TECHNISCHES GEBIET
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Draht-Durchlaufbremse, bei welcher der Draht
einen Spalt zwischen zwei von ihm schlupffrei mitbewegten Endlos-Bremsschlaufen geradlinig
durchläuft, welche ihrerseits zwischen mindestens einem Paar von Bremsköpfen durchlaufen,
von denen wenigstens einer zur Einstellung der gewünschten Bremswirkung gegen den
anderen verstellbar ist.
[0002] Solche Drahtbremsen werden insbesondere zum Gespannthalten des Drahtes und zum Erzeugen
einer gewissen Zugkraft auf den Draht beim Wickeln von elektrischen Spulen als Zusatzeinrichtungen
zu Wickelmaschinen verwendet. Sie weisen den Vorteil auf, dass der Draht ohne Biegebeanspruchung
gebremst wird. Die gewünschte Bremswirkung wird durch Gleitreibung zwischen den Bremsköpfen
und der Rück- bzw. Innenseite der Endlos-Bremsschlaufen erzielt. Damit die Reibung
dort und nicht zwischen dem Draht und der Aussenseite der Endlos-Bremsschlaufen stattfindet
bzw. damit der Draht die Endlos-Bremsschlaufen ohne Schlupf mitbewegen kann, sind
die Reibwerte ausreichend unterschiedlich eingestellt, nämlich stets wesentlich höher
zwischen dem Draht und der Aussenseite der Endlos-Bremsschlaufen als zwischen deren
Innenseite und den Bremsköpfen.
STAND DER TECHNIK
[0003] Bei einer bekannten Draht-Durchlaufbremse der vorgenannten Art werden die Endlosschlaufen
durch raupenähnliche Stukturen gebildet mit je zwei parallel nebeneinander über Zahnräder
laufenden Ketten, deren Glieder durch Querstreben aus Stahlprofilen miteinander verbunden
sind. Zum Erzeugen der Bremskraft ist ein Paar von Bremsköpfen vorgesehen, von denen
einer pneumatisch verstellbar und der andere eine ortsfeste Platte aus Kunststoff
ist. Die Stahlprofile sind aussenseitig mit einer Gummiauflage versehen, um den gewünscht
hohen Reibwert zum Draht zu erhalten.
[0004] Die bekannte Durchlaufbremse ist für Flachdraht und Zugkräfte von 40 kp aufwärts
bis zu rund 400 kp konzipiert, wobei von der in Gebäudeinstallationen üblicherweise
zur Verfügung stehenden Pressluft mit ca. 5 bar Druck Gebrauch gemacht wird. Die Draht-Durchlaufgeschwindigkeit
beträgt ca. 1 m/s und das Verhältnis zwischen Länge und Breite der Raupen etwa 1:1.
Die im Vergleich zur Drahtbreite überdimensionale Breite der Raupen ist dadurch bedingt,
dass die Bremskraft zwischen den Ketten auf die Stahlprofile aufgebracht werden muss.
[0005] Für geringere Drahtdurchmesser von z.B. nur 1 - 5 mm ist die bekannte Durchlaufbremse
ungeeignet, da hier wesentlich höhere Durchlaufgeschwindigkeiten verlangt werden und
die Zugkraft im Bereich von nur wenigen kp fein einstellbar sein sollte. Die Durchlaufgeschwindigkeit
lässt sich bei der bekannten Durchlaufbremse nicht wesentlich steigern, weil die Ketten-
bzw. Raupen bei höherer Geschwindigkeit sehr unruhig zu laufen beginnen und dabei
auch einen erheblichen Lärm entwickeln. Wegen der hohen Eigenträgheit und Eigenreibung
der Raupen ist eine Feinregulierung im Bereich kleiner Zugkräfte ebenfalls nicht möglich.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
[0006] Es ist Aufgabe der Erfindung eine Draht-Durchlaufbremse der eingangs genannten Art
anzugeben, die für Drähte mit Durchmessern im Bereich zwischen 1 und 5 mm geeignet
ist, eine genaue Bremskrafteinstellung im Bereich zwischen etwa 2 und 40 kp sowie
Draht-Durchlaufgeschwindigkeiten bis 7 m/s zulässt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss
gelöst durch eine Draht-Durchlaufbremse, wie sie im Patentanspruch 1 gekennzeichnet
ist. Die erfindungsgemässe Draht-Durchlaufbremse ist demnach dadurch gekennzeichnet,
dass die Endlos-Bremsschlaufen Bänder und mehrere Paare von Bremsköpfen hintereinander
angeordnet sind.
[0007] Durch die Verwendung von Bändern anstelle der bekannten Raupen können ausreichend
hohe Draht-Durchlaufgeschwindigkeiten erzielt werden. Die Bänder können wesentlich
schmaler als die bekannten Raupen sein und einfach über Umlenkollen etwa entsprechender
Breite geführt werden. Ein solches System kann mit nur geringer Eigenträgheit und
Eigenreibung realisiert werden, wodurch eine kontrollierte Zugkrafteinstellung auch
bei nur geringen Zugkräften möglich wird. Die gesamte Konstruktion ist so leicht ausführbar,
dass sie direkt auf einer Wickelmaschine montiert werden kann. Durch die Bänder besteht,
im Unterschied zu den Raupen, nicht die Gefahr, dass bei Drähten mit einer oberflächlichen
Isolierung diese verletzt wird. Die vor allem bei hohen Draht-Durchlaufgeschwindingkeiten
auftretende erhöhte Reibungswärme kann auf mehrere Bremskopfpaare verteilt und dadurch
leichter abgeführt werden. Die Hintereinanderschaltung von mehreren Bremskopfpaaren
eröffnet auch die Möglichkeit, durch stufenweise Zustellung der Bremskopfpaare nacheinander
mit einem vorgegebenen Luftdruck die Bremskraft sehr fein einstellen und regulieren
zu können.
[0008] Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen
gekennzeichnet. Hervorzuheben hierunter sind vor allem die Massnahmen zur Messung
und Anzeige der Zugkraft sowie die Ausbildung eines Ventilblocks für die verstellbaren
Bremsköpfe.
[0009] Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
[0010] Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Ansicht einer erfindungsgemässen Draht-Durchlaufbremse
- Fig. 2
- eine geschnittene Darstellung der Durchlaufbremse von Fig. 1 (Schnitt I-I), und
- Fig. 3
- in einer Darstellung wie Fig. 2 die Durchlaufbremse in geöffnetem Zustand.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
[0011] In den Figuren bezeichnet 1 den zu bremsenden Draht, 2 eine obere Bremsschlaufe und
3 eine untere Bremsschlaufe. Die Bremsschlaufen 2 und 3 werden durch flexible Bänder
gebildet, welche über Umlenkrollen 4 und 5 bzw. 6 und 7 geführt sind. Ihre einander
benachbarten inneren Abschnitte laufen zwischen Paaren von oberen und unteren Bremsköpfen
8 bzw. 9 durch, die in Serie zwischen den Umlenkrollen 4-7 hintereinander angeordnet
sind. Im vorliegenden Fall sind acht solcher Paare vorgesehen, wobei in Fig. 1 jedoch
nur eines der Paare mit den erwähnten Bezugszeichen 8,9 versehen ist.
[0012] Die oberen Bremsköpfe 8 sind in einer Aufnahme 10 fixiert, wohingegen die unteren
Bremsköpfe 9 in einer entsprechenden Aufnahme 11 axial (in den Figuren vertikal) beweglich
geführt sind. Die Aufnahme 10 ist an einer Halterung 12 befestigt, an welcher auch
die Umlenkrollen 4 und 5 gelagert sind. Die Aufnahme 11 ist auf einen Ventilblock
13 aufgesetzt, welcher von einem Grundgerüst 14 getragen wird. Am Grundgerüst 14 sind
auch die Umlenkrollen 6 und 7 gelagert. Weiter ist daran der gesamte obere Teil der
Vorrichtung, bestehend aus Halterung 12, Aufnahme 10, Bremsköpfen 8 und Umlenkrollen
4, 5 in Richtung des Pfeiles P1 verschiebbar befestigt. Diese Verschiebbarkeit dient
dazu, den genannten Teil der Vorrichtung in die in Fig. 3 gezeigte Stellung bringen
zu können, in welcher der Draht 1 einfach in den Spalt zwischen den Bändern 2,3 eingelegt
werden kann.
[0013] In dem Ventilblock 13 ist zu jedem Bremskopf 9 ein beweglicher Kolben 15 vorgesehen,
welcher mit Druckluft beaufschlagt werden kann und dazu dient, den Bremskopf 9 gegen
den jeweils zugehörigen Bremskopf 8 zu pressen und dadurch die zum Bremsen benötigte
Reibung zu erzeugen. Zur selektiven Beaufschlagung der Kolben 15 mit der Druckluft
sind Ventile vorgesehen, von denen lediglich eines in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen
16 versehen und welches in den Figuren 2 und 3 auch nur schematisch dargestellt ist.
Die Druckluft wird zentral in einen sich über den gesamten Ventilblock 13 erstrekkenden
Kanal 17 eingespeist und über diesen allen Kolben 15 gleichzeitig zugeführt. Die Zufuhr
der Druckluft erfolgt einerseits jeweils direkt in den Hohlraum 18 über den Kolben
15 und andererseits über die Ventile 16 jeweils in den Hohlraum 19 unter den Kolben.
Die Ventile 16 sind einfache 2-Wege-Handschiebeventile mit zwei Stellungen. In einer
der beiden Stellungen ist der Kanal 17 mit dem Hohlraum 19 unter dem Kolben 15 verbunden
und in der anderen Stellung der Hohlraum 19 in die Umgebung entlüftet.
[0014] Bedingt durch den Schaft 20 oben am Kolben 15 ist die Angriffsfläche für die Druckluft
am Kolben 15 im Hohlraum 18 geringer als im Hohlraum 19. Wenn deshalb neben dem Hohlraum
18 auch der Hohlraum 19 mit Druckluft beaufschlagt ist, ergibt sich ein Differenzdruck
auf den Kolben 15 in Richtung nach oben. Der Kolben 15 und mit ihm der untere Bremskopf
9 wird dadurch in seine aktive Position gegen den oberen Bremskopf 8 zugestellt. Ist
der untere Hohlraum 19 dagegen entlüftet, dann wirkt nur noch die Druckluft im oberen
Hohlraum 18 und stellt den Kolben 15 nach unten in seine inaktive Stellung zurück.
[0015] Gegenüber dem Draht 1 weisen die Bänder 2,3 einen höheren Reibwert als zu den Bremsköpfen
8,9 auf, so dass die Bänder durch den Draht 1, wenn dieser z.B. von einer Wickelmaschine
in Richtung des Pfeiles P2 gezogen wird, passiv mitbewegt werden. Die gewünschte Bremskraft
auf den Draht 1 entsteht, wie schon erläutert, durch Reibung der Bänder-Rückseiten
an den oberen und unteren Bremsköpfen 8 bzw. 9. Durch selektive Zustellung von mehr
oder weniger Kolben 15 bzw. Bremsköpfen 9 mittels der Ventile 16 ist die Bremskraft
auf die jeweiligen Bedürfnisse einstellbar. Eine weitere Einstellmöglichkeit der Bremskraft
besteht über die Regulierung der Druckluft insgesamt. Durch Kombination beider Einstellmöglickeiten
lässt sich die Bremskraft über einen grossen Bremskraftbereich sehr fein und exakt
regulieren.
[0016] Die Bänder 2,3 sind vorzugsweise dreischichtig aufgebaut mit einer Zugschicht in
der Mitte z.B. aus Polyamid oder einem flexiblen Stahlband. Zum Draht 1 hin kommt
insbesondere eine Gummierung in Frage, um hier den erwünscht hohen Reibwert (ca. 0,7
bei einem Kupferdraht) zu erzielen. Zu den Bremsköpfen 8, 9 hin hat sich eine Schicht
aus Polyester bewährt. Die Bremsköpfe bestehen vorzugsweise aus Bronze. Bronze weist
mit Polyester einen ausreichend niedrigen Reibwert (ca. 0,18) auf und hat sich vor
allem auch wegen seiner günstigen Wärmeableitungseigenschaften bewährt.
[0017] Grundsätzlich sollten die verwendeten Materialen so gewählt werden, dass sich zwischen
dem Draht bzw. dessen oberflächlicher Isolierung und den Bändern ein mindestens doppelt
so hoher Reibwert ergibt, wie zwischen den Bändern und den Bremsköpfen.
[0018] Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung kann die anfallende Reibungswärme mit Vorteil
stets auf mehrere Paare von Bremsköpfen verteilt und dadurch einfach abgeführt werden.
Es besteht nicht die Gefahr einer lokalen Überhitzung.
[0019] Bei der in den Figuren dargestellten Vorrichtung kann die erzeugte Bremskraft auch
erfasst und zur Anzeige gebracht werden. Das Grundgerüst 14 ist hierzu zusammen mit
allen an ihm befestigten Teilen als Ganzes auf einem Sockel 21 in Richtung des Doppelpfeiles
P3 verschiebbar befestigt und schlägt in Draht-Durchlaufrichtung P2 an einem fest
mit dem Sockel verbundenen Drucksensor 22 an. Dieser ist mit einer elektronischen
Anzeige 23 verbunden. Der von dem Grundgerüst 14 bei laufendem Draht auf den Drucksensor
22 ausgeübte Druck ist direkt proportional zu der erzeugten Bremskraft. Vermittels
einer (nicht dargestellten) Feder kann das Grundgerüst 14 ständig an dem Drucksensor
in Anschlag gehalten sein.
[0020] Das Drucksensor-Signal kann zusätzlich oder alternativ zur Regelung der Bremskraft
herangezogen werden, die insbesondere bei hohen Draht-Durchlaufgeschwindigkeiten (>3m/s)
im Zusammenhang mit Schwankungen des Drahtdurchmessers in nicht mehr zu vernachlässigendem
Ausmass schwanken kann. Das genannte Signal wird dazu z.B. in eine Regelung eingespeist,
welche über ein Proportionalventil (nicht dargestellt) die Druckluft reguliert.
1. Draht-Durchlaufbremse, bei welcher der Draht (1) einen Spalt zwischen zwei schlupffrei
von ihm mitbewegte Endlos-Bremsschlaufen (2, 3) geradlinig durchläuft, welche ihrerseits
zwischen mindestens einem Paar von Bremsköpfen (8, 9) durchlaufen, von denen wenigstens
einer (9) zur Einstellung der gewünschten Bremswirkung gegen den anderen (8) verstellbar
ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlos-Bremsschlaufen (2, 3) Bänder und mehrere
Paare von Bremsköpfen (8, 9) hintereinander angeordnet sind.
2. Durchlaufbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder aussenseitig
eine Gummischicht, innenseitig eine Polyesterschicht und dazwischen vorzugsweise noch
eine Zugschicht aufweisen.
3. Durchlaufbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder (2,
3) direkt über jeweils zwei freilaufende Umlenkrollen (4 - 7) laufen, deren Breite
vorzugsweise etwa denen der Bänder (2, 3) entspricht.
4. Durchlaufbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Bremsköpfe (8, 9) aus Bronze sind.
5. Durchlaufbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
verstellbaren Bremsköpfe (9) unabhängig voneinander verstellbar sind.
6. Durchlaufbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Verstellung der verstellbaren Bremsköpfe (9) pneumatisch erfolgt.
7. Durchlaufbremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur pneumatischen Verstellung
der verstellbaren Bremsköpfe in einem gemeinsamen Ventilgehäuse (13) angeordnete Kolben
(15) vorgesehen sind.
8. Durchlaufbremse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ventilgehäuse
(13) beidseitig der Kolben (15) bezüglich ihrer Bewegungsrichtung jeweils ein Hohlraum
(18, 19) vorgesehen ist, wobei die bremskopfseitigen Hohlräume (18) gemeinsam und
die jeweils anderen Hohlräume (19) über Ventile (16) selektiv mit Druckluft aus einer
gemeinsamen Druckluftquelle beaufschlagbar sind, wobei die Angriffsfläche für die
Druckluft in den bremskopfseitigen Hohlräumen (18) jeweils kleiner als in den jeweils
anderen Hohlräumen (19) ist und die jeweils anderen Hohlräume (19) vermittels der
genannten Ventile (16) in die Umgebung unter gleichzeitiger Unterbrechung der Verbindung
zur Druckluftquelle entlüftbar sind.
9. Durchlaufbremse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck der Druckluft
einstellbar ist.
10. Durchlaufbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
beiden Endlos-Schlaufen (2, 3) und die Bremsköpfe (8, 9) zusammen mit den sie tragenden
sowie allen weiteren zugehörigen Konstruktionselementen eine Baueinheit bilden, welche
als Ganzes gegenüber einem feststehenden, mit einer Druckanzeige (23) und/oder einer
Regelung für den Druck der Druckluft verbundenen Druckaufnehmer (22) in Draht-Durchlaufrichtung
(P2) längsbeweglich montiert ist und bei laufendem Draht (1) an dem Druckaufnehmer
(22) anschlägt.