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Beschreibung
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Haspel zum Ab- und Aufwickeln von Band oder Draht Die Erfindung betrifft
eine Haspel zum Ab- und Aufwickeln von Band oder Draht, wie sie beispielsweise für
die Bandzufuhr zu einer Stanze eingesetzt wird.
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Derartige Haspeln sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt
und je nach dem jeweiligen Einsatzzweck und dem Funküionsumfn<j ausgebildet.
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Bei diesen Haspeln wird das Band entweder vom Haspel abyezogen - und
dazu wird die Haspelachse abgebremst - oder der Wickelbund wird durch einen Antriebsmotor,
meist schrittweise, gedreht. Ein solcher Antriebsmotor muß für die Massenbeschleunijung
des Wickelbundes, die große Schalthäufigkeit und die Durchnesserabnahine des Wickelbundes
beim Abwickeln ausgelegt werden.
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Der Wickelbund wird entweder durch radial verschiebbare Tragarme oder
durch von innen abgestützten Tragsegmenten getragen. Die Cragelemente sind dabei
radial verstellbar und spannen den vickelbund von innen fest. Durch die Verstellung
der Tragelemente tonnen Wickelbunde mit untcrsc:hiedlichem Innendurchmesser aufgesetzt
und zentrisch tesLyespannt werden.
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Es ist bekannt, als Antriebsmotor für den Wickelvorgang die verschiedenen
Arten der Elektromotore und Hydraulikmotore einzusetzen. Hierbei werden Anlaufkupplungen,
Anlauf steuerungen und Drehzahlregeleinrichtungen eingesetzt.
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Es ist ferner bekannt, zum Spreizen der Tragarme und Spannen der Wickelbunde
Gewindespindeln einzusetzen und diese von Hand, durch Elektromotore oder Hydraulikmotore
anzutreiben.
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Zum Spreizen der Tragsegmente ist es bekannt, die abstützenden Keile
oder Hebel zu verschieben. Dies geschieht entweder über Spindeln von Hand oder mittels
Verstellmotor oder durch Stützelemente, die mittels Hydraulik- oder Pneumatikzylinder
verschiebbar sind.
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Die bekannten Einrichtungen für den Wickelantrieb und seine Steuerung
sind meistens aufwendig und beanspruchen einen merklichen Anteil der Gesamtkosten
einer Haspel. Bei billigen Lösungen, z.B. ungeregelten Drehstromantrieben, werden
unerwünschte Stöße und Geräusche in Kauf genommen.
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Die bekannten Antriebe für das Spreizen der Tragelemente erfordern
ebenfalls einen beachtlichen Aufwand, da die Spreizeinrichtung mit dem Haspel umläuft.
Wegen der Kosten begnügt man sich in vielen Fällen mit der Hand-Verstellung.
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Die unterschiedlichen Anforderungen an einen Haspel je nach Einsatzzweck
und Größe hat zu einer Vielzahl von Ausführungen geführt. Hierdurch wird eine Serienproduktion,
beispielsweise nach einem Baukastensystem, behindert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einrichtungen der Antriebe
für das Wickeln und das Spannen zu vereinfachen und diese so anzuordnen, daß der
Haspel nach einem Baukastensystem zusammengestellt und variiert werden kann. Hierdurch
sollen die Lagerhaltung vermindert,die Lieferzeit verkürzt und die Kosten gesenkt
werden. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der gleiche Antrieb
für das Wickeln und das Spreizen benutzt wird. Hierzu wird wahlweise der eine oder
der andere Vorgang gesperrt.
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Nach einem weiteren Merkmal der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung
erfolgt der Antrieb für die beidend Funktionen über getrennte Reibscheiben, die
von der gleichen Antriebsscheibe angetrieben werden. Dabei sind diese Reibkupplungen
so (-ufigebíldet, dals die übertrar;baren Drehmomene mittels verstt!llbarer tXecitsrkr;t
e vorgegellen werden
Der Antriebsmotor ist dabei dem vorgesehenen
Drehmoment angepaßt und kann ein billiger Kurzschlußläufermotor sein.
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Die Reibkupplung für den Haspelantrieb ist dabei so angeordnet, daß
sie zugleich als Bremse beim Auslauf dient. Die REibkupplung für den Spannvorgang
überträgt das Drehmoemtn für das Spreizen und Spannen. Beim Erreichen der einstellbaren,
größten Spannkraft rutscht diese Reibkupplung. Während des Spreizvorganges ist der
Wickelvorgang durch eine Vorrichtung gesperrt; dabei rutscht die Reibkupplung für
den Wickelvorgang.
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Beim Wickelvorgang übertragen beide Reibkupplungen die Antriebsleistung.
In der Schlupfphase beim Anlauf kann durch die Schlupfdifferenz zwischen beiden
unabhängigen Reibkupplungen ein Nachspannen bewirkt werden.
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Nach einer weiteren Ausführung der Erfindung erfolgt die Anpreßkraft
für die beiden Reibkupplungen mittels hydraulisch oder pneumatisch betätigten Druckdosen
oder Zylindern. Hierdurch kann das Antriebs- und Bremsmoment durch Steuerelemente
an einem Bedienungspult eingestellt und während der Drehung des Wickelbundes verändert
werden.
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Die Vorgabe eines geringen Antriebsmomentes bedeutet einen sanften
Anlauf und Auslauf. Erfindungsgemäß erfolgt der Anlauf, d.h. die Beschleunigung,mit
SChlupf, wobei ein voller Wickelbund lange schlüpft und ein kleiner, schon zum Teil
abgewickelter Wickelbund nur kurz schlüpft. Das Antriebsmoment kann so klein vorgegeben
werden, daß ein voller Wickelbund beim Anlauf in der Anlaufzeit nur einen Bruchteil
der Enddrehzahl erreicht.
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Durch den unterschiedlichen Schlu f entsteht ein Ausgleich für die
Durchmesserabnahme beim Abwickeln. Mit der erfindungsgemäßen Ausführung kann ein
Wickelantrieb für konstante Abwickelgeschwindigkeit mit einfachsten Mitteln nachgeahmt
werden.
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Der "Schlupfantrieb" vermeidet Stöße und Überlastungen und ermöglicht
einen kleinen Antrieb und eine leichte Haspelkonstruktion. Die beim Schlupf und
beim Bremsen entstehende Reibungswärme wird, beispielsweise über Kühlrippen, abgeführt.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel nach der Erfindung werden die
Reibkupplungen durch Lamellenkupplungen gebildet, die mittels Magnete, Druckluft
oder Öldruck betätigt werden.
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Diese Ausführung eignet sich besonders für eine automatische Steuerung
des Haspels einschließlcih des Beladevorganges.
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Bei einer weiterenAusführung der erfinderischen Lösung erfolgen die
beiden Antriebe durch nacheinandergeschaltete Reibkupplungen.
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In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindungen
sowie weitere Details dargestellt. Es zeigen: Abb.1 Haspel mit Tragarmen im Seitenriß,
teilweise im Schnitt Abb.2 Radialführung, dreiarmig, im Aufriß Abb.3 Radialführung,
vierarmig, im Aufriß Abb.4 Anordnung der Rutschkupplung im Schnitt Abb.5 Rutschkupplungen
mit Druckdose im Halbschnitt Abb.6 Haspel mit Tragarmen, Ausschnitt im SChnitt Abb.7
Haspel mit durch Keilen abgestützten Tragsegmenten Abb.8 Haspel mit durch Hebel
abgestützten Tragsegmenten Abb.9 Haspel mit Tragarmen in 2 Ansichten Abb.10 Doppelhaspel
in 2 Ansichten Abb.1i Haspel mit Schwenkvorrichtung Der Haspel nach Abb.1 besteht
aus dem Lagergehäuse 1, in dem die hohle Haspelwelle 2 gelagert ist und die selbst
die -Verstellwelle 3 aufnimmt. Der Haspelkopf 4 ist mit der Haspelwelle 2 fest verbunden
und trägt die angeschraubten Brücken 5. Diese sind in der Abb.2 bei einer dreiarmigen
und in Abb.3 bei einer vierarmigen Radialführung dargestellt. Die Brücke 5 trägt
die Führungsstangen 40 und die Gewindespindel 6, die sich mit dem Axiallager 39
abstützt und am inneren Ende ein Kegelrad 7 trägt.
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Das äußere Ende ist vom Lagerstein 37 geführt und mit einem Vierkant38versehen.
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Auf den Führungsstangen 40 und der Gewindespindel 6 ist die Spreizmutter
8 radial verschiebbar und trägt den Tragarm 9 zur Aufnahme des Wickelbundes. Die
am Haspelkopf 4 und den Lagersteinen 37 befestigte Scheibe 10 dient zur Führung
des nicht dargestellten BAndes.
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Im Lagergehäuse 1 ist eine Feder 11 zwischen den beiden Lagern 12
gespannt und drückt die Reibscheibe (Wickeln) 13 gegen die Antriebsscheibe 14, an
die beidseitig Reibbeläge 15 angeschraubt sind. Diese Antriebsscheibe 14 ist auf
der Haspelvelle 2 gelagert und stützt sich an dem Anlagekragen 16 ab, mit dem die
Feder 11 gespannt wird. Reibscheibe (Wickeln) 13 und Antriebsscheibe 14 bilden die
Reibkupplung für den Antrieb zum Wickeln.
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Die Antriebsscheibe 14 ist mit einer Verzahnung versehen oder trägt
einen Zahnkranz, in das ein vom Motor 17 angetriebenes Ritzel 18 eingreift. Eine
weitere Reibscheibe (Spreizen) 19 wird ebenfalls gegen die Antriebsscheibe 14 gedrückt,und
zwar durch die Feder 21, die mit der Spannmutter 22 fespannt und aie Kontermutter
23 gesichert ist. Während die Reibscheibe 13 auf der Haspelwelle 2 verschiebbar,
jedoch durch die Paßfeder 21 arehfest gelagert ist, ist die andere Reibscheibe 19
auf der Verstellwelle 3 verschiebbar und durch die Paßfeder 21 verdrehfest gelagert.
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Die Reibscheibe 19 und die Antriebsscheibe 14 bilden die zweite Reibkupplung,
deren Kupplungsmoment leicht verstellbar ist. Die Verstellwelle 3 stützt sich durch
den Kragen 24 gegen die Haspelwelle 2 ab. Auf der Verstellwelle 2 ist das Ritzel
25 befestigt, das in die Kegelräder 7 der Gewindespindeln 6 eingreift.
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tZLe Verstellwelle 2 trägt auZerdem die Aufsteckscheibe 2, die mit
,e,n Klenunstück 27 angekieinmt ist und durch die Löseschraube 28 gelöst und dann
abgenommen werden kann.
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Im Haspelkopf 4 ist ein Verriegelungsstift 35 verschiebbar angebracht,
der in ein Loch 36 am Lagergehäuse 1 geschoben werden kann und dabei das Drehen
des Haspels verhindert.
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Der Haspel ist mit dem Lagergehäuse auf eine Säule 33 oder in Abb.1
auf eine Verschiebeeinrichtung 29 geschraubt. Diese dient der achsialen Verschiebung
des Haspels. Die an einer Platte angebrachte Zahnstange 30 kann durch das Ritzel
31 verschoben werden. Dieses wird hierzu durch eine Kurbel oder in Abb. 1 einen
Getriebemotor 32 gedreht. Die Säule 33 selbst ist an einem stabilen Fuß 34 befestigt.
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Vor dem Spreizen und Spannen, bzw. Zusammenfahren der Tragarme vor
dem Aufsetzen eines Wickelbundes, wird der Haspel von Hand verdreht und mittels
des Verriegelungstiftes 35 gegen Verdrehen verriegelt. Die Auf steckscheibe 26 wird
abgenommen.
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Beim Einschalten des Motors 17 dreht sich die Antriebsscheibe 14 und
versucht, beide Reibscheiben 13 und 19 mitzunehmen. Die Reibscheibe 13 bleibt stehen
und schlupft, während über die Reibscheibe 19 die Verstellwelle 3 mitgenommen wird.
Über das Ritzel 25 und die Kegelräder 7 werden die Gewinde spindeln 6 gedreht. Diese
verschieben dabei über die Spreizmuttern 8 die Tragarme 9. Nach dem Aufschieben
eines Wickelbundes werden durch den Motor die Tragarme zunächst gespreizt und dann
der Wickelbund soweit gespannt, bis die Reibscheibe 19 ebenfalls schlüpft.
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Nach dem Abschalten des Motors 17 wird die Auf steckscheibe 26 auf
gesteckt, angedrückt und die Löseschrauben 28 geöffnet, so daß das Klemmstück 27
unter der Wirkung einer nicht dargestellten Feder auf der Verstellwelle 3 festklemmt.
Nun wird der Verriegelungsstift 35 herausgezogen und das Band in die weitere Anlage
eingelegt. Die Anlage ist jetzt betriebsbereit.
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Durch ein Signal "Bandvorschub" wird der Motor 17 eingeschaltet.
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Die Antriebsscheibe 14 dreht sich, während beide Reibscheiben 13 und
19 schlüpfen. Durch das Schlupfmoment beider Scheiben läuft der Haspel sanft an
und beschleunigt sich. Vom Bandwickel wird das Band mit zunehmender Geschwindigkeit
abyewickelt.
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Da yleictlze y l3and verarbeitet wird, nimmt der Vorrat einer Schlinge
zwischen Haspel und Verbraucher zunächst ab un<L steigt dann, bis die Vorratsschlinge
bis zu einer bestimmten Grenze gefüllt ist.
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Jetzt wird das Signal "Halt" gegeben. Der Motor stoppt und bleibt
wegen Selbsthemmung oder einer Haltebremse sofort stehen. Der Haspel dreht sich
jedoch noch weiter und beide Reibscheiben 13 und 19 schlüpfen. Sie wirken dadurch
als Bremse und bremsen den Wickelbund bis zum Stillstand ab. Wenn die Bandschlinge
fast verbraucht ist, wird mit dem Signal "Bandvorschub" der gleiche Vorgang gestartet.
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Durch den Abwickelvorgang wird der Wickelbund kleiner und leichter.
Dadurch wird beim Beschleunigen mit dem gewäh'ten Schlupfmoment eine größere Winkelbeschleunigung
erzielt,und beim Stoppsignal ist eine größere Winkelgeschwindigkeit erreicht. Diese
kompensiert teilweise die Durchmesserabnahme, so daß die mittlere Bandgeschwindigkeit
sich nicht stark ändert, obwohl der Antriebsmotor eine konstante Drehzahl hat.
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Bei einer bestimmten Durchmesserabnahme reicht die Anlaufzeit, um
den Wickel bund auf die volle Drehzahl zu beschleunigen und bei noch geringerem
Durchmesser schließt, an die Beschleunigungszeit noch eine Zeit an, in der der Wickelbund
schlupffrei mit voller Drehzahl abgewickelt wird. Dieser erfindungsgemäße Vorgang
kann durch die Größe des Schlupfmomentes beeinflußt werden.
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Im Ausführungsbeispiel nach Abb.1 ist das Schlupfmoment durch die
Vorspannung der weder 1 gegeben. Diese wird bei ortsfester Anbringung des Anlagekragens
16, beispielsweise durch die Länge einer Schraubenfeder oder die Anzahl von Tellerfedern,
gegeben. Der vorgespannte Federweg ist dabei so groß, dasß die Veränderung durch
den Verschleiß des Reibbelages 15 noch keine Rolle spielt. Das Schlupfmoment wird
vorzugsweise fest vorgegeben entsprechend dem Drehmoment des Motors.
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Das Schlupfmoment für den Antrieb der Reibscheibe (spreizen) 19 ist
im Ausführungsbeispiel nach Abb.1 leicht veränderbar, u.z. durch Spannmutter 22
und Kontermutter 23, damit es der Größe und Masse des Wickelbundes angepaßt werden
kann.
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In der Abb.4 sind die Rutschkupplungen nach einem weiteren Anwendungsbeispiel
im Schnitt dargestellt. Im Vergleich zum Beispiel der Abb.l fehlt der Anlagekragen
16. Dadurch stehen beide Reibscheiben 13 und 19 unter der Wirkung der gleichen Federspannung,
und es ist nur Feder 11 erforderlich. Die Verstellung der Federvorspannung mittels
der Spannmutter 22 und der Kontermutter 23 bewirkt sowohl für das Wickeln wie für
das Spannen eine Veränderung des Schlupfmomentes und damit eine Anpassung an die
Masse des Wickelbundes.
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In der Abb.5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Rutschkupplungen
mit einer Druckdose im Halbschnitt dargestellt.
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Am Lagergehäuse 1 ist der Bügel 41 befestigt, an dem beispielsweise
eine Druckdose 43 oder ein Zylinder für Druckluft oder Öl befestigt ist, die durch
den Anschluß 44 mit dem Druckmedium versorgt wird.
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Die Druckdose 43 drückt über das Axiallager 42 die Reibscheibe 19
und die Antriebsscheibe 14 gegen die Reibscheibe 15. Diese stütt sich über die Lager
12 und die Distanzscheibe 45 gegen die Scheibe 46, die am Lagergehäuse 1 befestigt
ist. Durch den Druck, mit dem die Druckdose 43 beaufschlagt wird, werden die Schlupfmomente
beeinflußt, und es kann während des Laufes das Wickelmoment und das Spannmoment
verändert werden. Dies ist besonders bei automatisierten Anlagen vorteilhaft. In
diesem Fall wird auch die Verriegelung der Haspelwelle 2 mit dem Lagergehäuse 1
beim Spreizen in nicht dargestellter Weise durch das Druckmedium bewirkt.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist in der Abb.6
im Halbschnitt dargestellt. Im Lagergehäuse 1 ist die Verstellwelle 3 gelagert,
die zugleich als Haspelwelle dient.
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Auf dieser ist der Haspelkopf 4 drehbar gelagert. Am Haspelkopf 4
sind die Brücken 5 befestigt, die die Spindeln 6 mit den Kegelrädern 7 tragen. Auf
der Verstellwelle 3 ist die Antriebsscheibe 14 drehbar und die Reibscheibe 13 verschiebbar
gelagert. Diese Scheiben werden durch die Federn 11 über den Reibbelag 15 gegeneinander
gedrückt und bilden eine Schlupfkupplung und zugleich eine Bremse. Die Federkraft
wird durch Verdrehen der Spannmutter 22 mit Kontermutter 23 erzeugt. Sie wirkt über
das Lager 12, die Reibscheibe 13, den REibbelag 15, die Antriebsscheibe 14, den
Haspelkopf 4, das Ritzel 25 und den Kragen 24, der an der Verstellwelle 2 befestigt
ist.
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Auf der Verstellwelle 2 ist ein zweites Ritzel 47 - jedoch drehbar
- angeordnet, das sich gegen den Mitnehmer 48 legt.
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In diesem Mitnehmer 48 ist ein Verriegelungsstift 35 verschiebbar
befestigt, der in ein Loch 36 des Ritzels 47 geschoben werden kann.
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Imine weitere Verriegelung zwischen dem Haspelkopf 4 unddem Lagergehäuse
1 ist nicht dargestellt.
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Beim Spreizen und Spannen eines Wickelbundes wird der Haspelkopf 4
mit dem Lagergehäuse 1 verriegelt und der Verriegelungsstift 35 herausgezogen. Durch
einen Motor wird nun die Antriebsscheibe 14 vorwärts oder rückwärts gedreht. Sie
nimmt über den Reibbelag 15 die Reibscheibe 13 mit, die über die Paßfeder 20 die
Verstellwelle 3 dreht. Mit dieser dreht sich das Ritzel 25 und treibt aie Kegelräder
7 an, die die Gewindespindeln 6, die in den tsrücken 5 gelagert und abgestützt sind,
dreht und somit die 'tragarme radial verschiebt. Hierbei dreht sich das Ritzel 47
!iegenläufig auf der Verstellwelle 3. Beim Anlauf und wenn das Spannmoment erreicht
ist, schüpft die Antriebsscheibe 14, während die Reibscheibe 13 stehen bleibt.
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Beim Wickeln wird die Verriegelung des Haspelkopfes 4 gelöst und der
Verriegelungsstift 35 hineingeschoben, so daß der Mitnehmer 48 mit dem Ritzel 47
verbunden ist. Dadurch ist das Getriebe der Ritzel 25 und 47 sowie der Kegelräder
7 blockiert.
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Beim Antrieb der Antriebsscheibe 14 wird die Reibscheibe 13 schlüpfend
mitgenommen und treibt über die Verstellwelle 3 und dem Haspelkopf 4 den Haspel
an. Der Wickelvorgang entspricht nun dem der Ausführung nach Abb.1.
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Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist in der Abb.7 bei einem Haspel
mit innen durch Keile 50 ab gestützten Tragsegmenten 49 dargestellt. Die Tragsegmente
49 stützen sich mit ihren Keilen 50 auf die Stütznasen 51, die Teil der Haspelwelle
2 sind, ab.
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Auf der Verstellvelle 3 befindet sich die Spannmutter 52, die zwischen
Spannklauen 53 an den Tragsegmenten 49 greifen und durch diese gegen Verdrehen gesichert
sind. Beim Spreizen und Spannen wird, wie vorher schon beschrieben, die Verstellwelle
3 gedreht und schraubt dabei die Spannmutter 52 nach innen oder außen. Diese nimmt
über die Spannklauen 53 die Tragsegmente 49 mit, die dadurch auf den Keilen 50 radial
nach außen oder innen bewegt werden.
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Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist in der Abb.8 bei einem Haspel
mit innen durch Hebel 54 abgestützten Tragsegmenten 49 dargestellt. Die Hebel 54
sind duch Gelenke 55 mit der Haspelwelle 2und durch Gelenke 56 mit den Tragsegmenten
49 verbunden.
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Die Spreizhebel 57 verbinden die Tragsegmente 49 mit der Spreizmutter
59 über die Gelenke 58. Die Spreizmutter 59 ist auf der Haspelwelle 2 verschiebbar
gelagert. Durch Drehen der Verstellwelle 3 in schon beschriebener Weise wird die
Spreizmutter 59 verschoben und zieht dabei über die Hebel 57 die Tragsegmente mit,
die sich auf einem Kreisbogen bewegen und dabei den Wickelbund spannen.
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Konstruktive Details des Spannens mit Tragsegmenten 49 sind an sich
bekannt. Die neue erfinderische Lösung verwendetden Antrieb in den beschriebenen
Formen.
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Die beschriebenen Einrichtungen für das Wickeln und Spreizen sind
erfindungsgemäß so ausgeführt, daß beliebige Kombinationen und Vereinfachungen möglich
sind. Hierzu sind die einzelnen Einrichtungen als Module ausgebildet, die man beliebig
nach einem Baukastenprinzip austauschen oder weglassen kann. Dieser modulare Aufbau
sit auch bei den übrigen Einrichtungen gegeben, wie an einigen Beispielen gezeigt
wird.
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In Abb.9 ist ein Haspel nach der Erfindung in 2 Ansichten dary gestellt.
Im Aufriß ist dargestellt, wie an den 4 Seiten des viereckigen Lagergehäuses 1 unten
die Säule 33 mit dem Fuß 34, oben ein drehbarer Galgen 60 mit einem Hubgerät 61,
rechts der Motor 17 und links eine Andrückvorrichtung 62 befestigt sind.
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In der Abb.1 ist dargesteLlt, wie zwischen dem Lagergehäuse 1 und
der Säule 33 eine Verschiebeeinrichtung 29 angeordnet ist.
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Die Abb. 10 zeigt einen Doppelhaspel im Aufriß und Grundriß.
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Dieser Doppelhaspel wird aus 2 einfachen Haspeln gebildet, die auf
einer Drehvorrichtung 63 befestigt sind und durch diese um ;80° vorwärts oder rückwärts
gedreht werden können.
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Die Aob. 11 zeigt einen Haspel auf einer Schwenkvorrichtung 64.
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Diese kann mittels Kurbel oder Motor bis zu 1800 geschwenkt werde.
Verschiebeeinrichtung 29, Drehvorrichtung 63 unl SChwelkvorrichtung 64 können auch
kombiniert werden und passen damit in den modularen Aufbau des Haspels.
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Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen in der starken Vereifachung
des Antriebes, der Verringerung der Beschleunigungs-und Verzögerungskräfte sowie
in der universellen Anwendung dank des modularen Aufbaues begründet. Diese Vorteile
gelten sowohl für den Anwender wie auch für die Serienfertigung des Produktes nach
der Erfindung.