DE4036007A1 - Vorrichtung zum umwickeln eines ringfoermigen werkstueckes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umwickeln eines ringförmigen Werkstückes, insbesondere zum Bandagieren eines Spulenringes mit einem Folienband, mit einer Werkstück­ halterung, die das Werkstück beim Umwickeln bzw. Bandagieren um seine Ringachse zu drehen gestattet, und mit einem im wesentlichen C-förmigen Wickelwerkzeug, welches auf einer den C-Bogen fortsetzenden und die Ringöffnung des Werkstückes durchsetzenden geschlossenen Kreisbahn umlaufend beweglich ist, wobei bei der Wickelarbeit ein nach Einsetzen des Werkstückes in die Werkstückhalterung auf dem Außenumfang des Wickelwerkzeuges aufgewickelter Vorrat des Wickelmaterials bzw. Folienbandes über Wälzkörper, die am in Umlaufrichtung weisenden C-Ende sowie am Umfang des Wickelwerkzeuges zur Lagerung bzw. Führung des Vorrates angeordnet sind, nach innen abgezogen und schraubenförmig um den die Kreisbahn des Wickelwerkzeuges durchsetzenden Abschnitt des gleichzeitig um seine Ringachse gedrehten Werkstückes herumgeschlungen wird.

Derartige Vorrichtungen sind grundsätzlich bekannt und auf dem Markt erhältlich.

Bislang ist es jedoch nicht möglich, Werkstücke oder Spulen mit sehr geringem Durchmesser fehlerfrei zu umwickeln bzw. zu bandagieren. Entweder bilden sich unerwünscht schlaffe Schlaufen, so daß das Wickelmaterial bzw. Folienband unerwünscht lose auf dem Werkstück oder auf der Spule sitzt, oder das Wickelmaterial bzw. Folienband neigt zum Reißen.

Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der auch ringförmige Werkstücke oder Spulen mit sehr geringem Durchmesser fehlerfrei umwickelt bzw. bandagiert werden können.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß die Zugspannung des Wickelmaterials bzw. Folienbandes bei der Wickelarbeit in Abhängigkeit von der Stellung des Wickelwerkzeuges steuerbar ist.

Insbesondere ist dabei vorgesehen, daß die Spannung eines Bremsbandes, welches bei der Wickelarbeit von außen auf dem Vorrat des Wickelmaterials bzw. Folienbandes auf dem Wickel­ werkzeug aufliegt, in Abhängigkeit von der Stellung des Wickelwerkzeuges steuerbar ist.

Mit der Erfindung wird berücksichtigt, daß ringförmige Werkstücke bzw. Spulen, deren Durchmesser im Vergleich zum Durchmesser des C-förmigen Wickelwerkzeuges klein ist, bei der Wickelarbeit mit ihrem jeweils gerade zu bewickelnden bzw. zu bandagierenden Ringabschnitt stark exzentrisch zum Zentrum der vom Wickelwerkzeug durchlaufenen Kreisbahn liegen. Dementsprechend nimmt der Abschnitt des Wickelmaterials bzw. Folienbandes, welcher sich jeweils zwischen dem in Umlaufrichtung vorderen C-Ende des Wickelwerkzeuges und dem zu bewickelnden bzw. zu bandagie­ renden Teil des Werkstückes oder der Spule erstreckt, relativ zum Wickelwerkzeug sehr unterschiedliche Lagen ein, wobei sich gleichzeitig die Länge dieses Abschnittes verändert. Dies führt des weiteren dazu, daß sich der auf dem Außenumfang aufliegende Vorrat des Wickelmaterials bzw. Folienbandes bei der Wickelarbeit mit deutlich wechselnder Geschwindigkeit relativ zum Wickelwerkzeug bewegt.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung lassen sich nun diese Effekte hinreichend kompensieren, so daß auch sehr kleine ringförmige Werkstücke bzw. Spulen fehlerfrei umwickelt bzw. bandagiert werden können.

Ein besonderer Vorzug der Erfindung liegt darin, daß sich herkömmliche Vorrichtungen zum Umwickeln bzw. Bandagieren von ringförmigen Werkstücken oder Spulen ohne größeren Aufwand in erfindungsgemäßer Weise nachrüsten lassen. Im wesentlichen braucht nur das Bremsband mit einer steuer­ baren Zugvorrichtung ausgerüstet zu werden, um die Brems­ wirkung und damit die Zugspannung des Wickelmaterials bzw. Folienbandes bei der Wickelarbeit verändern zu können.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann dabei das eine Ende des Bremsbandes mit einem Arm einer Wippe verbunden werden, deren anderer Arm mit einem Elektromagneten gekoppelt ist, welcher mit steuerbarem elektrischem Strom beaufschlagt werden kann, um die Wippe mit entsprechend unterschiedlicher Kraft in einer das Bremsband spannenden Richtung zu belasten.

Grundsätzlich ist es möglich, einen Vorrat des Wickel­ materials bzw. Folienbandes auf dem Außenumfang des Wickel­ werkzeuges aufzuwickeln und gleichzeitig das Werkstück zu umwickeln bzw. zu bandagieren. Das auf dem Wickelwerkzeug aufgewickelte Wickelmaterial bzw. Folienband wird dabei von einer gegen Widerstand drehbaren Magazinrolle abgeführt, so daß diese Magazinrolle als eine das Wickelmaterial bzw. Folienband bei der Wickelarbeit spannende Bremse wirkt. Wenn nun das auf dem Wickelwerkzeug als Vorrat aufgewickelte Wickelmaterial bzw. Folienband mittels einer Schere od. dgl. Schneidwerkzeug abgetrennt wird, entfällt die Bremswirkung der Magazinrolle. Um dies zu kompensieren, wird die Zug­ spannung des Bremsbandes entsprechend erhöht. Dies kann automatisch erfolgen, sobald ein mit der Schere od. dgl. zusammenwirkender Signalgeber beim Durchtrennen des Wickel­ materials bzw. Folienbandes ein entsprechendes Signal gibt.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung einer besonders bevorzugten Ausführungsform verwiesen, die anhand der Zeichnung erläutert wird.

Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematisierte Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Achsansicht des Wickelwerkzeuges und

Fig. 2 ein Diagramm, welches in Abhängigkeit von der Stellung des Wickelwerkzeuges sowie einer Schere erzeugte Signale sowie eine jeweilige Zugspannung des Bremsbandes wiedergibt.

In Fig. 1 wird eine ringförmige Spule 1 mittels einer nicht dargestellten Werkstückhalterung in der dargestellten Bearbeitungslage gehalten. Die Werkstückhalterung besteht im wesentlichen aus drei Rollen, die am Außenumfang der Spule 1 fest anliegen und relativ zueinander um einen Winkel von ca. 120 bezüglich der Achse der Spule 1 versetzt sind. Dabei ist wichtig, daß in der dargestellten Anordnung auf der rechten Außenseite der Spule 1 nahe der Zeichnungsebene keine Rolle anliegt.

Mittels der Werkstückhalterung läßt sich die Spule 1 um die Achse der Spule drehen.

Des weiteren besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung ein im wesentlichen C-förmiges Wickelwerkzeug 2, welches (mit nicht dargestellten Elementen) derart geführt ist, daß es auf einer den C-Bogen fortsetzenden Kreisbahn durch die Ringöffnung der Spule 1 hindurch entgegen dem Uhrzeiger­ sinn umlaufen kann.

Nachdem nun die Spule 1 in der in Fig. 1 dargestellten Lage des Wickelwerkzeuges 2 in die dargestellte Bearbeitungsposi­ tion gebracht worden ist, kann durch Umläufe des Wickel­ werkzeuges 2 auf dem Außenumfang desselben ein mehr oder weniger großer Vorrat eines Folienbandes 3 aufgewickelt werden. Danach wird das innere Ende des Folienbandes 3 im Bereich der Zeichnungsebene am in Fig. 1 rechten Abschnitt der Spule 1 befestigt, beispielsweise mit einem Klebestreifen. Wenn nunmehr das Wickelwerkzeug 2 weiter entgegen dem Uhr­ zeigersinn umläuft und gleichzeitig die Spule 1 um die Spulen­ achse mit abgestimmter Geschwindigkeit gedreht wird, so wird die Spule 1 mit dem Folienband 3 schraubenförmig umwickelt, wobei das Folienband 3 um das in Umlaufrichtung vordere C-Ende des Wickelwerkzeuges herum vom Außenumfang des Wickelwerkzeuges 2 abgezogen wird. Damit zwischen dem Folienband 3 und dem Außenumfang des Wickelwerkzeuges 2 bzw. dem in Umlaufrichtung vorderen C-Ende des Wickel­ werkzeuges 2 nur geringe Reibung auftritt, sind auf dem Außenumfang des Wickelwerkzeuges 2 und an dessen in Umlaufrichtung vorderem C-Ende eine Vielzahl von Walzen mit zur Achse der Kreisbahn des Wickelwerkzeuges 2 parallelen Achsen drehbar angeordnet.

Um andererseits das Folienband 3 beim Umwickeln der Spule 1 hinreichend straff halten zu können, ist eine Bandbremse mit einem Bremsband 4 vorgesehen, welches von außen auf dem Vorrat des auf dem Wickelwerkzeug 2 aufgewickelten Folien­ bandes 3 aufliegt.

Die Spannung des Bremsbandes 4 läßt sich in Abhängigkeit von der Stellung des Wickelwerkzeuges 2 steuern.

Dazu ist das in Fig. 1 linke Ende des Bremsbandes 4 mit dem einen Arm einer Wippe 5 verbunden, die mittels eines Federbleches 6 auf einem keilartigen Lagerbock 7 um eine zur Achse der Kreisbahn des Wickelwerkzeuges 2 parallele Achse kippbar gelagert ist. Der andere Arm der Wippe 5 ist mit dem Anker eines Elektromagneten 8 verbunden, dessen Magnetspulenteil im dargestellten Beispiel am Trägerteil 9 des Lagerbockes 7 stationär gelagert ist.

Je nach Stärke des elektrischen Stromes, welcher den Elektromagneten 8 beaufschlagt, sucht der Elektromagnet 8 die Wippe 5 mit mehr oder weniger großer Kraft im Uhrzeiger­ sinn zu schwenken, wobei das Bremsband 4 entsprechend unter­ schiedlich gespannt wird und das auf dem Außenumfang des Wickelwerkzeuges 2 aufgewickelte Folienband 3 mit entsprechend unterschiedlicher Kraft gegenüber der Umlaufbewegung des Wickelwerkzeuges (entgegen dem Uhrzeiger­ sinne) zurückzuhalten sucht.

Bei seinem Umlauf betätigt das Wickelwerkzeug 2 unmittelbar oder über mit ihm antriebsmäßig verbundene Getriebeglieder drei Signalgeber, deren Signale als Steuerbefehle zur Steuerung der elektrischen Bestromung des Elektromagneten 8 und damit zur Steuerung der Zugspannung des Bremsbandes 4 herangezogen werden. In diesem Zusammenhang wird auf die Fig. 2 verwiesen.

Mit S₁ bis S₃ werden die elektrischen Ausgangsspannungen der drei Signalgeber bezeichnet. Sobald sich das in Umlauf­ richtung vordere C-Ende des Wickelwerkzeuges 2 dicht oberhalb der in Fig. 1 oberen Stirnseite der Spule 1 befindet, wechselt die Ausgangsspannung S₁ eines ersten Signalgebers kurzzeitig ihren Pegel, d. h. es wird ein Signalimpuls erzeugt (im dargestellten Beispiel wird die Ausgangsspannung S₁ impulsartig ausgeschaltet).

Wenn sich das Wickelwerkzeug 2 gegenüber der vorgenannten Ausgangslage um etwa 180° gedreht hat, spricht ein weiterer Signalgeber an, so daß sich dessen Ausgangsspannung S₂ impulsartig ändert.

Wenn sich das Wickelwerkzeug 2 gegenüber der Ausgangslage um ca. 270° gedreht hat, wird ein dritter Signalgeber erregt, so daß die Ausgangsspannung S₃ impulsartig verändert wird usw.

Mittels einer entsprechenden Steuerschaltung, an deren Eingängen die Ausgangsspannungen S₁ bis S₃ anliegen, wird nun die Bestromung des Elektromagneten 8 gemäß der Kurve K gesteuert. Die den Elektromagneten 8 beaufschlagende elektrische Stromstärke wird also stufenförmig angehoben, sobald das Wickelwerkzeug 2 gegenüber der Ausgangslage, bei der das in Umlaufrichtung vordere C-Ende des Wickel­ werkzeuges 2 dicht oberhalb der oberen Stirnseite der Spule 1 steht, um 180° bzw. um 270° gedreht worden ist. Sobald wiederum die Ausgangslage erreicht wird, fällt die den Elektromagneten 8 beaufschlagende elektrische Stromstärke wieder auf ihren Ausgangswert ab.

Die Steuerschaltung kann umschaltbar sein, derart, daß die mittlere, den Elektromagneten 8 beaufschlagende Stromstärke gemäß der Kurve K₁ angehoben oder auch abgesenkt werden kann.

Auf diese Weise läßt sich die Bestromung des Elektromagneten 8 und damit die Bremswirkung des Bremsbandes 4 an unterschied­ liche Durchmesser bzw. Abmessungen der Spulen 1 oder sonstiger ringförmiger Werkstücke anpassen.

Gegebenenfalls können die Signalgeber auch in anderer Weise oder größerer Zahl angeordnet sein, um die Stärke des den Elektromagneten 8 beaufschlagenden elektrischen Stromes in anderer Abhängigkeit von der Stellung des Wickelwerkzeuges 2 verändern zu können. Die dargestellte Steuerung des elektri­ schen Stromes für den Elektromagneten 8 hat sich als zweck­ mäßig und wirkungsvoll herausgestellt, um auch kleine Spulen 1 fehlerfrei mit dem Folienband 3 bandagieren zu können.

Grundsätzlich ist es möglich, mit der Bewicklung bzw. Bandagierung des Werkstückes 1 mit dem Folienband bereits zu beginnen, wenn noch Folienband als Vorrat auf dem Außenumfang des Wickelwerkzeuges 2 aufgewickelt wird. Dabei wird das Folienband von einer nicht dargestellten Magazinrolle abgewickelt, die sich gegen Widerstand zu drehen vermag, d. h. gebremst wird. Damit wirkt die Magazinrolle bei der Wickelarbeit zunächst als zusätzliche Bremse. Sobald nun während der bereits begonnenen Wickel­ arbeit ein hinreichender Vorrat des Folienbandes 3 auf dem Außenumfang des Wickelwerkzeuges 2 aufgewickelt worden ist, wird das Folienband 3 zwischen dem Wickelwerkzeug 2 und der Magazinrolle mit einer Schere oder einem sonstigen Schneid­ werkzeug durchtrennt. Bei der nachfolgenden Wickelarbeit ist dann die Magazinrolle nicht mehr bremswirksam.

Um dies kompensieren zu können, kann das Bremsband 4 nach Abtrennen der Magazinrolle mit entsprechend stärkerer mittlerer Kraft gespannt werden.

Um diese Veränderung der Bremskraft des Bremsbandes auto­ matisch durchführen zu können, kann die Schere bzw. das Schneidwerkzeug mit einem zusätzlichen Signalgeber versehen sein, dessen Ausgangsspannung S₀ bei Betätigung der Schere bzw. des Schneidwerkzeuges verändert wird. Auf diese Weise ist es möglich, nach Durchtrennung des Folienbandes 3 zwischen Wickelwerkzeug 2 und Magazinrolle den Elektro­ magneten 8 gemäß der Kurve K′ (bzw. der Kurve K′₁) mit einer etwas erhöhten elektrischen Stromstärke zu beauf­ schlagen, und zwar automatisch, sobald die Ausgangsspannung S₀ im Beispiel der Fig. 2 einen erhöhten Wert annimmt.

Die stufenförmige Erhöhung der den Elektromagneten 8 beaufschlagenden Stärke des elektrischen Stromes ändert sich dadurch prinzipiell nicht. Es wird lediglich die mittlere Stromstärke erhöht. Dementsprechend steigt die mittlere Bremskraft des Bremsbandes 4 an, gleichzeitig wird die Bremskraft des Bremsbandes 4 an den oben angegebenen Positionen des Wickelwerkzeuges 2 stufenweise verändert.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Umwickeln eines ringförmigen Werkstückes, insbesondere zum Bandagieren eines Spulenringes mit einem Folienband, mit einer Werkstückhalterung, die das Werkstück beim Umwickeln bzw. Bandagieren um seine Ringachse zu drehen gestattet, und mit einem im wesent­ lichen C-förmigen Wickelwerkzeug, welches auf einer den C-Bogen fortsetzenden und die Ringöffnung des Werkstückes durchsetzenden geschlossenen Kreisbahn umlaufend beweg­ lich ist, wobei bei der Wickelarbeit ein nach Einsetzen des Werkstückes in die Werkstückhalterung auf dem Außen­ umfang des Wickelwerkzeuges aufgewickelter Vorrat des Wickelmaterials bzw. Folienbandes über Wälzkörper, die am in Umlaufrichtung weisenden C-Ende sowie am Umfang des Wickelwerkzeuges zur Lagerung und Führung dieses Vorrates angeordnet sind, nach innen abgezogen und schraubenförmig um den die Kreisbahn des Wickelwerkzeuges durchsetzenden Abschnitt des gleichzeitig um seine Ringachse gedrehten Werkstückes herumgeschlungen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugspannung des Wickelmaterials bzw. Folienbandes (3) bei der Wickelarbeit in Abhängigkeit von der Stellung des Wickelwerkzeuges (2) steuerbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung eines Bremsbandes (4), welches bei der Wickelarbeit von außen auf dem Vorrat des Wickelmaterials bzw. Folienbandes auf dem Außenumfang des Wickelwerk­ zeuges (2) aufliegt, in Abhängigkeit von der Stellung des Wickelwerkzeuges (2) steuerbar ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wickelwerkzeug (2) bei seinem Umlauf mit Signalgebern zusammenwirkt, deren Signale von einer Steuerschaltung zur Steuerung der Zugspannung des Wickelmaterials bzw. Folienbandes (3) bzw. des Bremsbandes (4) ausgewertet werden.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Schere ein gesonderter Signalgeber angeordnet ist, dessen beim Öffnen bzw. Schließen der Schere erzeugtes Signal eine Veränderung der Zugspannung des Wickelmaterials bzw. Folienbandes (3) bzw. des Bremsbandes (4) bewirkt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Bremsbandes (4) an einer Wippe (5) befestigt ist, die mittels eines Elektromagneten (8) in einer das Bremsband (4) spannenden Richtung auslenkbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wippe (5) mittels eines Federbleches (6) schwenkgelagert ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugspannung des Wickelmaterials bzw. Folienbandes (3) oder des Bremsbandes (4) bei der Wickelarbeit während eines Umlaufes des Wickelwerkzeuges (2) jeweils stufenweise erhöht und wiederum auf einen Ausgangswert abgesenkt wird, sobald das Wickelwerkzeug (2) wiederum eine Ausgangslage erreicht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugspannung des Wickelmaterials bzw. Folien­ bandes (3) oder des Bremsbandes (4) jeweils auf einen Ausgangswert zurückgestellt wird, wenn das in Umlauf­ richtung bei der Wickelarbeit vordere C-Ende des Wickelwerkzeuges (2) eine Lage dicht vor der in Umlauf­ richtung vorderen Stirnebene des Werkstückes (1) erreicht, und daß diese Zugspannung jeweils um etwa gleich hohe Stufen erhöht wird, sobald sich das Wickel­ werkzeug relativ zur Ausgangslage um etwa 180° bzw 270° gedreht hat.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Zugspannung des Wickelmaterials bzw. Folienbandes (3) oder des Bremsbandes (4) zur Anpassung an unterschiedliche Durchmesser der Werkstücke (1) veränderbar ist.