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"Verseilmaschine mit Geschwindigkeitssteuerung"
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Verseilmaschine mit Geschwindigkeitssteuerung Die Erfindung bezieht
sich auf eine Verseilmaschine, deren Ablaufspulen mit den Spulenträgern umlaufen.
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Verseilmaschinen sind als Korbverseilmaschinen mit umlaufenden Spulenträgern,
beispielsweise nach US-PS 1 866 272 bekannt. Bei dieser Verseilmaschine ist die
Drehzahl und damit auch die Herstellgeschwindigkeit von Litzen oder Seilen nach
oben hin stark begrenzt. Dies beeinflußt die Produktivität und die Wirtschaftlichkeit
der Herstellung von Litzen, Seilen oder Kabeln auf solchen Maschinen.
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Für die Begrenzung der Drehzahl ist u. a. die Zahl und die Qualität
der Vorlagespulen maßgebend. Zwar wird das Bedienungspersonal angewiesen, die Maschinen
nur mit Vorlagespulen möglichst gleicher Spulenfülle zu bestücken, doch sind Unwuchten
infolge einer ungleichmäßigen Massenverteilung nicht auszuschließen. Solche umlaufenden
Unwuchten führen zu ungleichmäßigen Beanspruchungen und können zu Lagerschäden durch
Uberbeanspruchung führen, die die Ursache für unvorhersehbare Maschinenschäden sind.
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Aus den genannten Gründen werden bei den bekannten Verseilmaschinen,
bei denen die Ablaufspulen mit den Spulenträgern umlaufen, die Massenkräfte nach
oben begrenzt, indem insbesonderte die in der zweiten Potenz in die Berechnung der
auf tretenden Fliehkräfte eingehende Drehzahl niedrig gehalten wird.
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Aus der US-PS 2 171 993 ist schließlich eine Verseilmaschine
mit
stillstehenden Ablaufspulen bekannt, bei der die Abzugsgeschwindigkeit der Einzeldrähte
durch die Aufwickeleinrichtung für das fertige Seil derart verändert wird, daß das
fertige Seil immer die gleiche Schlaglänge aufweist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Verseilmaschine der angegebenen
Gattung Maßnahmen vorzuschlagen, mit denen die Arbeitsgeschwindigkeit und die Produktivität
der Maschine erhöht wird, ohne hierbei die Beanspruchung der für bestimmte maximale
Massenkräfte vorgesehenen Maschinenelemente unzulässig ZU erhöhen.
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Die angegebene Aufgabe wird für eine Verseilmaschine der im Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 angegebenen Art nach dem Kennzeichen dieses Anspruchs gelöst.
Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, daß die Dimensionierung der Lager
und der umlaufenden Spulenträger für eine bestimmte Drehzahl und unter den ungünstigsten
Voraussetzungen vorgenommen wird, d.h., daß als Berechnungsgrundlage für die zulässigen
Massenkräfte üblicherweise die Masse der vorgeschriebenen vollen Ablaufspulen genommen
wird. Bei gleichbleibender Arbeitsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl der Spulenträger
nimmt die Beanspruchung der Maschinenelemente aber im Verlauf der Spulenreise ab,
da die Spulenfülle der Vorlagespulen geringer wird. Diese Verringerung der umlaufenden
Massen ist gemäß der Erfindung Voraussetzung für eine Erhöhung der Drehzahl der
Spulenträger mit der Maßgabe, daß die auftretenden Massenkräfte im Verlauf der Spulenreise
gleich bleiben und die Beanspruchung der Maschinenelemente gleich der zur Berechnungsgrundlage
genommenen Beanspruchung bleibt. Infolge dieser Drehzahlerhöhung wird die Ausstoßleistung
der Maschine erhöht, ohne einzelne Maschinenelemente unzulässig und über das der
Berechnung zugrundegelegte Maß hinaus zu beanspruchen.
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Eine derartige Steuerung der Betriebsdrehzahl der Verseilmaschine
läßt
sich durch eine Programmsteuerung ausführen, wobei als Variable beispielsweise die
Spulenfülle auf den Vorlagespulen als repräsentative Größe für die dort vorliegende
träge Masse verwendet wird. Die Betriebsdrehzahl wird nach einem solchen Programm
mit geringer werdender Spulenfülle erhöht, wobei zu berücksichtigen ist, daß die
Massenkräfte in der zweiten Potenz mit der Drehzahl n und nur linear mit der Masse
zunehmen. Bei einer Spulenreise von mehreren Stunden für die heute üblicherweise
verwendeten Vorlagespulen ergibt sich jedoch durch die nach der Erfindung erfolgende
Drehzahlerhöhung bei abnehmender Spulenfülle ein für den Betreiber wesentlich verbesserter
Maschinenausnutzungsgrad.
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Zur Ausübung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß an der Verseilmaschine
geeignete Abtasteinrichtungen angeordnet sind, durch welche die Abnahme der Spulenfülle
der einzelnen Vorlagespulen eines Spulenträgers laufend überwacht wird. Da es jedoch
von grundsätzlicher Bedeutung ist, daß eine zulässige Massenkraft niemals überschritten
werden darf, um Lager- und Maschinenschäden zu vermeiden, wird weiterhin vorgeschlagen,
daß jeweils eine Abtasteinrichtung die größte Spulenfülle aller Ablaufspulen einer
Spulenträgereinheit erfaßt und daß sämtlichen Abtasteinrichtungen eine gemeinsame
Auswahlschaltung zugeordnet ist, durch welche diejenige Vorlagespule festgestellt
wird, welche die insgesamt größte Spulenfülle aufweist, um mit diesem Meßwert die
optimale Betriebsdrehzahl über die vorgesehene Programmsteuerung einzustellen.
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Bevorzugt sind die einzelnen Abtastvorrichtungen als im Schutzgehäuse
der Verseilmaschine schwenkbar angeordnete Näherungsschalter ausgebildet, die entsprechend
der eingestellten Empfindlichkeit bei Annäherung an die umlaufenden Vorlagespulen
ein geeignetes Signal abgeben, das in die Auswahlechaltung für die Drehzahlsteuereinrichtung
eingebbar ist. Solche Näherungsßchalter arbeiten beispielaweise auf induktiver oder
kapazitiver Grundlage.
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Eine Vereinfachung läßt sich für eine Verseilmaschine mit mehreren
in axialer Richtung hintereinander angeordneten Spulenträgern dadurch erzielen,
daß sämtliche Näherungsschalter für die Spulenträger auf einer in Richtung der Maschinenlängsachse
verlaufenden. motorisch angetriebenen Welle auskragend befestigt sind. Diese werden
bei Drehung der Welle so weit in Richtung der umlaufenden Ablaufspulen geschwenkt,
bis die Antriebwelle beim Erreichen eines vorgegebenen Näherungswertes zwischen
dem Näherungsschalter und der Spule mit der größten Spulenfülle stillgesetzt wird.
Aufgrund des erreichten Schwenkwinkels, der mit der Spulen fülle der in der Maschine
vorgelegten größten Vorlagespule in Beziehung steht, wird die Betriebsdrehzahl der
Verseilmaschine eingestellt. Bei weiterer Abnahme der Spulenfülle wird die Welle
mit den Näherungsschaltern langsam weitergedreht und entsprechend dem Füllungsgrad
der noch am meisten gefüllten Vorlage spule nachgeführt.
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Gleichzeitig wird über die Programmsteuerung die Betriebsdrehzahl
derart erhöht, daß für keinen Spulenträger die zulässige Beanspruchung der Maschinenelemente
durch die Massenkräfte überschritten wird.
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Die Erfindung wird nun anhand der lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Verseilmaschine
mit mehreren in der Maschinenachse im Abstand hintereinander angeordneten Spulenträgereinheiten
und einer Einrichtung zur Messung der Spulen fülle; Fig. 2 die Aufsicht auf zwei
nebeneinander liegende Spulenträgereinheiten der Fig. 1; Fig. 3 einen Schnitt durch
eine Spulenträgereinheit mit der zugeordneten Meßeinrichtung für den Füllungsgrad
der Ablauf6pulens Fig. 4 einen entsprechenden Schnitt durch die Spulenträger einheit
mit Blickrichtung auf die winkelversetzten Ablaufspulen der benachbarten Spulenträgereinheit.
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Fig. 1 zeigt eine Verseilmaschine mit fünf axial hintereinander auf
der Maschinenwelle 1 gelagerten Spulenträgereinheiten 2, in denen jeweils beispielsweise
drei Ablaufspulen 3 zueinander prallel und koaxial zur Maschinenwelle 1 drehbar
gelagert sind. Eine Herzlitze 4 wird von einer am einen Ende der Verseilmaschine
gelagerten Vorratsspule 5 tangential abgezogen und durch die hohle Maschinenwelle
1 zum Verseilkopf 6 geführt, wo die einzelnen. von den Ablaufspulen 3 abgezogenen
Drähte 7 lagenweise und beispielsweise mit entgegengesetzter Schlagrichtung um die
Herzlitze 4 herumgeschlagen werden.
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Die Verseilmaschine ist durch den Hauptantriebsmotor 8 uber Kupplung
9, Transmission 10 und Vorgelegewelle 11 angetrieben.
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Die Vorgelegewelle 11 ist im Maschinenrahmen 12 gelagert und treibt
die Verseilmaschinenwelle an der äußeren, ein Zahn-oder Kettenrad 13 tragenden Drahtführungshülse
141 über eine Kette oder einen Zahnriemen 15 an. Die Drahtführungshülsen 14, auf
denen die Spulenträgereinheiten 2 befestigt sind, sind drehfest mit der Maschinenwelle
1 verbunden. Auf der äußeren Drahtführungshülse 141 ist ferner ein Zahnrad 16 angeordnet,
durch welches über einen Zahnriemen 17 ein Winkelgetriebe 18 eines Abzugwerkes 19
angetrieben ist, darch welches der im wesentlichen fertige Kord 20 vom Verseilkopf
6 abgezogen wird. Eine an sich bekannte Station zur Beruhigung des Kordes, d.h.
zur Beseitigung elastischer Verformungen, die den Kord in seine Einzeldrähte oder
Litzen aufspringen lassen würden, schließt an das Abzugswerk 19, das aus einem Galetten-Duo
besteht, an. Diese Seilberuhigungsstation ist in der Zeichnung nicht dargestellt,
da sie nicht erfindungswesentlich ist; ebenfalls ist eine Umwendelungseinheit für
den Kord 20 nicht dargestellt. Der Kord 20 wird schließlich von einer Aufwickeleinrichtung
aufgenommen, die aus der vom Motor 21 angetriebenen Wickelwelle 22 zur Aufnahme
einer Flanschspule 23 und einer geeigneten Changiereinrichtung 24 besteht, welche
antriebsmäßig mit der Wickelwelle 22 gekoppelt ist. Fig. 1 zeigt ferner
daß
die in Fig. 2 näher dargestellten Spulenträgereinheiten 2metrisch zu der Lagerstelle
121 auf den beiden Enden der Drahtfiihrungshülse 14 paarweise angeordnet sind. Nach
den Fig. 2 bis 4 ist jede Spulenträgereinheit 2 mit Spulenachsen 25 für drei Ablaufspulen
3 versehen. Die Spulenachsen 25 sind aus Symmetriegründen auf einem gleichseitigen
Dreieck oder einem regelmäßigen Polygon angeordnet. Sie sind verriegelbar und können
nach ihrer Entsicherung axial herauogezogen werden um die abgearbeiteten Ab lau
fspulenkerne herauszunehmen und die Spulenträgereinheit 2 mit neuen Vorlagespulen
3 zu bestücken.
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Jede Spulenträgereinheit 2 besteht aus einer in engem Abstand von
der Lagerstelle 121 drehfest über die Drahtführungshülse 14 mit der Verseilmaschinenwelle
1 verbundenen Lagerscheibe 26 und einer in größerem Abstand angeordneten Gegenlagerscheibe
27- Die Lagerscheibe 26 und die Gegenlagerscheibe 27 weisen am Umfang verteilt angeordnete
Endlager 28 und diesen zugeordnete Bohrungen 29 zur zweiseitigen Lagerung der Spulenachsen
25 entsprechend der Ablaufspulenzahl auf.
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Die Spulenträgereinheiten 2 gemäß Fig. 2 sind zueinander winkelversetzt
(Fig. 4), so daß die benachbarten Gegenlagerscheiben 27 im dargestellten Beispiel
um einen Betrag von etwa 60° am Umfang zueinander winkelversetzte Bohrungen 29 für
die Lagerung der Spulenachsen 25 aufweisen. Die Gegenlagerscheiben 27 weisen dazu
Ausnehmungen 30 am Umfang der Scheibe auf. Diese Ausnehmungen 30 sind koaxial zu
den Endstücken 31 der Spulenachsen 25 angeordnet, so daß die Spulenachsen 25 bei
einer Neubestückung einer Spulenträgereinheit 2 axial annähernd bis an die Flansche
32 der Ablaufspulen 3 der benachbarten Spulenträgereinheit 2 herausgeschoben werden
können. Durch diese konstruktive Haßnahme ist zwischen den Gegenlageracheiben 27
der Spulenträgereinheiten 2 nur relativ wenig Abstand erforderlich, wodurch die
Gesamtlänge der Verseilmaschine verkürzt
werden kann.
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Zur Sicherung der Spulenachsen 25 haben die Endstücke 31 eine Ringnut
33, in welche eine exzentrisch gelagerte Sicherungsscheibe 34 oder ein entsprechender
Stift eingreift und dort durch die während des Betriebes wirkende Fliehkraft gehalten
wird.
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Wie aus Fig. 2 weiter zu entnehmen ist, sind die Spulenachsen 25 achsparallel
zur Verseilmaschinenwelle 1 angeordnet und das Vorlagematerial wird tangential über
je eine Drahtführungsrolle 35 abgezogen, um über je eine weitere, in Fig. 3 gezeigte
Umlenkrolle 36 geführt und durch die Drahtführungsbohrung 37 in der Drahtführungshülse
14 achsparallel zur Verseilmaschinenwelle 1 zum Verseilkopf 6 geführt zu werden.
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Die Draht führungsrollen 35 sind am Ende von Tänzerarmen 38 zur Steuerung
der Drahtspannung frei drehbar gelagert, Die Tänzerarme 38 sind jeweils an der Lagerscheibe
26 schwenkbar befestigt und lau£en mit der Lagerscheibe um. Sie sind durch Federn
39 derart einstellbar, daß die Drahtführungsrollen 35 bei der Nenn-Drahtablaufspannung
radial nach außen weisen und bei Spannungsänderungen und/oder -schwankungen auf
an sich bekannte Drahtbremsen, worzugsweise Umschlingungsbremsen wie Seilgliederbremsen
40 einwirken, die die Ablaufspulen 3 mehr oder weniger stark abbremsen.
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Achsparallel zur Verseilmaschinenwelle 1 ist in den Lagern 41 eine
gemeinsame Antriebswelle 42 mit mehreren Abtasteinrichtungen 43 gelagert. Durch
die Abtasteinrichtungen wird der in Betracht zu ziehende größte Istwert der Spulenfülle
der Ablaufspulen 3 einer Spulenträgereinheit 2 ermittelt. Die Antriebswelle 42 ist
durch einen Stellmotor 44 und ein Getriebe 45 o. dgl.
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angetrieben. Auf der Antriebswelle 42 sind die Abtasteinrichtungen
43, die als Näherungsschalter ausgebildet sind, derart
festgeklemmt,
daß jeder Spulenträgereinheit 2 ein Istwertgeber zugeordnet ist. Alle Näherungsschalter
fluchten miteinander und haben solche Abstände, daß sie die umlaufenden Tanzerarme
38 nicht behindern.
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Beim Betrieb der Verseilmaschine, bei dem die Spulenträger 2 und die
Ablaufspulen 3 von der Verseilmaschinenwelle 1 angetrieben sind und die Drähte 7
von den Ablaufspulen 3 abgearbeitet werden, um einen Drahtkord 20 herzustellen,
wird die Welle 42 mit den Abtasteinrichtungen 43 vom Stellmotor 44 angetrieben.
Dabei werden die Abtasteinrichtungen gemeinsam in Richtung auf die umlaufenden Spulenträgereinheiten
2 hin verschwenkt. Sobald der erste Näherungsschalter ein Signal abgibt, das anzeigt1
daß der eingestellte kritische Abstand zwischen einem der Istwertgeber und einer
der Ablaufspulen 3 erreicht ist, erhält der Stellmotor 44 einen Steuerimpuls, aufgrund
dessen die weitere Drehung der Welle 42 unterbrochen wird. In einem wählbaren Zeittakt
wird nun ein Istwert-Sollwert-Vergleich durchgeführt und die Näherungsschalter durch
Weiterdrehung der Antriebswelle 42 derart nachgeführt, daß der Abstand zu der Ablaufspule
3 mit dem höchsten Füllungsgrad konstant bleibt. Dabei wird mit wachsender Laufzeit
der Verseilmaschine die Welle 42 mit den Näherungsschaltern gegenüber der Ausgangslage
verdreht und die Ab lau fspulen werden mehr und mehr abgearbeitet, wobei die Masse
des vorgelegten Drahtes 7 abnimmt. In Abhängigkeit vom festgestellten Drehwinkel
a zwischen der Ausgangslage des Näherungsschaltera und der Stellung, bei der das
Signal verursacht wurde, wird gleichzeitig über eine nicht näher dargestellte Programmsteuerung
die Maschinendrehzahl derart erhöht, daß die maximal auftretenden Massenkräfte im
wesentlichen konstant bleiben.
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Bei der vorliegenden Ausführung mit auf einer gemeinsamen Antriebswelle
42 fluchtenden Fühleinrichtungen 43 und mehreren
Spulenträgereinheiten
2 ist eine elektronische Auswahlschaltung nicht erforderlich, da die Auswahl eines
Steuerimpulses für den Stellmotor 44 selbsttätig durch denjenigen Näherungsschalter
getroffen wird, der an die Ablaufspule 3 mit der größten Spulenfülle bis auf einen
wählbaren kritischen Abstand herankommt, bei dem der Steuerbefehl erfolgt.