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Dokumentenidentifikation DE102004023486B4 23.03.2006
Titel Hochleistungsverseilmaschine
Anmelder Warschau, Katrin, 39112 Magdeburg, DE
Erfinder Führer, Werner, Dipl.-Ing., 39108 Magdeburg, DE;
Gensicke, Wolfgang, Dipl.-Ing., 39104 Magdeburg, DE
Vertreter Dr. Heyner & Dr. Sperling Patentanwälte, 01277 Dresden
DE-Anmeldedatum 06.05.2004
DE-Aktenzeichen 102004023486
Offenlegungstag 01.12.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 23.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.03.2006
IPC-Hauptklasse D07B 3/04(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01B 13/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Hochleistungsverseilmaschine, insbesondere eine Korbverseilmaschine ohne Rückdrehung, zur Herstellung von axial- und torsionssteifen Spezialkabeln und Spezialseilen, sowie zur Verseilung von AL- und Cu-Drähten, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige axial- und torsionssteife Spezialkabel und Spezialseile werden beispielsweise als geophysikalische Mess- und Erkundungskabel in der Erdöl- und Erdgasförderindustrie eingesetzt. Diesen Spezialkabeln und Spezialseilen ist immanent, dass die den Kabelkern bildenden Mess- und Steuerleitungen von einem als Armierung eingesetzten Außenmantel umhüllt sind, der aus mindestens einer Lage Z-Drähte aufgebaut ist.

Zur Herstellung dieser Spezialkabel und Spezialseile werden sehr hohe Anforderungen an die Verseilmaschinen gestellt. Das liegt zum einen daran, dass die für die Armierung der axial- und torsionssteifen Spezialkabel eingesetzten kraft- und ggf. formschlüssig ineinander greifenden Z-Drähte mittels einer geeigneten Zuführeinrichtung einem Verseilpunkt exakt zugeführt und zueinander ausgerichtet werden müssen. Zum anderen müssen die vor der Verseilmaschine platzierten Beschicksysteme sowie das Materialhandling zwischen Beschicksystem und Verseilmaschine für große Kabel- und Seillängen ausgelegt sein.

Aus dem Stand der Technik ist eine Verseilmaschine vorbekannt, die in DE 42 31 588 A1 beschrieben ist. Die Verseilmaschine besteht aus mehreren Verseilkörben, die jeweils eine Verseilwelle mit mehreren koaxial und hintereinander angeordneten Spulen aufweist. Jeder einzelnen Spule ist hierbei ein zugehöriger Drahtabnahmearm zugeordnet, der während des Verseilens zur Entnahme des Verseilgutes von der Spule vorgesehen ist. Aus Gründen der Verringerung der Baulänge sind jeweils zwei Drahtabnahmearme paarweise und diagonal gegenüberliegend zwischen zwei Spulen auf der Verseilwelle drehfest angeordnet. Die Spulen werden mittels Reibrädern angetrieben, die fest auf einer axial verschiebbaren Spulwelle mit einem Drehantrieb angeordnet sind. Der Nachteil dieser Erfindung besteht in der geringen Flexibilität. Die Axialverschiebung der Spulwelle bewirkt nämlich, dass entweder alle Reibräder, für den Fall des Verseilens, mit allen Spulen in Eingriff gebracht werden oder, für den Fall des Bespulens des Verseilkorbes, von diesen getrennt werden.

In US 2,659,192 ist eine weitere Verseilmaschine offenbart, die zwei auf einer gemeinsamen Verseilwelle hintereinander angeordnete Gruppen mit axial zueinander angeordneten Spulen, nämlich eine vordere Gruppe und eine hintere Gruppe, Mittel zum wechselseitigen Aufnehmen und zum Führen der Einzeldrähte der Spulen in Richtung einer Ablage sowie Mittel zum Antrieb der Spulen einer Gruppe unabhängig von den Spulen der anderen Gruppe zum Zwecke des wechselseitigen Bespulens und des Verseilens aufweist. Besonders nachteilig an dieser Erfindung ist die große Baulänge der Verseilmaschine, da die Spulen beider Gruppen hintereinander auf einer Verseilwelle platziert sind.

In der DE S 39805 VIIIb/21c ist eine Verseilmaschine zur Herstellung von Sternvierern oder anderen Verseilelementgruppen für Fernmeldekabel offenbart. Die Verseilmaschine weist zumindest vier um eine gemeinsame Achse verseilten Verseilelementtrommeln auf, welche innerhalb des Verseilkorbes gleichachsig zur Verseilachse angeordnet sind, wobei die zu einem Paar gehörigen, in entgegengesetzter Richtung rotierenden Verseilelementtrommeln gegenseitig bremsbar sind. Der wesentliche Nachteil an dieser Erfindung ist, dass zum Bespulen der Verseilelementtrommeln die Welle ausgebaut werden muss.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, eine Hochleistungsverseilmaschine, insbesondere eine Korbverseilmaschine ohne Rückdrehung zu entwickeln, mit der die Zuführung der von den Spulen abgewickelten Einzeldrähte zu einem Verseilpunkt sowie das Bespulen des Verseilkorbs vereinfacht wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Hochleistungsverseilmaschine, insbesondere eine Korbverseilmaschine ohne Rückdrehung, mit zumindest einem Verseilkorb mit mehreren, koaxial und voneinander beabstandeten, auf einer rotierenden Verseilwelle fest angeordneten, aber drehbar gelagerten Spulen zur Aufnahme der zu einem Kabel zu verseilenden Einzeldrähte sowie sich parallel zur Verseilwelle erstreckenden und mit dieser in Wirkverbindung stehenden Rollenbügel mit Umlenkrolle gelöst. Die Zuführung der beim Verseilen von den Spulen abgewickelten Einzeldrähte zu einem jenseits vom distalen Ende der Verseilwelle angeordneten gemeinsamen Verseilpunkt erfolgt mittels der Rollenbügel, welche eine konzentrische Rotationsbewegung um die Verseilwelle ausführen können. Erfindungsgemäß weist jeder Rollenbügel mindestens ein steuerbares Mitnahmeelement auf, um eine zugehörige Spule während des Verseilens in Rotation zu versetzen.

Üblicherweise weist die erfindungsgemäße Hochleistungsverseilmaschine mehrere Verseilkörbe mit Spulen auf, deren jeweilige Verseilwellen vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Anzahl der eingesetzten Verseilkörbe mit den zugehörigen Spulen bemisst sich hierbei nach der Anzahl der zum Aufbau eines Kabel oder eines Seils zu verseilenden Einzeldrähte.

Die Wirkverbindung zwischen der Verseilwelle und den Rollenbügeln wird hierbei mittels eines Getriebes erzielt, das fest auf der rotierenden Verseilwelle angeordnet ist. Bei dem Getriebe kann es sich um ein ein- oder mehrteilig aufgebautes Kettengetriebe, Reibradgetriebe, Riemengetriebe, Zahnradgetriebe, Kurbelgetriebe oder bevorzugt um eine Bremsscheibe handeln.

Um jedoch die Rollenbügel im Fall des Bespulens des Verseilkorbes von der Verseilwelle entkoppeln zu können, ist zwischen Getriebe und Verseilwelle eine schaltbare Kupplung vorgesehen. Die Kupplung kann durch von hand schaltbare, jedoch elektrisch überwachte Kuppelstellen erfolgen, sie kann aber auch nach einem vorgegebenen Programm automatisch steuerbar ausgebildet werden. Beim Leerfahren der Spulen der Verseilkörbe wird die Verseilmaschine angehalten und nachfolgend neu bespult. Jeder Verseilkorb weist dazu vorteilhafterweise eine nicht näher beschriebene Verlegeeinrichtung auf.

Beim Verseilen hingegen werden das Getriebe und die Verseilwelle mittels der Kupplung in Eingriff gebracht, so dass die Rollenbügel und die Verseilwelle gemeinsam vorzugsweise mit der gleichen Rotationsgeschwindigkeit drehen.

Jeder auf der Verseilwelle angeordneten Spule ist vorzugsweise ein Rollenbügel zugeordnet, so dass ein üblicherweise 6 Spulen aufweisender Verseilkorb auch 6 Rollenbügel umfasst. Diese Rollenbügel sind einzeln oder im Verbund, beispielsweise als rahmenartige Konstruktion, mit dem Getriebe gekoppelt.

Die auf der Verseilwelle angeordneten Spulen sind unter Verwendung von Lagern, vorzugsweise Wälzlager, oder Lagerbuchsen frei drehbar gelagert. Somit wird eine nahezu reibungsfreie Rotation der Spulen um die Längsachse der Verseilwelle während des Verseilens sichergestellt.

Gemäß der Konzeption der Erfindung sind auf der Verseilwelle zwischen den voneinander beabstandeten Spulen steuerbare Mittel vorgesehen, die zum temporären Arretieren jeder einzelnen Spule während des Bespulens des Verseilkorbes eingesetzt werden. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind als Mittel Kurzhubzylinder vorgesehen, die zum Bespulen des Verseilkorbs ausgefahren werden und dabei in die Spulen eingreifen, um eine unerwünschte Rotationsbewegung der Spulen zu verhindern. Eine einfachere Möglichkeit, die Verseilwelle und die auf ihr angeordneten Spulen miteinander zu koppeln besteht in der Erzeugung eines Reibschlusses. Während des Verseilens sind die Kurzhubzylinder eingefahren und damit von der zugehörigen Spule beabstandet, so dass die Spule ungebremst und frei rotieren kann. Jeder Spule ist mindestens ein Kurzhubzylinder zugeordnet. Die Kurzhubzylinder arbeiten folglich während des Verseilens als Spulenbremse und während des Bespulens als Kupplung.

Die an den Rollenbügeln platzierten Umlenkrollen dienen dazu, die vertikal gegenüber der Verseilwelle abgewickelten Einzeldrähte vorzugsweise einer 90°-Umlenkung zu unterziehen. Im Bereich der sich parallel zur Verseilachse erstreckenden Rollenbügel werden die Einzeldrähte dann vorzugsweise parallel zu den Rollenbügeln oder innerhalb der Rollenbügel geführt. Im Endbereich der Rollenbügel werden die Einzeldrähte dann erneut einer zweifachen 90°-Umlenkung unterzogen und verlaufen nunmehr unmittelbar an der Verseilwelle bis zum Erreichen eines jenseits des distalen Endes der Verseilwelle angeordneten gemeinsamen Verseilpunktes aller eingesetzten Verseilkörbe. Die den Einzeldraht kontaktierenden Laufflächen der Umlenkrollen können unterschiedlich ausgebildet sein. Eine besondere Ausgestaltung der Laufflächen der Umlenkrollen kann darin bestehen, dass sie dem Querschnitt eines z. B. Z-förmigen Einzeldrahtes angepasst sind.

Jede Spule des Verseilkorbs weist beidseitig angeordnete Bremsscheiben auf. Mindestens eine der beiden Bremsscheiben steht in Wirkverbindung mit dem oder den Mitnahmeelement(en) der Rollenbügel. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Mitnahmeelemente sind steuerbare Hubmagnete vorgesehen.

Im Bereich des distalen Endes der Verseilwelle ist ein Tänzer angeordnet, der zur Steuerung der als Hubmagnete ausgebildeten Mitnahmeelemente eingesetzt wird. Unter Verwendung dieses Tänzers werden die einzelnen Mitnahmeelemente sequentiell gesteuert und somit die Abfolge der Freigabe der auf den Spulen aufgewickelten Einzeldrähte festgelegt.

Der Verseilkorb der Hochleistungsverseilmaschine ist zum Zwecke der Rotationsbeaufschlagung zwischen einem Antriebsständer und einem Gegenlagerständer des Gestells drehbar gelagert und gehaltert. Der Antriebsständer kann in vorteilhafter Weise auch zum mittelbaren Antrieb der Rollenbügel genutzt werden, da die Rollenbügel über das fest mit der Verseilwelle verbundene Getriebe mit der Verseilwelle gekoppelt sind.

Das Materialhandling zwischen der Ziehmaschine und der zum Verseilen eingesetzten Verseilmaschine erfolgt unter Verwendung von Bunden, Fässern oder Spulen, die problemlos vor der Verseilmaschine unabhängig von aufwendigen und störanfälligen Beschicksystemen angeordnet werden können.

Die erfindungsgemäße Hochleistungsverseilmaschine ist aufgrund ihrer hohen Leistungsparameter und der guten Verkettungsmöglichkeiten besonders gut für Verseilaufgaben geeignet, die einen möglichst gleichbleibenden Betrieb hinsichtlich Drahtdicke und Drahtquerschnitt, vor allem im Dauerbetrieb, erfordern.

Weitere Vorteile der Erfindung erschließen sich dem Fachmann des Weiteren aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform im Hinblick auf die anliegenden Zeichnungen; in diesen zeigen:

1: schematische Darstellung des Querschnitts eines Verseilkorbes der Hochleistungsverseilmaschine

2: schematische Darstellung des Axialschnitts eines Verseilkorbes der erfindungsgemäßen Hochleistungsverseilmaschine mit den Rollenbügeln

1 und 2 illustrieren in Schnittzeichungen die schematische Darstellung eines Verseilkorbes 1 der erfindungsgemäßen Hochleistungsverseilmaschine. Die gesamte Hochleistungsverseilmaschine besteht üblicherweise aus mehreren nachfolgend beschriebenen Verseilkörben 1 (s. 1), wobei aufgrund des identischen Aufbaus dieser Verseilkörbe 1 nur exemplarisch ein einzelner Verseilkorb 1 dargestellt ist. Der Verseilkorb 1 umfasst im Wesentlichen eine mit sechs Spulen 8 bestückte rotierende Verseilwelle 9, die zwischen einem Antriebsständer 11.1 und einem Gegenlagerständer 11.2 des Gestells 11 des Verseilkorbs 1 gelagert und gehaltert ist. Die frei drehbar gelagerten Spulen 8 sind koaxial und voneinander gleichmäßig beabstandet auf der Verseilwelle 9 fest angeordnet und dienen zur Aufnahme der zum Verseilen notwendigen Einzeldrähte 12 (s. 1). Jede Spule 8 weist beidseitig eine Spulenbremse 8.1 auf (s. 1).

In 1 sind vom Betrachter oberhalb und unterhalb der Verseilwelle 9 jeweils ein Rollenbügel 2 vorgesehen, die sich parallel zur Verseilwelle 9 zwischen dem Antriebsständer 11.1 und dem Gegenlagerständer 11.2 des Gestells 11 des Verseilkorbs 1 erstrecken. Die Rollenbügel 2 sind über ein mit dem Bezugszeichen 4 gekennzeichnetes Getriebe mit der Verseilwelle 9 des Verseilkorbs 1 kraft- und ggf. formschlüssig verbunden. Das Getriebe 4 ist zweiteilig aufgebaut, wobei ein erstes Teil des Getriebes 4 im Bereich des Antriebsständers 11.1 und das zweite Teil des Getriebes 4 im Bereich des Gegenlagerständers 11.2 des Gestells 11 platziert ist. Die beiden Rollenbügel 2 und das zweiteilig aufgebaute Getriebe 4 ergänzen sich somit in dieser Schnittdarstellung der 1 zu einem Rechteck. Die beiden Teile des Getriebes 4 sind bevorzugt als Rotorbremsscheibe ausgebildet. Der obere Rollenbügel 2 weist in seinen Endbereichen jeweils eine Umlenkrolle 2.1 auf (s. auch 2), die zur Führung der von den Spulen 8 abgewickelten Einzeldrähte 12 eingesetzt werden. In Verbindung mit einer im Bereich des distalen Endes 5 der Verseilwelle 9 angeordneten weiteren Umlenkrolle werden die Einzeldrähte 12 einer mehrfachen Umlenkung unterzogen. Wie ersichtlich, verlaufen die Einzeldrähte 12 im Bereich des Gegenlagerständers 11.2 unmittelbar an der Verseilwelle 9, bis sie einem jenseits des distalen Endes 5 der Verseilwelle 9 angeordneten Verseilpunktes 13 zugeführt werden. Zwischen den beiden Umlenkrollen 2.1 des oberen Rollenbügels 2 werden die Einzeldrähte 12 vorzugsweise innerhalb, bzw. außerhalb des Rollenbügels 2 geführt.

Zwischen jeweils benachbarten Spulen 8 sind zwei steuerbare Kurzhubzylinder 10 platziert, die diametral zueinander auf der Verseilwelle 9 fest angeordnet sind. In der 1 sind exemplarisch nur zwei Kurzhubzylinder 10 dargestellt, nämlich ein erster ein- und ausfahrbarer Kurzhubzylinder 10 für die erste Spule 8 und ein zweiter ein- und ausfahrbarer Kurzhubzylinder 10 für die zweite Spule 8. Jeder Spule 8 ist vorzugsweise aber ein linker bzw. ein rechter Kurzhubzylinder 10 zugeordnet.

Die Kurzhubzylinder 10 werden ausschließlich während des Bespulens des Verseilkorbes 1 mit den Spulen 8 bzw. deren beidseitig angeordneten Bremsscheiben 8.1 in Eingriff gebracht. Während des Verseilens sind die Kurzhubzylinder 10 eingefahren und sichern das widerstandsfreie Rotieren der Spulen 8. Während des Verseilens arbeiten die Kurzhubzylinder 10 als Spulenbremse und während des Bespulens als Kupplung. Die Position der Kurzhubzylinder wird hierbei elektrisch überwacht und gesteuert.

Die Kurzhubzylinder 10 sind ebenso wie die an späterer Stelle beschriebenen Mitnahmeelemente 6 und der Tänzer 7 mit einer nicht dargestellten Regelungseinheit verbunden und werden durch diese gesteuert. Die Regelungseinheit ist ferner mit Sensoren, Schaltelementen, Eingabe- und Ausgabegeräten sowie mit Mitteln zur Visualisierung der Betriebszustände der Verseilmaschine verbunden. Zu den Betriebszuständen zählen definitionsgemäß nicht nur das gewöhnliche Verseilen der Einzeldrähte 12 zu einem Kabel oder das Bespulen des Verseilkorbs 1. nach dem Leerfahren der Spulen 8, sondern auch solche unerwünschten Zustände, die allein während des Verseilens auftreten können. Dazu zählen z. B. Drahtriss, Störungen beim Antrieb der Verseilwelle 9 oder Probleme bei der Generierung der Signale der Regelungseinheit. Der in der 1 dargestellte untere Rollenbügel 2 sowie auch die nicht gezeigten weiteren Rollenbügel 2 weisen ein als Hubmagnet ausgebildetes Mitnahmeelement 6 auf. Der Hubmagnet wird mittels nichtdargestellter zugehöriger bestrombarer Spulen 8 in Bezug auf seine Position zu der Bremsscheibe 8.1 der zugehörigen Spule 8 ausgerichtet. Während des Verseilens sichert jeder Hubmagnet durch die generierte magnetische Haltekraft die Wirkverbindung zwischen Rollenbügel 2 und zugehöriger Spule 8. Dadurch rotieren der Rollenbügel 2 und die Spule 8 in die gleiche Drehrichtung.

Die erfindungsgemäße Hochleistungsverseilmaschine ist ferner mit einer in 2 dargestellten Verlegeeinrichtung 14 ausgestattet, mit der das Bespulen des Verseilkorbes 1 wesentlich vereinfacht wird.

1Verseilkorb 2Rollenbügel 2.1Umlenkrollen 3Kupplung 4Getriebe 5distales Ende der Verseilwelle 6Mitnahmeelemente 7Tänzer 8Spulen 8.1Bremsscheiben der Spulen 9Verseilwelle 10Kurzhubzylinder 11Gestell 11.1Antriebsständer 11.2Gegenlagerständer 12Einzeldrähte 13Verseilpunkt 14Verlegeeinrichtung

Anspruch[de]
  1. Hochleistungsverseilmaschine, insbesondere eine Korbverseilmaschine ohne Rückdrehung, bestehend aus:

    a. mindestens einem Verseilkorb (1), der mehrere koaxial und voneinander beabstandete, auf einer rotierenden Verseilwelle (9) fest angeordnete, aber drehbar gelagerte Spulen (8) zur Aufnahme der zu einem Kabel zu verseilenden Einzeldrähte (12) aufweist,

    b. sich parallel zur Verseilwelle (9) erstreckende und mit dieser in Wirkverbindung stehende Rollenbügel (2) mit Umlenkrolle (2.1), wobei die Rollenbügel (2) eine konzentrische Rotationsbewegung um die Verseilwelle (9) ausführen können, um die beim Verseilen von den Spulen (8) abgewickelten Einzeldrähte (12) einem jenseits vom distalen Ende (5) der Verseilwelle (9) angeordneten gemeinsamen Verseilpunkt (13) zuzuführen,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    jeder Rollenbügel (2) mindestens ein steuerbares Mitnahmeelement (6) aufweist, um eine zugehörige Spule (8) während des Verseilens in Rotation zu versetzen.
  2. Hochleistungsverseilmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollenbügel (2) mittels eines Getriebes (4) mit der Verseilwelle (9) gekoppelt sind, und eine steuerbare Kupplung (3) zwischen Getriebe (4) und Verseilwelle (9) vorgesehen ist, die ein Kuppeln zum Zwecke des Verseilens und das Entkuppeln zum Zwecke des Bespulens der leer gefahrenen Spulen (8) sicherstellt.
  3. Hochleistungsverseilmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Bereich des distalen Endes (5) der Verseilwelle (9) angeordneter Tänzer (7) vorgesehen ist, der zur Steuerung der als Hubmagnete ausgebildeten Mitnahmeelemente (6) vorgesehen ist.
  4. Hochleistungsverseilmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den voneinander beabstandeten Spulen (8) auf der Verseilwelle (9) steuerbare Kurzhubzylinder (10) angeordnet sind, die während des Verseilens als Spulenbremse und während des Bespulens als Kupplung arbeiten.
  5. Hochleistungsverseilmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verseilwelle (9) zwischen einem Antriebsständer (11.1) und einem Gegenlagerständer (11.2) des Gestells (11) drehbar gelagert ist, wobei der Antriebsständer (11.1) auch zum mittelbaren Antrieb des eine Rotation ausführenden Rollenbügels (2) vorgesehen ist.
  6. Hochleistungsverseilmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (8) beidseitig angeordnete Bremsscheiben (8.1) aufweisen, die in Wirkverbindung mit den Mitnahmeelementen (6) der Rollenbügel (2) stehen.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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