EP4004263A1 - Flecht-, wickel- oder spiralisiermaschine und verfahren zu deren betrieb - Google Patents

Flecht-, wickel- oder spiralisiermaschine und verfahren zu deren betrieb

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EP4004263A1
EP4004263A1 EP20737414.1A EP20737414A EP4004263A1 EP 4004263 A1 EP4004263 A1 EP 4004263A1 EP 20737414 A EP20737414 A EP 20737414A EP 4004263 A1 EP4004263 A1 EP 4004263A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
strand
braiding
longitudinal axis
diameter
winding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20737414.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Falkner
Stephan Gorgels
Markus Raab
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maschinenfabrik Niehoff GmbH and Co KG
Original Assignee
Maschinenfabrik Niehoff GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Niehoff GmbH and Co KG filed Critical Maschinenfabrik Niehoff GmbH and Co KG
Publication of EP4004263A1 publication Critical patent/EP4004263A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • D07B7/02—Machine details; Auxiliary devices
    • D07B7/022—Measuring or adjusting the lay or torque in the rope
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D04C—BRAIDING OR MANUFACTURE OF LACE, INCLUDING BOBBIN-NET OR CARBONISED LACE; BRAIDING MACHINES; BRAID; LACE
    • D04C1/00—Braid or lace, e.g. pillow-lace; Processes for the manufacture thereof
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    • D04C—BRAIDING OR MANUFACTURE OF LACE, INCLUDING BOBBIN-NET OR CARBONISED LACE; BRAIDING MACHINES; BRAID; LACE
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    • D04C3/40—Braiding or lacing machines for making tubular braids by circulating strand supplies around braiding centre at equal distances
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    • D07B2501/40—Application field related to rope or cable making machines
    • D07B2501/406—Application field related to rope or cable making machines for making electrically conductive cables

Definitions

  • the invention relates to a braiding, winding or spiraling machine and a method for its operation.
  • Braiding machines especially rotary braiding machines, can be used for
  • Production of hollow tubular braids from a strand material to be processed can be used.
  • a strand is understood to be an elongated, strand-like material, preferably available in almost any length.
  • a strand of the strand material can consist of one or more individual strand material fibers.
  • a strand fiber can in particular, but not exclusively, be a wire which can contain iron, but preferably consists of non-ferrous metals, or a textile fiber, a carbon fiber or another strand-like carbon material.
  • a hank fiber can thus in particular be a metal wire, a yarn or a plastic fiber.
  • the number of strand fibers contained in a strand is also referred to as panning.
  • a strand of 10 individual wires, for example, has 10 pits.
  • One application for such hollow tubular braids is medical Braids for vascular implants, for example stents or vascular prostheses.
  • Braiding machines can also be used to braid a strand-like material with a strand, for example to braid a cable with a wire mesh.
  • the strand-like material preferably has a cross section essentially perpendicular to its longitudinal axis, which is essentially round.
  • the present invention relates to this second application of braiding machines for braiding a strand material.
  • Areas of application for braided strand-like materials produced in this way are, for example, electrical cables provided with shields against electromagnetic fields, cables or hoses provided with protective sheaths against mechanical loads or molded bodies braided with carbon fibers or other strand-like carbon materials, which may be removed again after the carbon material has hardened Manufacture of low-mass components, especially in lightweight construction.
  • the braided, strand-like material is passed onto a disc with a circumferential groove in the end face, the so-called pull-off disc, and is pulled off from the braiding machine.
  • Said angle is defined as an angle between an angle parallel to the longitudinal axis of the strand-like material and Half-straight lines running counter to the direction of movement of the strand-like material through the point of contact of the strand material on the strand-like material and the strand material running up on the strand-like material.
  • the braiding angle can have a value of 50 degrees, for example.
  • winding machines are similar to braiding machines, with the difference that the strands of the strand material to be processed are not woven together, but lie loosely on top of one another or on the strand-like material to be wrapped. Winding machines can apply one or more winding layers to the strand-like material to be wrapped.
  • Winding machines are used, for example, to produce cords or ropes, shields for hoses or cables or reinforcements for pressure hoses.
  • spiralizing machines largely correspond to the winding machines, the strand material to be processed preferably being plastically deformable and therefore forming a self-supporting spiral when it is wound around the strand-like material to be wrapped.
  • Spiraling machines are used, for example, for sheathing cables with copper wires or soft steel wires in the form of a helix.
  • the invention is based on the example of a braiding machine for wire as the strand material to be braided and a cable as the strand-like material to be braided, ie for the production of a cable surrounded by a wire braid.
  • a braiding machine for wire as the strand material to be braided and a cable as the strand-like material to be braided, ie for the production of a cable surrounded by a wire braid.
  • this is not a limitation; the invention can be used for a braiding, winding or spiraling machine for braiding any strand-like material through any strand.
  • Rapid braiding machine for braiding strand-like material by means of a thread-like strand material in the form of wires or ribbons made of organic or non-organic material using
  • Coil carriers that rotate against each other in two parallel planes are known.
  • the diameter of the strand-like material, viewed over its longitudinal extent, is subject to fluctuations. "Diameter” always means a diameter of a cross section of the strand-like material essentially perpendicular to its longitudinal axis.
  • a problem that can arise from a fluctuating diameter of the strand-like material is an equally fluctuating degree of overlap of the strand-like material by the strand material.
  • the degree of coverage (also referred to as "coverage coefficient”) is defined as a ratio of the total surface area of all strands of strand material facing radially outward with respect to the strand material and covering the strand material in a certain section of the strand material to the surface area of the strand material in this Section. It is assumed that if a strand consists of several strands, the individual strands are placed next to one another and without any spacing from one another on the strand-like material so that the strand in the braided state forms a "band" with a certain width on the surface of the strand-like material .
  • the width of this band corresponds to the number of skein fibers in the skein, ie the panning, multiplied by the diameter of the individual skein fibers. Furthermore, it is assumed that all strand fibers in a strand have the same diameter, in particular are even identical.
  • the degree of coverage defined in this way indicates how many strands of rope in the finished product, i. H. the braided strand-like material, lying on top of each other at a certain point on the surface.
  • only a certain part of the braided strands can be taken into account for the degree of coverage.
  • a braiding machine generally the same number of bobbins, from which the strand-like material is unwound, rotates in mutually opposite directions.
  • the degree of overlap for example, only the coils rotating in one of the two directions can then be taken into account; H. only half the number of coils used in total and thus only half the number of total braided strands.
  • a degree of overlap of 1 thus means that in the braided strand-like material the turns of the individual strands of strand material lie as a whole (on average) next to one another without gaps on the surface of the strand-like material.
  • a degree of overlap of 0.85 means that in the braided strand-like material between the turns of the individual strands of strand there are spaces, the width of which is on average 0.15 times the width of a strand corresponds.
  • a degree of coverage of 1.15 in turn means that in the braided rope-like material the turns of the individual strands of rope overlap on average by 0.15 times their width.
  • a certain degree of coverage is generally specified for a product to be manufactured, which depends on the required mechanical, electrical or other physical properties or on the required appearance of the desired product, for example its shielding properties or its compressive strength. If the actual degree of coverage of the product is lower than the specified value, this can lead to the required properties of the product and thus the required product quality not being achieved. If, on the other hand, the actual degree of coverage of the product is higher than the specified value, this can also lead to quality problems, but in particular also to the fact that more strand material than necessary is used in the production and thus the production costs of the product are higher than necessary.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a method for operating a braiding, winding or spiraling machine and a corresponding braiding, winding or spiraling machine in which changes in the diameter of the strand-like material can be taken into account.
  • the at least one strand is attached at least one point non-rotatably attached to the strand-like material. Then the at least one strand of strand material is repeatedly guided around the longitudinal axis of the strand-like material and the strand-like material is simultaneously moved essentially in the direction of its longitudinal axis and always in the same direction. In this way, the at least one strand of strand material assumes the shape of a spiral leading around the strand-like material.
  • a diameter of a cross section of the strand-like material is measured essentially perpendicular to its longitudinal axis.
  • a feed rate of the strand-like material and / or a speed at which the at least one strand of strand moves around the longitudinal axis of the strand-like material is then controlled or regulated.
  • the feed speed of the strand material is the speed at which the strand material is always moved essentially in the direction of its longitudinal axis in the same direction.
  • the feed speed of the strand-like material and the speed of rotation of the at least one strand-like strand have proven to be the most suitable operating parameters of the braiding machine, through the control or regulation of which changes in the diameter of the strand-like material can be taken into account. For example, when the diameter of the strand-like material is increased, a greater length of the strand must also be made available for a single revolution of the strand. This means that the reels from which the strand material is unwound also have to rotate faster. This can lead to problems if the unwinding speed of the strand material from the bobbins becomes too high, so that the strand material can tear. In this case, the invention makes it possible to reduce the feed speed of the strand-like material and / or the speed of the at least one strand of strand material to such an extent that the risk of strand breaks is avoided.
  • a relative feed rate of the strand material is controlled or regulated as a function of the measured diameter of the cross section of the strand material such that a degree of overlap of the strand material by the at least one strand essentially corresponds to a predetermined value.
  • the relative feed speed of the strand-like material is defined as a distance by which the strand-like material moves around the longitudinal axis of the strand-like material during a complete revolution of the at least one strand of strand material. This route is also known as the slope or the length of the lay.
  • the degree of coverage of the strand-like material by the at least one strand was already defined above.
  • the two drive speeds of the braiding machine are not independent of one another controlled or regulated, but only in relation to each other, whereby a certain relative feed speed of the strand-like material is achieved.
  • This can take place, for example, in that both drive speeds are controlled or regulated to specific, predetermined values, the ratio of which results in the desired relative speed.
  • the predetermined values of the two drive speeds are preferably selected in such a way that neither of the two drive speeds exceeds the respective maximum permissible speed.
  • the desired relative speed can, however, also be achieved by maintaining the current value of one of the two drive speeds and changing the value of the other drive speed until the ratio of the two drive speeds results in the desired relative speed.
  • This embodiment of the invention is based on the observation that the degree of overlap can be expressed precisely by the above-mentioned relative speed and the diameter of the strand-like material (as well as several constant factors).
  • D is the diameter of the strand material
  • f is the number of strand fibers in a strand (the panning)
  • d is the diameter of a strand
  • X is the number of items to be taken into account for the coverage ratio
  • b is the width of the "band" formed by a strand of strand material and S is the length of a section of strand of strand material which is a
  • a "development" of the surface of the strand-shaped material 7 is considered on a section which has a length corresponding to the distance by which the strand-shaped material moves on in one revolution of the strand-shaped material around the strand-shaped material 9, ie a rectangular development of the surface of the strand-like material (heavily bordered in Fig. 1) with the height h, the width p D and thus the area hp D.
  • a rectangular area of a section is also in operation of the braiding machine of the "ribbon" formed by a strand 9 of strand material with a width S and a height b and thus the area b S wound.
  • the rectangular surface of the strand 9 does not come to lie exactly on the rectangular development of the strand-shaped material, but rather the two rectangular surfaces overlap one another. However, these overlaps compensate for one another so that the ratio defining the degree of overlap corresponds precisely to the ratio of the surface areas of the two rectangular surfaces.
  • the width S of the rectangular surface of the strand 9 forms the diagonal of the rectangular development of the strand-shaped material 7, d. H. according to the Pythagorean theorem:
  • the degree of overlap then results as the ratio of the two rectangular areas mentioned, multiplied by the number X of strands to be taken into account, ie
  • the relationship just mentioned is therefore used to control or regulate the relative feed speed of the strand-like material.
  • the measured diameter D, the specified degree of overlap k and the constants f, X and d are known, from which the relative feed rate h of the strand-like material can be calculated and used as a setpoint for controlling or regulating the braiding machine.
  • h falls strictly monotonically with increasing D, that is, when D increases, h decreases, and when D decreases, h increases.
  • the braiding angle defined above is additionally measured and used to control or regulate the relative feed speed of the strand-like material.
  • the control or regulation of the relative feed speed of the strand-like material can take place in such a way that a nominal value for the braiding angle is determined and the braiding angle is also changed by changing the relative feed speed with simultaneous measurement of the braiding angle until it has reached its nominal value.
  • the relationship just mentioned is therefore used to control or regulate the relative feed speed of the strand-like material.
  • the measured diameter D, the specified degree of overlap k and the constants f, X and d are known, from which the braiding angle a is calculated and can be used as a setpoint for controlling or regulating the braiding machine. In this way - apart from errors in the measurement of the diameter D and the control or regulation of the relative feed speed h using the braiding angle a - it is ensured that the manufactured product has the given degree of coverage k.
  • the invention further relates to a braiding, winding or spiraling machine, which is designed to use a method according to the invention for braiding, wrapping or spiraling a strand-like material, in particular a cable, with at least one strand of at least one strand fiber, in particular of at least one Wire, to be operated and which is set up to repeatedly guide the at least one strand of strand around the longitudinal axis of the strand-like material and at the same time to move the strand-like material essentially in the direction of its longitudinal axis and always in the same direction.
  • the braiding, winding or spiraling machine has a measuring device for a diameter of a cross section of the strand-like material essentially perpendicular to its longitudinal axis and a control or regulating device for controlling or regulating a relative feed speed of the strand-like material, defined as a distance which moves the strand-like material around the longitudinal axis of the strand-like material during a complete revolution of the at least one strand-like material, depending on this measured diameter.
  • the braiding, winding or spiraling machine according to the invention is set up to be operated according to a method according to the invention using the braiding angle to control or regulate the relative feed speed of the strand-like material, and furthermore has a measuring device for the braiding angle on.
  • FIG. 1 a sketch of a rectangular "development" of the surface of the strand-like material
  • FIG. 2 a schematic structure of a braiding machine of the type under consideration.
  • FIG. 1 has already been explained above.
  • Fig. 2 shows the functional principle of a braiding machine 1 according to the invention on the basis of a schematic drawing.
  • the braiding machine 1 has a number, for example 8, 12 or 16, of upper braiding bobbins 2, on each of which an upper thread 9 (the so-called weft thread) is wound.
  • the upper thread 9 can in particular be a textile thread, a wire or a bundle of several such textile threads or wires.
  • the upper braided bobbins 2 are mounted on bobbins (not shown), which rotate separately from one another on toothed wheels on a toothed ring (both not shown) mounted on a lower bobbin table 4 and all rotate in the same direction, for example counterclockwise (indicated by the upper reel table 4) rotating arrow 17).
  • the braiding machine 1 has a number, for example also 8, 12 or 16, of lower braiding bobbins 3, on each of which a lower thread 10 (the so-called warp thread) is wound.
  • the number of lower Braiding bobbins 3 is preferably the same as the number of upper braiding bobbins 2.
  • the lower thread 10 is preferably the same thread as the upper thread 9.
  • the lower braiding bobbins 3 are mounted on a common lower bobbin table 4, which is in a relative to the upper braiding bobbins 2 opposite direction, for example clockwise, rotates (indicated by the lower circumferential arrow 18).
  • a cable 6 - here still unshielded - is inserted into the braiding machine 1 from below and runs out of the braiding machine 1 again at the upper end.
  • the upper threads 9 running from the upper braiding bobbins 2 and the lower threads 10 running from the lower braiding bobbins 3 converge at the braiding point 8 on the braiding axis 5 and there braid the unshielded cable 6, which is then connected to the upper end of the braiding machine 1 by a (not shown) withdrawal disk is withdrawn as a shielded cable 7.
  • the lower threads 10 which are connected to the lower braiding bobbins 3 in the opposite direction than the upper threads 9 with the upper braiding bobbins 2, are wound around the braiding axis 5 rotate, alternately passed over one or more adjacent upper braiding bobbins 2 and under one or below several adjacent upper braiding bobbins 2, for example above or below two adjacent upper braiding bobbins 2.
  • Each lower thread 10 appears when it is wound up and down. Movement into vertical slots in an upper inner housing 19.
  • each lower thread 10 runs over a roller at one end of a braiding lever 11 and is alternately lifted or depressed by the braiding lever 11 before passing an "oncoming" upper bobbin 2 and thus above the upper braiding bobbin 2 or below the upper braiding bobbin 2 passed through.
  • each lower thread 10 is assigned its own braiding lever 11, which is rotatable about a pivot bearing 12 which is attached to a holder 13 connected to the lower reel table 4.
  • Each braiding lever 11 can be controlled via a linkage 14, the upper end of which is rotatably connected to the braiding lever 11 and the lower end of which runs in a fixed, revolving cam track of a cam control 15.
  • the wave shape of the cam path of the cam control 15 leads to an up and down sliding movement of the rod 14 and thus to the desired up and down pivoting movement of the braiding lever 11, which is synchronized with the movement of the upper braiding bobbins 2.
  • the braiding lever 11 can, however, alternatively also be guided directly in the cam path of the cam control 15.
  • a diameter measuring device 16 is arranged which measures the diameter of a cross section of the cable 6 substantially perpendicular to the braiding axis 5.
  • the diameter measurement is preferably carried out continuously, but can also be carried out periodically with a specific frequency.
  • the diameter measurement takes place by means of a suitable measuring means, preferably mechanically, for example by means of two spring-mounted rollers, which are spring-pressed against the cable 6 from the outside on two opposite sides.
  • the distance between the two rollers and thus the diameter of the cable 6 can be determined, for example, via the spring tension with which the two rollers are pressed apart, or also via an optical or other measuring path sensor. More preferred the diameter measurement can also take place purely optically, for example by means of a laser sensor, alternatively also by means of a camera which continuously films the cable 6 passing through and whose camera images are evaluated.
  • the braiding machine 1 can also have a measuring device (not shown) for the braiding angle ⁇ .
  • the method according to the invention is preferably stored in a control device of the braiding machine 1 in the form of control software.
  • the operator of the braiding machine 1 enters a setpoint value for the degree of coverage k into the control system.
  • the diameter D of the cable 6 can also be entered into the control as a nominal value. Alternatively, the measured diameter D can also be transferred to the control.
  • the setpoint h So n becomes a setpoint V SO N, I for the speed of rotation of the upper braiding bobbins 2 or the lower braiding bobbins 3 around the braiding axis 5 and a setpoint v So n , 2 for the withdrawal speed of the braided, shielded cable 7 certainly.
  • V SO N, I and V SO N, 2 are transferred to the respective control for the speed of the braiding bobbins 2, 3 or the withdrawal speed as setpoint values.
  • the respective control then controls or regulates the Speed or the withdrawal speed to the value V SO II, I or v So n , 2 . In this way it is ensured that the braided cable 7 essentially has the predetermined degree of coverage k. If the braiding machine 1 has a measuring device for the braiding angle a, a nominal value a Soii for the braiding angle a can be calculated, preferably using the mathematical relationship given above.
  • the speed of the braiding bobbins 2, 3 can be changed and the braiding angle a can be measured at the same time until the braiding angle a has assumed the desired value a So n. In this way it is also ensured that the braided cable 7 essentially has the predetermined degree of coverage k.

Landscapes

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  • Braiding, Manufacturing Of Bobbin-Net Or Lace, And Manufacturing Of Nets By Knotting (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine (1) zum Umflechten, Umwickeln bzw. Spiralisieren eines strangförmigen Materials (6), insbesondere eines Kabels (6), mit wenigstens einem Stranggutstrang (9, 10) aus wenigstens einer Stranggutfaser, insbesondere aus wenigstens einem Draht. Bei dem Verfahren wird ein Durchmesser (D) des strangförmigen Materials (6) gemessen und eine Vorschubgeschwindigkeit des strangförmigen Materials (6) und/oder eine Drehzahl, mit der sich der wenigstens eine Stranggutstrang (9, 10) um die Längsachse (5) des strangförmigen Materials (6) herumbewegt, in Abhängigkeit dieses gemessenen Durchmessers (D) gesteuert oder geregelt. Insbesondere kann durch eine Steuerung oder Regelung der relativen Vorschubgeschwindigkeit (h) des strangförmigen Materials (6) in Abhängigkeit des gemessenen Durchmessers (D) auch bei Schwankungen des Durchmessers (D) ein vorgegebener Überdeckungsgrad (k) des strangförmigen Materials (6) durch den wenigstens einem Stranggutstrang (9, 10) im Wesentlichen konstant gehalten werden.

Description

Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine
und Verfahren zu deren Betrieb
B e s c h r e i b u n g
Hiermit wird der gesamte Inhalt der Prioritätsanmeldung DE 10 2019 21 1 030.4 durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Anmeldung.
Die Erfindung betrifft eine Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine und ein Verfahren zu deren Betrieb. Flechtmaschinen, insbesondere Rotationsflechtmaschinen, können zur
Herstellung von hohlen Schlauchgeflechten aus einem zu verarbeitenden Stranggut verwendet werden.
Unter einem Stranggut wird dabei ein langgestrecktes, strangförmiges, vorzugsweise in nahezu beliebiger Länge zur Verfügung stehendes Material verstanden. Ein Strang des Strangguts kann aus einer oder aus mehreren einzelnen Stranggutfasern bestehen. Eine Stranggutfaser kann insbesondere, aber nicht ausschließlich, ein Draht sein, der Eisen enthalten kann, bevorzugt aber aus Nicht-Eisen-Metallen besteht, oder eine Textilfaser, eine Kohlenstofffaser oder ein anderes strangförmiges Carbonmaterial. Eine Stranggutfaser kann somit insbesondere ein Metalldraht, ein Garn oder eine Kunststofffaser sein. Die Anzahl der in einem Stranggutstrang enthaltenen Stranggutfasern bezeichnet man auch als Fachung. Ein Strang aus 10 einzelnen Drähten hat beispielsweise die Fachung 10.
Eine Anwendung für derartige hohle Schlauchgeflechte sind medizinische Geflechte für Gefäßimplantate, beispielsweise Stents oder Gefäßprothesen.
Flechtmaschinen können aber auch zum Umflechten eines ebenfalls strangförmigen Materials mit einem Stranggut verwendet werden, beispielsweise zum Umflechten eines Kabels mit einem Drahtgeflecht. Das strangförmige Material hat dabei vorzugsweise einen Querschnitt im Wesentlichen senkrecht zu seiner Längsachse, welcher im Wesentlichen rund ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft diese zweite Anwendung von Flechtmaschinen des Umflechtens eines strangförmigen Materials.
Einsatzgebiete für derartig hergestellte umflochtene strangförmige Materialien sind beispielsweise mit Abschirmungen gegen elektromagnetische Felder versehene elektrische Kabel, mit Schutzumhüllungen gegen mechanische Belastungen versehene Kabel oder Schläuche oder mit Kohlenstofffasern oder anderen strangförmigen Carbonmaterialien umflochtene Formkörper, welche ggf. nach dem Aushärten des Carbonmaterials wieder entfernt werden, zur Herstellung von Bauteilen geringer Masse, insbesondere im Leichtbau.
Im Betrieb einer Flechtmaschine werden mehrere Stränge des zu verflechtenden Strangguts in entgegengesetzten Richtungen in einem bestimmten Winkel um das zu umflechtende strangförmige Material, herumgewickelt, dabei nach einem bestimmten Muster überkreuzt und dadurch miteinander verwoben, während sich das strangförmige Material weiterbewegt. Auf diese Weise bildet sich auf der Oberfläche des strangförmigen Materials das gewünschte Geflecht. Vorzugsweise wird das umflochtene strangförmige Material auf eine Scheibe mit einer umlaufenden Rille in der Stirnfläche, die sogenannte Abzugscheibe, geleitet und von dieser aus der Flechtmaschine abgezogen.
Der genannte Winkel, der sogenannte Flechtwinkel, ist definiert als ein Winkel zwischen einer zur Längsachse des strangförmigen Materials parallelen und entgegen der Bewegungsrichtung des strangförmigen Materials verlaufenden Halbgeraden durch den Auflaufpunkt des Strangguts auf das strangförmige Material und dem auf dem strangförmigen Material auflaufenden Stranggut. Der Flechtwinkel kann beispielsweise einen Wert von 50 Grad haben.
Wickelmaschinen ähneln von ihrer Funktion her den Flechtmaschinen, mit dem Unterschied, dass die Stränge des zu verarbeitenden Strangguts nicht miteinander verwoben werden, sondern lose aufeinander bzw. auf dem zu umwickelnden strangförmigen Material liegen. Wickelmaschinen können eine oder auch mehrere Wickellagen auf das zu umwickelnde strangförmige Material aufbringen.
Wickelmaschinen werden beispielsweise eingesetzt, um Schnüre oder Seile, Abschirmungen für Schläuche oder Kabel oder Verstärkungen für Druckschläuche herzustellen.
Spiralisiermaschinen entsprechen von ihrer Funktion her weitgehend den Wickelmaschinen, wobei das zu verarbeitende Stranggut vorzugsweise plastisch verformbar ist und daher bei der Wicklung um das zu umwickelnde strangförmige Material eine selbsttragende Spirale bildet. Spiralisiermaschinen werden beispielsweise zur Ummantelung von Kabeln mit Kupferdrähten oder weichen Stahldrähten in Form einer Wendel eingesetzt.
Allen betrachteten Maschinen ist gemeinsam, dass während ihres Betriebs wenigstens ein Stranggutstrang um die Längsachse des strangförmigen Materials wiederholt herumgeführt wird und das strangförmige Material gleichzeitig im Wesentlichen in Richtung seiner Längsachse stets in dieselbe Richtung bewegt wird. Auf diese Weise nimmt der wenigstens eine Stranggutstrang die Form einer um das strangförmige Material herumführenden Spirale an.
Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel einer Flechtmaschine für Draht als dem zu verflechtenden Stranggut und einem Kabel als dem zu umflechtenden strangförmigen Material, d. h. zur Herstellung eines von einem Drahtgeflecht umgebenen Kabels, beschrieben. Dies stellt jedoch keine Einschränkung dar; die Erfindung kann für eine Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine zum Umflechten eines beliebigen strangförmigen Materials durch ein beliebiges Stranggut eingesetzt werden.
Flechtmaschinen der beschriebenen Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Aus der DE 21 62 170 A1 ist beispielsweise eine
Schnellflechtmaschine zum Umflechten von strangförmigem Material mittels eines fadenförmigen Stranggutes in Form von Drähten oder Bändern aus organischem oder nichtorganischem Material unter Verwendung von
Spulenträgern, die in zwei parallelen Ebenen gegeneinander rotieren, bekannt.
Beim Betrieb einer Flechtmaschine tritt das Problem auf, dass das zu umflechtende strangförmige Material in seiner Beschaffenheit aufgrund von Fehlern oder unvermeidlichen Toleranzen bei seiner Herstellung nicht vollkommen homogen ist. Insbesondere ist der Durchmesser des strangförmigen Materials, über dessen Längserstreckung gesehen, Schwankungen unterworfen. Mit "Durchmesser" ist dabei stets ein Durchmesser eines Querschnitts des strangförmigen Materials im Wesentlichen senkrecht zu dessen Längsachse gemeint.
Ein Problem, das sich aus einem schwankenden Durchmesser des strangförmigen Materials ergeben kann, ist ein ebenso schwankender Überdeckungsgrad des strangförmigen Materials durch das Stranggut.
Der Überdeckungsgrad (auch als "Überdeckungskoeffizient" bezeichnet) ist definiert als ein Verhältnis der bezüglich des strangförmigen Materials nach radial außen weisenden Gesamtoberfläche aller Stranggutstränge, die das strangförmige Material in einem bestimmten Abschnitt des strangförmigen Materials überdecken, zur Oberfläche des strangförmigen Materials in diesem Abschnitt. Dabei wird angenommen, dass, falls ein Stranggutstrang aus mehreren Stranggutfasern besteht, die einzelnen Stranggutfasern nebeneinander und ohne Abstand zueinander auf dem strangförmigen Material abgelegt werden, sodass der Stranggutstrang im geflochtenen Zustand auf der Oberfläche des strangförmigen Materials ein "Band" mit einer bestimmten Breite bildet. Die Breite dieses Bandes entspricht dabei der Anzahl der Stranggutfasern in dem Stranggutstrang, d. h. der Fachung, multipliziert mit dem Durchmesser der einzelnen Stranggutfasern. Weiterhin wird angenommen, dass alle Stranggutfasern in einem Stranggutstrang denselben Durchmesser aufweisen, insbesondere sogar identisch sind.
Der so definierte Überdeckungsgrad gibt an, wie viele Stranggutstränge in dem fertigen Produkt, d. h. dem umflochtenen strangförmigen Material, an einer bestimmten Stelle auf dessen Oberfläche im Mittel Übereinanderliegen.
Ggf. kann für den Überdeckungsgrad auch nur ein bestimmter Teil der geflochtenen Stranggutstränge berücksichtigt werden. Beispielsweise rotiert in einer Flechtmaschine im Allgemeinen jeweils die gleiche Anzahl von Spulen, von denen das strangförmige Material abgewickelt wird, in zueinander gegenläufigen Richtungen. Für den Überdeckungsgrad können dann beispielsweise nur die in einer der beiden Richtungen rotierenden Spulen berücksichtigt werden, d. h. nur die halbe Anzahl der insgesamt eingesetzten Spulen und damit auch nur die halbe Anzahl der insgesamt geflochtenen Stranggutstränge.
Ein Überdeckungsgrad von 1 bedeutet somit, dass in dem umflochtenen strangförmigen Material die Windungen der einzelnen Stranggutstränge insgesamt (im Mittel) lückenlos nebeneinander auf der Oberfläche des strangförmigen Materials liegen. Ein Überdeckungsgrad von 0,85 bedeutet dagegen, dass in dem umflochtenen strangförmigen Material zwischen den Windungen der einzelnen Stranggutstränge Zwischenräume vorhanden sind, deren Breite im Mittel dem 0,15-fachen der Breite eines Stranggutstrangs entspricht. Ein Überdeckungsgrad von 1 ,15 bedeutet wiederum, dass sich in dem umflochtenen strangförmigen Material die Windungen der einzelnen Stranggutstränge im Mittel auf dem 0,15-fachen ihrer Breite überlappen.
Für ein zu fertigendes Produkt ist im Allgemeinen ein bestimmter Überdeckungsgrad vorgegeben, welcher von den geforderten mechanischen, elektrischen oder sonstigen physikalischen Eigenschaften oder auch vom geforderten Erscheinungsbild des gewünschten Produkts, etwa dessen Abschirmungseigenschaften oder dessen Druckfestigkeit, abhängt. Hat der tatsächliche Überdeckungsgrad des Produkts einen geringeren als den vorgegebenen Wert, so kann dies dazu führen, dass die geforderten Eigenschaften des Produkts und damit die geforderte Produktqualität nicht erreicht werden. Hat der tatsächliche Überdeckungsgrad des Produkts dagegen einen höheren als den vorgegebenen Wert, so kann dies ebenfalls zu Qualitätsproblemen führen, insbesondere jedoch auch dazu, dass bei der Herstellung mehr strangförmiges Material als erforderlich verbraucht wird und somit die Herstellungskosten des Produkts höher sind als nötig.
Bei den Flechtmaschinen aus den Stand der Technik besteht jedoch keine Möglichkeit, Änderungen des Durchmessers des strangförmigen Materials beim Umflechten desselben zu berücksichtigen. Insbesondere Abweichungen des Überdeckungsgrades des umflochtenen strangförmigen Materials gegenüber einem vorgegebenen Überdeckungsgrad müssen bei Flechtmaschinen aus dem Stand der Technik hingenommen werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb einer Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine und eine entsprechende Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine anzugeben, bei dem Änderungen des Durchmessers des strangförmigen Materials berücksichtigt werden können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Flecht- Wickel- oder Spiralisiermaschine gemäß Anspruch 1 bzw. durch eine Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine gemäß Anspruch 6. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine zum Umflechten, Umwickeln bzw. Spiralisieren eines strangförmigen Materials, insbesondere eines Kabels, mit wenigstens einem Stranggutstrang aus wenigstens einer Stranggutfaser, insbesondere aus wenigstens einem Draht, wird der wenigstens eine Stranggutstrang an wenigstens einer Stelle drehfest an dem strangförmigen Material befestigt. Dann wird der wenigstens eine Stranggutstrang um die Längsachse des strangförmigen Materials wiederholt herumgeführt und das strangförmige Material gleichzeitig im Wesentlichen in Richtung seiner Längsachse stets in dieselbe Richtung bewegt. Auf diese Weise nimmt der wenigstens eine Stranggutstrang die Form einer um das strangförmige Material herumführenden Spirale an.
Erfindungsgemäß wird ein Durchmesser eines Querschnitts des strangförmigen Materials im Wesentlichen senkrecht zu dessen Längsachse gemessen. In Abhängigkeit des gemessenen Durchmessers werden dann eine Vorschubgeschwindigkeit des strangförmigen Materials und/oder eine Drehzahl, mit der sich der wenigstens eine Stranggutstrang um die Längsachse des strangförmigen Materials herumbewegt, gesteuert oder geregelt. Die Vorschubgeschwindigkeit des strangförmigen Materials ist dabei die Geschwindigkeit, mit der das strangförmige Material im Wesentlichen in Richtung seiner Längsachse stets in dieselbe Richtung bewegt wird.
Die Vorschubgeschwindigkeit des strangförmigen Materials und die Drehzahl des wenigstens einen Stranggutstrangs haben sich als die am besten geeigneten Betriebsparameter der Flechtmaschine erwiesen, über deren Steuerung oder Regelung Änderungen des Durchmessers des strangförmigen Materials geeignet berücksichtigt werden können. Beispielsweise muss bei einer Vergrößerung des Durchmessers des strangförmigen Materials bei einer einzelnen Umdrehung des Stranggutstrangs auch eine größere Länge des Strangguts zur Verfügung gestellt werden. Dies bedeutet, dass auch die Spulen, von denen das Stranggut abgewickelt wird, schneller rotieren müssen. Dies kann zu Problemen führen, wenn die Abwickelgeschwindigkeit des Strangguts von den Spulen zu hoch wird, sodass das Stranggut reißen kann. In diesem Fall erlaubt es die Erfindung, die Vorschubgeschwindigkeit des strangförmigen Materials und/oder die Drehzahl des wenigstens einen Stranggutstrangs soweit zu reduzieren, dass die Gefahr von Stranggutrissen vermieden wird.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird eine relative Vorschubgeschwindigkeit des strangförmigen Materials in Abhängigkeit des gemessenen Durchmessers des Querschnitts des strangförmigen Materials derart gesteuert oder geregelt, dass ein Überdeckungsgrad des strangförmigen Materials durch den wenigstens einem Stranggutstrang im Wesentlichen einem vorgegebenen Wert entspricht. Dadurch können vorgegebene Qualitätsanforderungen an das herzustellende Produkt erfüllt werden, während gleichzeitig nicht mehr Stranggut verbraucht wird als nötig.
Dabei ist die relative Vorschubgeschwindigkeit des strangförmigen Materials definiert als eine Strecke, um die sich das strangförmige Material bei einer vollständigen Umdrehung des wenigstens einen Stranggutstrangs um die Längsachse des strangförmigen Materials bewegt. Diese Strecke wird auch als Steigung oder Schlaglänge bezeichnet.
Der Überdeckungsgrad des strangförmigen Materials durch den wenigstens einem Stranggutstrang wurde bereits oben definiert.
Bei dieser Ausführung der Erfindung werden somit die beiden Antriebsgeschwindigkeiten der Flechtmaschine nicht unabhängig voneinander gesteuert oder geregelt, sondern nur im Verhältnis zueinander, wodurch eine bestimmte relative Vorschubgeschwindigkeit des strangförmigen Materials erzielt wird. Dies kann etwa dadurch geschehen, dass beide Antriebsgeschwindigkeiten auf bestimmte, vorgegebene Werte gesteuert oder geregelt werden, deren Verhältnis die gewünschte Relativgeschwindigkeit ergibt. Die vorgegebenen Werte der beiden Antriebsgeschwindigkeiten werden dabei vorzugsweise derart gewählt, dass keine der beiden Antriebsgeschwindigkeiten die jeweilige zulässige Höchstgeschwindigkeit überschreitet. Die gewünschte Relativgeschwindigkeit kann aber auch dadurch erzielt werden, dass der aktuelle Wert einer der beiden Antriebsgeschwindigkeiten beibehalten wird und der Wert der anderen Antriebsgeschwindigkeit soweit verändert wird, bis das Verhältnis der beiden Antriebsgeschwindigkeiten die gewünschte Relativgeschwindigkeit ergibt.
Diese Ausführung der Erfindung basiert auf der Beobachtung, dass sich der Überdeckungsgrad gerade durch die genannte Relativgeschwindigkeit und den Durchmesser des strangförmigen Materials (sowie mehrere konstante Faktoren) ausdrücken lässt.
Diese Beziehung wird im Folgenden mathematisch hergeleitet. Dabei bezeichnet: h die relative Vorschubgeschwindigkeit des strangförmigen Materials,
D den Durchmesser des strangförmigen Materials,
k den Überdeckungsgrad,
f die Anzahl der Stranggutfasern in einem Stranggutstrang (die Fachung), d den Durchmesser einer Stranggutfaser,
X die Anzahl der für den Überdeckungsgrad zu berücksichtigenden
Stranggutstränge,
b die Breite des durch einen Stranggutstrang gebildeten "Bandes" und S die Länge eines Abschnitts eines Stranggutstrangs, welcher eine
Umdrehung auf der Oberfläche des strangförmigen Materials bildet. Mit Bezug auf Fig. 1 wird eine "Abwicklung" der Oberfläche des strangförmigen Materials 7 auf einem Abschnitt betrachtet, welcher eine Länge entsprechend der Strecke aufweist, um die sich das strangförmige Material bei einer Umdrehung des Stranggutstrangs um das strangförmige Material 9 herum weiterbewegt, d. h. eine rechteckförmige Abwicklung der Oberfläche des strangförmigen Materials (in Fig. 1 stark umrandet) mit der Höhe h, der Breite p D und damit der Fläche h p D. Auf diese rechteckförmige Abwicklung des strangförmigen Materials wird im Betrieb der Flechtmaschine eine ebenfalls rechteckförmige Fläche eines Abschnitts des durch einen Stranggutstrang 9 gebildeten "Bandes" mit einer Breite S und einer Höhe b und damit der Fläche b S aufgewickelt. Dabei kommt die rechteckförmige Fläche des Stranggutstrangs 9 nicht genau auf der rechteckförmigen Abwicklung des strangförmigen Materials zu liegen, sondern die beiden rechteckförmigen Flächen überlappen sich gegenseitig. Diese Überlappungen gleichen sich jedoch gegenseitig aus, so dass das den Überdeckungsgrad definierende Verhältnis gerade dem Verhältnis der Flächeninhalte der beiden rechteckförmigen Flächen entspricht.
Die Breite S der rechteckförmigen Fläche des Stranggutstrangs 9 bildet die Diagonale der rechteckförmigen Abwicklung des strangförmigen Materials 7, d. h. nach dem Satz des Pythagoras gilt:
S = ^h2 + (pZ))2 .
In Fig. 1 ist die Breite b des von dem Stranggutstrang 9 gebildeten Bandes gerade so groß gewählt, dass sich die Bänder aufeinanderfolgender Umdrehungen lückenlos aneinander anschließen, d. h. der Überdeckungsgrad ergibt sich in Fig. 1 zu k = 1.
Wie oben erwähnt, entspricht die Breite b des von dem Stranggutstrang gebildeten Bandes der Anzahl der Stranggutfasern in dem Stranggutstrang multipliziert mit dem Durchmesser der einzelnen Stranggutfasern (vgl. Fig. 1 ), also b = f d. Der Überdeckungsgrad ergibt sich dann als das Verhältnis der beiden genannten rechteckförmigen Flächen, multipliziert mit der Anzahl X der zu berücksichtigenden Stranggutstränge, d. h.
Löst man diese Gleichung nach h auf, so erhält man:
oder, durch weitere Umformung:
In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung wird daher zur Steuerung oder Regelung der relativen Vorschubgeschwindigkeit des strangförmigen Materials die soeben genannte Beziehung verwendet. Hierbei sind der gemessene Durchmesser D, der vorgegebene Überdeckungsgrad k sowie die Konstanten f, X und d bekannt, woraus die relative Vorschubgeschwindigkeit h des strangförmigen Materials berechnet und als Sollgröße für die Steuerung oder Regelung der Flechtmaschine verwendet werden kann. Auf diese Weise ist - abgesehen von Fehlern bei der Messung des Durchmessers D und der Steuerung oder Regelung der relativen Vorschubgeschwindigkeit h - sichergestellt, dass das gefertigte Produkt den gegebenen Überdeckungsgrad k aufweist. An dem zweiten oben angegebenen Ausdruck für h ist weiterhin zu erkennen, dass h mit wachsendem D streng monoton fällt, d. h. wenn D größer wird, so wird h kleiner, und wenn D kleiner wird, so wird h größer.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung wird zusätzlich der oben definierte Flechtwinkel gemessen und zur Steuerung oder Regelung der relativen Vorschubgeschwindigkeit des strangförmigen Materials verwendet. Die Steuerung oder Regelung der relativen Vorschubgeschwindigkeit des strangförmigen Materials kann dabei derart erfolgen, dass eine Sollgröße für den Flechtwinkel bestimmt und durch Veränderung der relativen Vorschubgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Messung des Flechtwinkels der Flechtwinkel ebenfalls verändert wird, bis er seine Sollgröße erreicht hat.
Im Folgenden bezeichnet a den Flechtwinkel. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, gilt: p D
tan a =
h und damit mit dem ersten oben angegebenen Ausdruck für h:
In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung wird daher zur Steuerung oder Regelung der relativen Vorschubgeschwindigkeit des strangförmigen Materials die soeben genannte Beziehung verwendet. Hierbei sind der gemessene Durchmesser D, der vorgegebene Überdeckungsgrad k sowie die Konstanten f, X und d bekannt, woraus der Flechtwinkel a berechnet und als Sollgröße für die Steuerung oder Regelung der Flechtmaschine verwendet werden kann. Auf diese Weise ist - abgesehen von Fehlern bei der Messung des Durchmessers D und der Steuerung oder Regelung der relativen Vorschubgeschwindigkeit h unter Verwendung des Flechtwinkels a - sichergestellt, dass das gefertigte Produkt den gegebenen Überdeckungsgrad k aufweist.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine, die dazu eingerichtet ist, nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Umflechten, Umwickeln bzw. Spiralisieren eines strangförmigen Materials, insbesondere eines Kabels, mit wenigstens einem Stranggutstrang aus wenigstens einer Stranggutfaser, insbesondere aus wenigstens einem Draht, betrieben zu werden und die dazu eingerichtet ist, den wenigstens einen Stranggutstrang um die Längsachse des strangförmigen Materials wiederholt herumzuführen und das strangförmige Material gleichzeitig im Wesentlichen in Richtung seiner Längsachse stets in dieselbe Richtung zu bewegen.
Die erfindungsgemäße Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine weist auf eine Messvorrichtung für einen Durchmesser eines Querschnitts des strangförmigen Materials im Wesentlichen senkrecht zu dessen Längsachse und eine Steuerungs- oder Regelungsvorrichtung zum Steuern oder Regeln einer relativen Vorschubgeschwindigkeit des strangförmigen Materials, definiert als eine Strecke, um die sich das strangförmige Material bei einer vollständigen Umdrehung des wenigstens einen Stranggutstrangs um die Längsachse des strangförmigen Materials bewegt, in Abhängigkeit dieses gemessenen Durchmessers.
In einer bevorzugten Ausführung ist die erfindungsgemäße Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine dazu eingerichtet, nach einem erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung des Flechtwinkels zur Steuerung oder Regelung der relativen Vorschubgeschwindigkeit des strangförmigen Materials betrieben zu werden, und weist hierzu weiterhin eine Messvorrichtung für den Flechtwinkel auf.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.
Es zeigen:
Fig.1 : eine Skizze einer rechteckförmigen "Abwicklung" der Oberfläche des strangförmigen Materials;
Fig. 2: einen schematischen Aufbau einer Flechtmaschine der betrachteten Art. Fig. 1 wurde bereits oben erläutert.
Fig. 2 zeigt das Funktionsprinzip einer erfindungsgemäßen Flechtmaschine 1 anhand einer schematischen Zeichnung.
Die Flechtmaschine 1 weist eine Anzahl, beispielsweise 8, 12 oder 16, von oberen Flechtspulen 2 auf, auf welchen jeweils ein oberer Faden 9 (der sogenannte Schussfaden) aufgewickelt ist. Bei dem oberen Faden 9 kann es sich insbesondere um einen Textilfaden, einen Draht oder ein Bündel aus mehreren solcher Textilfäden oder Drähten handeln. Die oberen Flechtspulen 2 sind auf Spulenträgern (nicht dargestellt) angebracht, welche voneinander getrennt auf Zahnrädern auf einem auf einem unteren Spulentisch 4 montierten Zahnkranz (beides nicht dargestellt) umlaufen und sich alle in dieselbe Richtung drehen, beispielsweise gegen den Uhrzeigersinn (angedeutet durch den oberen umlaufenden Pfeil 17).
Außerdem weist die Flechtmaschine 1 eine Anzahl, beispielsweise ebenfalls 8, 12 oder 16, von unteren Flechtspulen 3 auf, auf welchen jeweils ein unterer Faden 10 (der sogenannte Kettfaden) aufgewickelt ist. Die Anzahl der unteren Flechtspulen 3 ist dabei vorzugsweise dieselbe wie die Anzahl der oberen Flechtspulen 2. Bei dem unteren Faden 10 handelt es sich vorzugsweise um den gleichen Faden wie den oberen Faden 9. Die unteren Flechtspulen 3 sind auf einem gemeinsamen unteren Spulentisch 4 montiert, welcher sich in eine gegenüber den oberen Flechtspulen 2 entgegengesetzte Richtung, beispielsweise im Uhrzeigersinn, dreht (angedeutet durch den unteren umlaufenden Pfeil 18).
Die Achse, um die sich die oberen Flechtspulen 2 und die unteren Flechtspulen 3 jeweils gemeinsam, aber in entgegengesetzten Richtungen drehen, fällt mit der sogenannten Flechtachse 5 zusammen. Entlang der Flechtachse 5 wird ein - hier noch ungeschirmtes - Kabel 6 von unten in die Flechtmaschine 1 eingeführt und läuft am oberen Ende der Flechtmaschine 1 wieder aus dieser heraus.
Die von den oberen Flechtspulen 2 ablaufenden oberen Fäden 9 und die von den unteren Flechtspulen 3 ablaufenden unteren Fäden 10 laufen im Flechtpunkt 8 auf der Flechtachse 5 zusammen und umflechten dort das ungeschirmte Kabel 6, welches sodann am oberen Ende der Flechtmaschine 1 von dieser durch eine (nicht dargestellte) Abzugscheibe als geschirmtes Kabel 7 abgezogen wird.
Damit sich die oberen Fäden 9 und die unteren Fäden 10 am Flechtpunkt 8 überkreuzen und dadurch verflochten werden, werden die unteren Fäden 10, welche sich mit den unteren Flechtspulen 3 in umgekehrter Richtung als die oberen Fäden 9 mit den oberen Flechtspulen 2 um die Flechtachse 5 drehen, abwechselnd über eine oder über mehrere benachbarte obere Flechtspulen 2 hinweg und unter einer oder unter mehreren benachbarten oberen Flechtspulen 2 hindurch geführt, beispielsweise jeweils über bzw. unter zwei benachbarten oberen Flechtspulen 2. Jeder untere Faden 10 taucht bei seiner Auf- und Ab- Bewegung in vertikale Schlitze in einem oberen inneren Gehäuse 19 ein. Der untere Faden 10 läuft über eine Rolle an einem Ende eines Flechthebels 1 1 und wird vor dem Passieren einer "entgegenkommenden" oberen Spule 2 von dem Flechthebel 1 1 abwechselnd hochgehoben oder niedergedrückt und somit über der oberen Flechtspule 2 hinweg bzw. unter der oberen Flechtspule 2 hindurch geführt. Jedem unteren Faden 10 ist zu diesem Zweck ein eigener Flechthebel 1 1 zugeordnet, welcher jeweils um ein Drehlager 12 drehbar ist, welches an einer mit dem unteren Spulentisch 4 verbundenen Halterung 13 befestigt ist.
Jeder Flechthebel 1 1 ist über ein Gestänge 14 steuerbar, dessen oberes Ende mit dem Flechthebel 1 1 drehbar verbunden ist und dessen unteres Ende in einer feststehenden, umlaufenden Kurvenbahn einer Kurvensteuerung 15 läuft. Die Wellenform der Kurvenbahn der Kurvensteuerung 15 führt zu einer Auf- und Ab- Schiebebewegung des Gestänges 14 und damit zu der gewünschten Auf- und Ab-Schwenkbewegung des Flechthebels 1 1 , welche mit der Bewegung der oberen Flechtspulen 2 synchronisiert ist. Der Flechthebel 1 1 kann alternativ jedoch auch direkt in der Kurvenbahn der Kurvensteuerung 15 geführt werden.
An einer beliebigen Stelle entlang der Flechtachse 5, an der das Kabel 6 noch nicht umflochten und damit noch ungeschirmt ist, ist eine Durchmessermesseinrichtung 16 angeordnet, welche den Durchmesser eines Querschnitts des Kabels 6 im Wesentlichen senkrecht zur Flechtachse 5 misst. Die Durchmessermessung erfolgt dabei vorzugsweise kontinuierlich, kann aber auch periodisch mit einer bestimmten Frequenz erfolgen.
Die Durchmessermessung erfolgt mittels eines geeigneten Messmittels, vorzugsweise mechanisch, etwa durch zwei federnd gelagerte Rollen, welche von außen an zwei gegenüberliegenden Seiten an das Kabel 6 federnd angedrückt werden. Der Abstand der beiden Rollen voneinander und damit der Durchmesser des Kabels 6 kann beispielsweise über die Federspannung, mit der die beiden Rollen auseinandergedrückt werden, oder auch durch einen optischen oder sonstigen Messweggeber bestimmt werden. Weiter bevorzugt kann die Durchmessermessung auch auf rein optischem Wege erfolgen, etwa mittels eines Lasersensors, alternativ auch mittels einer Kamera, welche das durchlaufende Kabel 6 kontinuierlich filmt und deren Kamerabilder ausgewertet werden.
Zusätzlich kann die Flechtmaschine 1 auch eine (nicht dargestellte) Messeinrichtung für den Flechtwinkel a aufweisen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise in Form einer Steuerungssoftware in einer Steuereinrichtung der Flechtmaschine 1 hinterlegt. Der Bediener der Flechtmaschine 1 gibt zu Beginn des Betriebs einen Sollwert für den Überdeckungsgrad k in die Steuerung ein. Auch der Durchmesser D des Kabels 6 kann als Sollwert in die Steuerung eingegeben werden. Alternativ kann auch der gemessene Durchmesser D in die Steuerung übernommen werden.
Daraus wird - vorzugsweise über die oben angegebene mathematische Beziehung - ein Sollwert hSon für die relative Vorschubgeschwindigkeit h des Kabels 6, d. h. die Strecke, um die sich das Kabel 6 bei einer vollständigen Umdrehung der oberen Flechtspulen 2 oder der unteren Flechtspulen 3 um die Flechtachse 5 weiterbewegt, errechnet. Aus dem Sollwert hSon werden ein Sollwert VSON,I für die Drehzahl der Rotation der oberen Flechtspulen 2 bzw. der unteren Flechtspulen 3 um die Flechtachse 5 sowie ein Sollwert vSon,2 für die Abzugsgeschwindigkeit des umflochtenen, geschirmten Kabels 7 bestimmt. Dazu wird vorzugsweise zunächst VSON,I auf die maximal zulässige Drehzahl und dann VSOII,2 = hSon VSOII,I gesetzt, so dass gilt: hSon = VSOII;2 / VSOII,I · Falls VSOII;2 dann die maximal zulässige Abzugsgeschwindigkeit überschreitet, werden sowohl vsoii,i als auch VSON,2 im gleichen Verhältnis herabgesetzt, bis auch vSon,2 im zulässigen Bereich liegt.
Die so bestimmten Werte für VSON,I und VSON,2 werden der jeweiligen Steuerung für die Drehzahl der Flechtspulen 2, 3 bzw. der Abzugsgeschwindigkeit als Sollwerte übergeben. Die jeweilige Steuerung steuert oder regelt dann die Drehzahl bzw. die Abzugsgeschwindigkeit auf den Wert VSOII,I bzw. vSon,2. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das umflochtene Kabel 7 im Wesentlichen den vorgegebenen Überdeckungsgrad k aufweist. Falls die Flechtmaschine 1 eine Messeinrichtung für den Flechtwinkel a aufweist, kann - vorzugsweise über die oben angegebene mathematische Beziehung - ein Sollwert aSoii für den Flechtwinkel a berechnet werden. Daraufhin kann beispielsweise bei konstanter Abzugsgeschwindigkeit des umflochtenen Kabels 7 die Drehzahl der Flechtspulen 2, 3 verändert und gleichzeitig der Flechtwinkel a gemessen werden, bis der Flechtwinkel a den Sollwert aSon angenommen hat. Auch auf diese Weise ist sichergestellt, dass das umflochtene Kabel 7 im Wesentlichen den vorgegebenen Überdeckungsgrad k aufweist.
Bezugszeichenliste
1 Flechtmaschine
2 Obere Flechtspule
3 Untere Flechtspule
4 Unterer Spulentisch
5 Flechtachse
6 Ungeschirmtes Kabel
7 Geschirmtes Kabel
8 Flechtpunkt
9 Oberer Faden (Schussfaden)
10 Unterer Faden (Kettfaden)
1 1 Flechthebel
12 Drehlager des Flechthebels
13 Halterung des Flechthebels
14 Gestänge zur Steuerung des Flechthebels
15 Kurvensteuerung für die Flechthebel
16 Durchmessermesseinrichtung
17 Drehrichtung der oberen Flechtspulen 18 Drehrichtung der unteren Flechtspulen
19 Oberes inneres Gehäuse
20 Unteres inneres Gehäuse

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Betrieb einer Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine (1 ) zum Umflechten, Umwickeln bzw. Spiralisieren eines strangförmigen Materials (6), insbesondere eines Kabels, mit wenigstens einem
Stranggutstrang (9, 10) aus wenigstens einer Stranggutfaser,
insbesondere aus wenigstens einem Draht, wobei der wenigstens eine Stranggutstrang (9, 10) an wenigstens einer Stelle drehfest an dem strangförmigen Material (6) befestigt wird, der wenigstens eine
Stranggutstrang (9, 10) um die Längsachse des strangförmigen Materials (6) wiederholt herumgeführt wird und das strangförmige Material (6) gleichzeitig im Wesentlichen in Richtung seiner Längsachse (5) stets in dieselbe Richtung bewegt wird, so dass der wenigstens eine
Stranggutstrang (9, 10) die Form einer um das strangförmige Material (6) herumführenden Spirale annimmt,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser (D) eines Querschnitts des strangförmigen Materials (6) im Wesentlichen senkrecht zu dessen Längsachse (5) gemessen wird und eine Vorschubgeschwindigkeit des strangförmigen Materials (6) und/oder eine Drehzahl, mit der sich der wenigstens einen Stranggutstrang (9, 10) um die Längsachse (5) des strangförmigen Materials (6) herumbewegt, in Abhängigkeit dieses gemessenen Durchmessers (D) gesteuert oder geregelt werden.
Verfahren zum Betrieb einer Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine relative
Vorschubgeschwindigkeit (h) des strangförmigen Materials (6), definiert als eine Strecke, um die sich das strangförmige Material (6) bei einer vollständigen Umdrehung des wenigstens einen Stranggutstrangs (9, 10) um die Längsachse (5) des strangförmigen Materials (6) bewegt, in Abhängigkeit des gemessenen Durchmessers (D) des Querschnitts des strangförmigen Materials (6) derart gesteuert oder geregelt wird, dass ein Überdeckungsgrad (k) des strangförmigen Materials (6) durch den wenigstens einem Stranggutstrang (9, 10), definiert als ein Verhältnis der bezüglich des strangförmigen Materials (6) nach radial außen weisenden Gesamtoberfläche aller Stranggutstränge (9, 10), die das strangförmige Material (6) in einem bestimmten Abschnitt des strangförmigen Materials (6) überdecken, zur Oberfläche des strangförmigen Materials (6) in diesem Abschnitt, im Wesentlichen einem vorgegebenen Wert entspricht.
3. Verfahren zum Betrieb einer Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung oder Regelung der relativen
Vorschubgeschwindigkeit (h) des strangförmigen Materials (6) die Beziehung
verwendet wird, wobei h die relative Vorschubgeschwindigkeit des strangförmigen Materials
(6),
D der Durchmesser eines Querschnitts des strangförmigen Materials (6) im Wesentlichen senkrecht zu dessen Längsachse (5), k der Überdeckungsgrad des strangförmigen Materials (6) durch den wenigstens einem Stranggutstrang (9, 10),
f die Anzahl der Stranggutfasern in dem wenigstens einen
Stranggutstrang (9, 10),
d der Durchmesser eines Querschnitts einer Stranggutfaser im
Wesentlichen senkrecht zu deren Längsachse und
X die Anzahl der für den Überdeckungsgrad berücksichtigten
Stranggutstränge (9, 10) ist.
4. Verfahren zum Betrieb einer Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine (1 ) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein
Flechtwinkel (a), definiert als ein Winkel zwischen einer zur Längsachse
(5) des strangförmigen Materials (6) parallelen und entgegen der
Bewegungsrichtung des strangförmigen Materials (6) verlaufenden Halbgeraden durch den Auflaufpunkt des wenigstens einen
Stranggutstrangs (9, 10) auf das strangförmige Material (6) und dem auf dem strangförmigen Material (6) auflaufenden wenigstens einen
Stranggutstrang (9, 10), gemessen und zur Steuerung oder Regelung der relativen Vorschubgeschwindigkeit (h) des strangförmigen Materials (6) verwendet wird. 5. Verfahren zum Betrieb einer Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung oder Regelung der relativen Vorschubgeschwindigkeit (h) des strangförmigen Materials (6) unter Verwendung des Flechtwinkels (a) die Beziehung
verwendet wird, wobei a der Flechtwinkel,
D der Durchmesser eines Querschnitts des strangförmigen Materials
(6) im Wesentlichen senkrecht zu dessen Längsachse (5), k der Überdeckungsgrad des strangförmigen Materials (6) durch den wenigstens einem Stranggutstrang (9, 10),
f die Anzahl der Stranggutfasern in dem wenigstens einen
Stranggutstrang (9, 10),
d der Durchmesser eines Querschnitts einer Stranggutfaser im Wesentlichen senkrecht zu deren Längsachse und
X die Anzahl der für den Überdeckungsgrad berücksichtigten
Stranggutstränge (9, 10) ist.
6. Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine (1 ), die dazu eingerichtet ist, nach einem Verfahren zum Umflechten, Umwickeln bzw. Spiralisieren eines strangförmigen Materials (6), insbesondere eines Kabels, mit wenigstens einem Stranggutstrang (9, 10) aus wenigstens einer
Stranggutfaser, insbesondere aus wenigstens einem Draht, nach einem der vorhergehenden Ansprüche betrieben zu werden und die dazu eingerichtet ist, den wenigstens einen Stranggutstrang (9, 10) um die Längsachse (5) des strangförmigen Materials (6) wiederholt
herumzuführen und das strangförmige Material (6) gleichzeitig im
Wesentlichen in Richtung seiner Längsachse (5) stets in dieselbe
Richtung zu bewegen, gekennzeichnet durch eine Messvorrichtung (16) für einen Durchmesser (D) eines Querschnitts des strangförmigen Materials (6) im Wesentlichen senkrecht zu dessen Längsachse (5) und eine Steuerungs- oder Regelungsvorrichtung zum Steuern oder Regeln einer relativen Vorschubgeschwindigkeit (h) des strangförmigen Materials (6), definiert als eine Strecke, um die sich das strangförmige Material (6) bei einer vollständigen Umdrehung des wenigstens einen
Stranggutstrangs (9, 10) um die Längsachse (5) des strangförmigen Materials (6) bewegt, in Abhängigkeit dieses gemessenen Durchmessers
(D).
7. Flecht-, Wickel- oder Spiralisiermaschine (1 ) nach Anspruch 6, die dazu eingerichtet ist, nach einem Verfahren nach Anspruch 4 oder 5 betrieben zu werden und die weiterhin eine Messvorrichtung für den Flechtwinkel (a) aufweist.
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