913A1 - Vorrichtung zum elektromagnetischen Bremsen und Kuppeln einer Spule - Google Patents
Vorrichtung zum elektromagnetischen Bremsen und Kuppeln einer SpuleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum
elektromagnetischen Bremsen und Kuppeln zumindest einer
auf einer Hohlwelle um ihre Längsachse drehbar gelagerten
Vorratsspule, von der strangförmiges Gut abwickelbar und
auf die strangförmiges Gut bei Verbindung der
Vorratsspule mit der antreibbaren Hohlwelle aufwickelbar
ist.
In der EP 0 337 052 A1 ist eine Vorrichtung zum Bremsen
und Kuppeln von auf einer Hohlwelle um ihre Längsachse
frei drehbar gelagerten Spulen beschrieben, von denen
strangförmiges Gut wie Bänder, Drähte, Fäden und
dergleichen abwickelbar und die bei kraftschlüssiger
Verbindung mit der antreibbaren Hohlwelle wieder mit
einem entsprechenden strangförmigen Gut bewickelbar sind.
Hierbei wird die Kraftwirkung eines elektromagnetischen
Feldes für die Erzeugung des Bremsmomentes bzw. für die
Drehmomentübertragung ausgenutzt. Zu diesem Zweck ist auf
der Hohlwelle ein ringförmiger, aus einer Erregerwicklung
und einem Magnetjoch bestehender Elektromagnet
angeordnet, der die Hohlwelle umschließt und mit dieser
fest verbunden ist.
Die bekannte Vorrichtung ermöglicht es, bei
Textilmaschinen, Verseil- oder Aufseilmaschinen usw. die
Spulen, von denen strangförmiges Gut wie Bänder, Drähte
oder Fäden ablaufen, so zu bremsen, daß das ablaufende
Gut unter einer konstanten oder zumindest nahezu
konstanten Zugspannung steht, um ein Schlagen oder Reißen
des strangförmigen Gutes zu verhindern. Dabei ist das
Bremsmoment des Elektromagneten über die Größe des
Erregerstroms einstellbar. Um die Vorratsspulen nach dem
Leerwickeln wieder mit Bändern oder Drähten aus Vorräten
bewickeln zu können, wird die Magnetspule voll erregt, so
daß das benötigte Drehmoment von der angetriebenen
Hohlwelle auf die Vorratsspulen schlupffrei übertragen
werden kann.
Um die Vorratsspulen in möglichst kurzer Zeit wieder mit
strangförmigem Gut bewickeln zu können, wird in der
Praxis eine möglichst hohe Antriebsdrehzahl der Hohlwelle
eingestellt. Dabei ist es aus Schwingungs- und
Festigkeitsgründen günstig, wenn die Hohlwelle einen
möglichst großen Außendurchmesser aufweist. Zudem macht
die Umseilung von große äußere Abmessungen aufweisenden
langgestreckten Gütern eine Hohlwelle mit einem großen
Innendurchmesser und einem entsprechend großen
Außendurchmesser erforderlich. Da bei der bekannten
Vorrichtung der ringförmige Elektromagnet die Hohlwelle
umschließt, muß ein Elektromagnet mit einem
dementsprechend großen Durchmesser verwendet werden. Dies
kann aber zu Schwierigkeiten führen, da derart große
Elektromagneten kaum erhältlich sind und darüber hinaus
einen hohen Kostenaufwand verursachen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der
Erfindung das Problem zugrunde, eine gut regelbare
Vorrichtung zum elektromagnetischen Bremsen und Kuppeln
zumindest einer auf einer Hohlwelle um ihre Längsachse
drehbar gelagerten Vorratsspule anzugeben, die auch bei
großen Außendurchmessern der Hohlwelle auf einfache Art
und Weise und kostengünstig herstellbar ist.
Dieses Problem wird gemäß dem Patentanspruch 1 dadurch
gelöst, daß auf der Hohlwelle ein etwa sternförmiges
Trägerteil mit einer Mehrzahl von in radialer Richtung
nach außen ragenden, über den Umfang verteilten
Halteeinrichtungen angeordnet und mit der Hohlwelle fest
verbunden ist, und daß zumindest eine elektrisch
erregbare Magnetspule mittels einer Halteeinrichtung in
radialer Richtung mit Abstand zur Hohlwelle an dem
Trägerteil gehalten ist.
Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen
insbesondere darin, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung
auch bei Verwendung einer einen großen Außendurchmesser
aufweisenden Hohlwelle auf einfache Art und Weise und
kostengünstig herstellbar ist, ohne daß auf übergroße
ringförmige Elektromagneten zurückgegriffen werden muß.
Sind an dem etwa sternförmigen Trägerteil mehrere
elektrisch erregbare Magnetspulen gehalten, so ist es zur
einfachen Einstellung des Bremsmomentes möglich, beim
Bremsen z. B. nur eine der Magnetspulen zu erregen, beim
Kuppeln der Vorratsspule mit der antreibbaren Hohlwelle
aber alle Magnetspulen zu erregen. Darüber hinaus können
die Vorratsspulen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
auf einfache Weise demontiert werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der
im Patentanspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich.
Für einen guten Gleichlauf der angetriebenen Hohlwelle
ist es von Vorteil, wenn die Magnetspulen über den Umfang
der Vorratsspule gleichmäßig verteilt an dem Trägerteil
gehalten sind.
Vorteilhaft ist es, wenn an der der zumindest einen
Magnetspule zugewandten Seite der Vorratsspule eine
Bremsfläche vorgesehen ist und jede Magnetspule der
abzubremsenden Vorratsspule zugewandt eine Reibfläche
aufweist, so daß ein wirksames Abbremsen bzw. Kuppeln der
zumindest einen drehbar gelagerten Vorratsspule und zudem
ein einfacher Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung
möglich ist.
Um bei Überschreiten des zulässigen Verschleißes an der
Reibfläche einen möglichst schnellen, einfachen und
kostengünstigen Austausch zu ermöglichen, ist es von
Vorteil, wenn jeder Magnetspule eine diese zumindest
teilweise umgebende Reibglocke zugeordnet ist, die der
abzubremsenden Vorratsspule zugewandt eine Reibfläche
aufweist und auswechselbar ist.
Für eine einfache und exakte Einstellung des gewünschten
Bremsmomentes ist es von Vorteil, wenn jede Magnetspule
individuell elektrisch erregbar und der Erregerstrom
stufenlos einstellbar ist.
Um Fertigungstoleranzen, Schiefstellungen sowie
Verschleißerscheinungen ausgleichen zu können, ist es
vorteilhaft, wenn die zumindest eine Magnetspule
gegenüber dem Trägerteil schwenkbar angeordnet ist.
Um die Bildung von Spänen an der Bremsfläche der
Vorratsspule und der Reibfläche der zumindest einen
Magnetspule zu verhindern, ist es von Vorteil, wenn die
Magnetspule an ihrem Umfang von einem ringförmigen Mantel
aus einem Gleitmaterial umgeben ist und eine zentrale
Öffnung der ringförmigen Magnetspule an ihrem der
Bremsfläche der Vorratsspule zugewandten Ende durch eine
Scheibe aus einem Gleitmaterial verschlossen ist.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der
Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der
nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die
Fig. 1 eine Ver- oder Aufseilvorrichtung, bei der
Verseilkopf und Vorratsspulen zu einer Einheit
zusammengefaßt und in doppelter Ausführung vorhanden
sind, Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung zum elektromagnetischen
Bremsen und Kuppeln einer drehbar gelagerten
Vorratsspule, Fig. 3 einen Schnitt entlang der Achse III-
III in Fig. 2 sowie Fig. 4 einen Ausschnitt eines zweiten
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Bei der in der Fig. 1 beispielhaft dargestellten Ver-
oder Aufseilvorrichtung 1 zum Ver- oder Aufseilen von
Bändern, Drähten, Fäden und dergleichen sind zwei
rohrförmige Verseilkörper 3 vorgesehen. Jeder der
Verseilkörper 3 umschließt eine antreibbare Hohlwelle 5,
auf der jeweils eine Mehrzahl von Vorratsspulen 7 drehbar
gelagert ist. Es kann aber auch auf jeder Hohlwelle 5 nur
jeweils eine einzelne Vorratsspule vorgesehen sein. Die
beiden jeweils aus einer Hohlwelle 5, den darauf
angeordneten Vorratsspulen 7 und dem umgebenden
Verseilkörper 3 zusammengefaßten Verseileinheiten 8 sind
beispielsweise mittels zweier Querträger 10 und 12 in
ihrer Lage zueinander festgelegt und werden durch einen
Ständer 9 gemeinsam gehalten. Der Antrieb erfolgt durch
eine Antriebseinheit 11. Beim Umlauf eines der
rohrförmigen Verseilkörper 3 um seine Längsachse 25
werden die am Verseilkörper oder im Verseilkörper
geführten strangförmigen Güter 13, beispielsweise
einzelne Drähte, von den Vorratsspulen 7 abgezogen und
nach Umlenkung durch eine z. B. auf der Hohlwelle 5
befestigte Führungsscheibe 15 einem Verseilpunkt 17
zugeführt. Werden die strangförmigen Güter 13 nicht
miteinander verseilt, sondern beispielsweise auf eine
Kabelseele aufgeseilt, dann wird die Kabelseele durch die
Hohlwelle 5 hindurch zum Verseilpunkt 17 geführt.
Die beiden identisch aufgebauten Verseileinheiten 8 sind
in einer Ebene nebeneinander und dabei parallel
zueinander liegend angeordnet. Sie können mit Hilfe einer
geeigneten Wechselvorrichtung gegeneinander verschwenkt
werden. Dabei wird nach dem Entleeren der Vorratsspulen 7
der einen Verseileinheit 8 diese leere Verseileinheit aus
der Betriebsstellung herausgeschwenkt und gleichzeitig
die andere, gefüllte Vorratsspulen 7 aufweisende
Verseileinheit 8 in die Betriebsstellung gebracht. Zum
Füllen der mit leeren Vorratsspulen 7 aus der
Betriebsstellung herausgeschwenkten Verseileinheit 8
dient eine beispielhaft dargestellte Ladestation 21, in
der beispielsweise in einem geeigneten Magazin
strangförmige Güter 13, z. B. Drähte, unterschiedlicher
Abmessungen vorhanden und entsprechend einem Programm
mittels einer schematisch angedeuteten Verlegevorrichtung
23 in die leeren Vorratsspulen 7 eingefüllt werden. Der
Ladevorgang kann ebenso automatisch erfolgen wie das
jeweilige Einschwenken der Verseileinheiten 8 in die
Lade- oder Betriebsstellung.
Die beiden Verseileinheiten 8 sind mit erfindungsgemäßen
Vorrichtungen zum elektromagnetischen Bremsen und Kuppeln
von auf einer Hohlwelle 5 um deren Längsachse 25 drehbar
gelagerten Vorratsspulen 7 zur Aufnahme von
strangförmigem Gut ausgerüstet, wie sie beispielhaft in
den Fig. 2 bis 4 dargestellt sind. Die erfindungsgemäßen
Vorrichtungen 24 dienen dazu, beim Ablauf des
strangförmigen Gutes von der Vorratsspule 7 die
Vorratsspule abzubremsen, um das ablaufende Gut mit einer
konstanten oder zumindest nahezu konstanten Zugspannung
zu beaufschlagen, die ein Schlagen oder Reißen des
strangförmigen Gutes beim Ablaufen verhindert. Zudem
dient die Vorrichtung 24 dazu, zum Auffüllen der
Vorratsspule 7 mit einem strangförmigen Gut eine
kraftschlüssige Verbindung zwischen der während des
Ladevorganges angetriebenen Hohlwelle 5 und zumindest
einer Vorratsspule 7 herzustellen.
Bei der in den Fig. 2 und 3 in einem Ausschnitt einer
Verseileinheit 8 dargestellten Vorrichtung 24 ist eine
zugeordnete Vorratsspule 7 beispielsweise mittels zweier
Kugellager 27 und 29 auf der Hohlwelle 5 drehbar
gelagert. Auf einer Seite neben der Vorratsspule 7 ist
auf der Hohlwelle 5 ein etwa sternförmiges Trägerteil 31
angeordnet. Das Trägerteil 31 ist beispielsweise mit
seiner zentralen Durchgangsbohrung 32 auf die Hohlwelle 5
aufgeschoben und mit der Hohlwelle 5 z. B. durch eine
Preßverbindung oder eine Paßfeder-Nut-Verbindung fest
verbunden. Der Abstand in axialer Richtung zwischen dem
Trägerteil 31 und der Vorratsspule 7 ist beispielsweise
durch einen zwischen dem Trägerteil 31 und dem Kugellager
29 angeordneten Distanzring 33 festgelegt. Das Trägerteil
31 weist beispielweise vier gleichmäßig über den Umfang
verteilte, in radialer Richtung nach außen weisende Stege
35 auf, an deren äußeren Ende jeweils ein ringförmiges
Aufnahmeteil 37 vorgesehen ist. Jedes dieser
Aufnahmeteile 37 hat eine sich parallel zu der Längsachse
25 der Vorratsspule 7 erstreckende Durchgangsbohrung 39,
in der jeweils ein Bolzen 41 in seiner Längsrichtung
verschiebbar geführt ist.
An jedem der Bolzen 41 ist an seinem einem Spulenflansch
43 der abzubremsenden bzw. zu kuppelnden Vorratsspule 7
zugewandten Ende ein aus einer ringförmigen Magnetspule
45 und einem Magnetjoch 47 bestehender Elektromagnet 49
befestigt. Jede der Magnetspulen 45 weist dem
Spulenflansch 43 der Vorratsspule 7 zugewandt eine
ringförmige Reibfläche 51 auf. Bei dem in der Fig. 2
dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine zentrale
Öffnung 53 jeder ringförmigen Magnetspule 45 an ihrer dem
Spulenflansch 43 zugewandten Seite mit einer Scheibe 54
aus einem Gleitmaterial wie z. B. Messing verschlossen.
An ihrem Umfang ist die Magnetspule 45 z. B. von einem
ringförmigen Mantel 55 aus einem Gleitmaterial,
beispielsweise aus Messing, umgeben.
An der den Reibflächen 51 der Elektromagnete 49
zugewandten Seite weist der Spulenflansch 43 der
Vorratsspule 7 beispielsweise eine ringförmige
Bremsscheibe 57 auf, die eine mit den Reibflächen 51 der
Elektromagnete 49 zusammenwirkende Bremsfläche 59 bildet.
Die Magnetspulen 45 der Elektromagnete 49 sind z. B.
individuell elektrisch erregbar und ihr Erregerstrom
stufenlos einstellbar. Auf diese Weise kann
beispielsweise beim Umseilen eines langgestreckten Gutes
13 die Vorratsspule 7 mit einem definierten Bremsmoment
abgebremst werden, um so das von der Vorratsspule 7
ablaufende strangförmige Gut 13 mit einer Zugspannung zu
beaufschlagen, die ein Schlagen oder Reißen des
strangförmigen Gutes 13 verhindert. Dagegen werden beim
Bewickeln der Vorratsspule 7 mit einem strangförmigen Gut
13 alle Magnetspulen 45 elektrisch voll erregt, so daß
die Elektromagnete 49 mit ihren Reibflächen 51 ohne zu
rutschen an der Bremsfläche 59 der jeweiligen
Vorratsspule 7 anliegen und eine kraftschlüssige
Verbindung bilden.
Es ist ebenfalls möglich, daß zum Abbremsen der
Vorratsspule 7 lediglich eine der Magnetspulen 45
elektrisch erregt wird.
Um mit einem Trägerteil eine zweite auf der Hohlwelle 5
drehbar gelagerte Vorratsspule 7 abbremsen zu können, ist
es möglich, daß das sternförmige Trägerteil 31 weitere
Stege 35 und Aufnahmeteile 37 aufweist, in denen Bolzen
41 geführt sind, die zum Halten von in entgegengesetzter
Richtung weisenden Elektromagneten dienen. Es können
natürlich auch bei unveränderter Zahl von Aufnahmeteilen
37 nur jeweils zwei Elektromagnete 49 zum Abbremsen und
Kuppeln einer Vorratsspule 7 vorgesehen sein.
Das in der Fig. 4 ausschnittsweise dargestellte zweite
erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel unterscheidet sich
im wesentlichen lediglich durch den Aufbau der
Elektromagnete 49 mit ihren Reibflächen 51 von dem in den
Fig. 2 und 3 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel. So
ist eine ringförmige Reibglocke 61 vorgesehen, die mit
einem äußeren Zylinderabschnitt 63 die Magnetspule 45
umschließt. An dem dem Magnetjoch 47 abgewandten Ende des
äußeren Zylinderabschnitts 63 erstreckt sich ein
ringförmiger Radialabschnitt 65 der Reibglocke 61 in
radialer Richtung nach innen. Ein innerer
Zylinderabschnitt 67 der Reibglocke 61 ragt in die
zentrale Öffnung 53 der ringförmigen Magnetspule 45,
erstreckt sich ausgehend von dem Radialabschnitt 65 in
axialer Richtung beispielsweise bis an das Magnetjoch 47
und liegt an der inneren Wandung der Magnetspule 45 an.
Die Magnetspule 45 ist somit dreiseitig von der
Reibglocke 61 umschlossen.
Eine zentrale, durchgehende Bohrung 69 der Reibglocke 61
ist an ihrem der Bremsfläche 59 der Vorratsspule 7
zugewandten Ende von einer Scheibe 54 aus einem
Gleitmaterial wie z. B. Messing verschlossen. An diesem
Ende ist an der Stirnseite 71 der Reibglocke 61 eine
ringförmige Nut 73 ausgebildet, in der ein die Reibfläche
51 bildender Reibring 75 aus einem geeigneten Werkstoff
angeordnet ist. Die ringförmige Reibglocke 61 ist
auswechselbar, so daß bei Unterschreiten eines vorher
festgelegten Verschleißmaßes des die Reibfläche 51
bildenden Reibringes 75 dieser auf einfache und
kostengünstige Art und Weise und schnell durch Austausch
der Reibglocke ersetzt werden kann. An ihrem Umfang ist
die Reibglocke 61 von einem ringförmigen Mantel 55 aus
einem Gleitmaterial wie z. B. Messing umgeben, der sich
mit einem ringförmigen Absatz 77 beispielsweise an der
Stirnseite 71 der Reibglocke 61 in radialer Richtung nach
innen erstreckt.
Claims (11)
1. Vorrichtung zum elektromagnetischen Bremsen und
Kuppeln zumindest einer auf einer Hohlwelle um ihre
Längsachse drehbar gelagerten Vorratsspule, von der
strangförmiges Gut abwickelbar und auf die
strangförmiges Gut bei Verbindung der Vorratsspule
mit der antreibbaren Hohlwelle aufwickelbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß auf der Hohlwelle (5)
ein etwa sternförmiges Trägerteil (31) mit einer
Mehrzahl von in radialer Richtung nach außen
ragenden, über den Umfang verteilten
Halteeinrichtungen (37) angeordnet und mit der
Hohlwelle (5) fest verbunden ist, und daß zumindest
eine elektrisch erregbare Magnetspule (45) mittels
einer Halteeinrichtung (37) in radialer Richtung mit
Abstand zur Hohlwelle (5) an dem Trägerteil (31)
gehalten ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß vier Magnetspulen (45) vorgesehen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Magnetspulen (45) über den
Umfang der Vorratsspule (7) gleichmäßig verteilt an
dem Trägerteil (31) gehalten sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß an der der zumindest
einen Magnetspule (45) zugewandten Seite der
Vorratsspule (7) eine Bremsfläche (59) vorgesehen
ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß jede Magnetspule (45)
der abzubremsenden Vorratsspule (7) zugewandt eine
Reibfläche (51) aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder Magnetspule (45)
eine diese zumindest teilweise umgebende Reibglocke
(61) zugeordnet ist, die der abzubremsenden
Vorratsspule (7) zugewandt eine Reibfläche (51)
aufweist und auswechselbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß jede Magnetspule (45)
individuell elektrisch erregbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerstrom der
zumindest einen Magnetspule (45) stufenlos
einstellbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine
Magnetspule (45) gegenüber dem Trägerteil (31)
schwenkbar angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine
Magnetspule (45) an ihrem Umfang von einem
ringförmigen Mantel (55) aus einem Gleitmaterial
umgeben ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß eine zentrale Öffnung
(53) der ringförmigen Magnetspule (45) an ihrem der
Bremsfläche (59) der Vorratsspule (7) zugewandten
Ende durch eine Scheibe (54) aus einem Gleitmaterial
verschlossen ist.
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