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Lackisolierte Wickeldrähte, sogenannte Lackdrähte, kommen im großen
Umfang im Elektromaschinenbau,
Transformatorenbau und in der Elektronik
zum Einsatz.
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Das Leitermaterial, vorzugsweise Kupfer oder Aluminium, ist mit einer
dünnen, jedoch mechanisch und thermisch äußerst widerstandsfähigen Kunstharzlackschicht
isoliert. Die Herstellung derartiger Lackdrähte erfolgt auf sogenannten Drahtlackiermaschinen
durch mehrfaches kontinuierliches Auftragen eines Drahtlakkes, üblicherweise einer
Lösung eines organischen Kunstharzes in einem Lösungsmittel, auf den Metalldraht
Um einen glatten, blasen- und lösungsmittelfreien Lackfilm zu erzielen, muß eine
hohe Anzahl der Lackaufträge mit dünner Schichtstärke des Einzelauftrages durchgeführt
werden. Der Herstellungsprozeß besteht im wesentlichen darin, einen durch eine entsprechende
Lackauftragungsmaschine hindurchlaufenden, von einer Spule abzuwickelnden Draht
an einer dafür vorgesehenen Stelle gleichmäßig mit flüssigem Isolierlack zu versehen,
anschließend durch einen Glühofen laufen zu lassen, der die gewünschte Aushärtung
des Lackes bewirkt, und schließlich den mit Isolierlack versehenen Draht wieder
auf eine zweite Spule aufzubringen.
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Hierbei bestand bisher eine Schwierigkeit darin, aus irgendwelchen
Gründen entstandene Fehler, wie beispielsweise zu dünner Lackauftrag, direkt während
des Herstellungsprozesses zu erkennen und anzuzeigen, um die Lackauftragung sogleich
dementsprechend justieren und Ausschuß vermeiden zu können. Daher ist es zweckmäßig,
eine Kontrollvorrichtung vorzusehen, die Fehlerstellen verschiedener Art sofort
erkennbar macht Dafür ist es bekannt, an eine den bereits mit Isolierlack versehenen
Draht führende Rolle eine Spannung anzulegen, und die Spannungsdifferenz zwischen
dieser Rolle und einer zweiten Führungsrolle, über die der Draht vor der Auftragung
des Isolierlackes geführt wird zur Messung des Isolierwertes heranzuziehen. Auf
diesem Grundprinzip beruhende Isolationswertprüfer und deren Funktionsweise sind
in DE-OS 1591 923 beschrieben, die einen solchen angibt.
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Der daraus bekanntgewordene Isolationswertprüfer weist ein mehrere
Meßkanäle speisendes, zentrales Hochspannungsteil, einen vorzugsweise frequenzvariabel
ausgebildeten, Zählimpulse abgebenden Taktgenerator und einen in seiner Frequenz
gleichfalls veranderlich einstellbaren, Rückstellimpulse liefernden Nullstellgenerator
auf. Hierbei ist ferner in jedem Meßkanal ein den Meßwert linear verstärkender Vorverstärker,
ein an den Vorverstärker angeschlossener, die Zahlimpulse des Taktgenerators beim
Unterschreiten eines eingangsseitig anliegenden Schwellwertpotentials übertragender
und beim Übersteigen dieses Schwellwertes sperrender Diskriminator angeordnet Schließlich
sind daran auch noch eine von dem Diskriminator gespeiste, die Impulsfolge vorzugsweise
dekadisch untersetzende und in einer mittels der Rückstellimpulse des Nullstellgenerators
vorwählbaren Zeitperiode zahlenmäßig unterschwellige Impulsfolgen diskriminierende
Untersetzerstufe und eine die Üherschußimpulse jedes Meßkanals einzeln wiedergebende
Registrier- bzw.
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Anzeigeeinheit vorgesehen Dieser bekannte digitale Isolationswertprüfer
gestattet die Kontrollmessung einiger gleichzeitig gefertigter Lackdrähte sowie
die automatische Anzeige und kontinuierliche Registrierung der Meßauswertungen,
und hat sich hinsichtlich seiner lüüfgenauigkeit sowohl bei Unterschreitungen des
von der Dicke des Lackauftrages abhängigen Sollwertes der Lackisolierung als auch
bezüglich der Fehlerhaufigkeit gut bewährt Neben
den relativ hohen Erstellungskosten
wurde jedoch die beschränkte Anzahl seiner Meßkanäle, vor allem aber die hierbei
unerläßliche Notwendigkeit einer kontinuierlichen manuellen Justierung der Lackauftragung,
unter Berücksichtigung der Anzeige dieses bekannten Gerätes als nachteilig empfunden
Hinzu kommt als weiterer Nachteil, daß es nur bei Unterschreitung der vorgesehenen,
durch DIN-Normen festgelegten Sollwertes der Isolierlackdicke jedoch nicht bei deren
Überschreitung anspricht Dies bringt erhöhten Aufwand an Isolierlack mit sich, welcher
die Fertigungskosten erhöht und ist auch wegen unterschiedlicher Wickelstärken bei
dessen Verwendung an sehr genau bemessenen kleinen Spulen oder dergleichen unerwünscht
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Bestimmung der Dicke des Isolierlackauftrages anzugeben, womit sich eine manuelle
Justierung des Lackauftrages erübrigt und eine kontinuierliche Gleichmäßigkeit der
Enddicke des Isolierlackes einer Mehrzahl parallel gefertigter Lackdrähte gewährleistet
ist, wobei zugleich Dicke überschreitungen der Lackisolierung ebenso wie deren Unterschreitung
zuverlässig verhindert, die Dickenmessungen kontinuierlich wahrnehmbar und registrierbar
sind, und die Lackdrahtqualität mit vergleichsweise geringem Aufwand zur Gewährleistung
vorgegebener Sollwerte kontrollierbar ist Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe
ist mit dem Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben, und weitere Ausgestaltungen dieser
Aufgabenlösung sind mit den Ansprüchen 2 bis 6 umrissen, von welchen der Anspruch
2 auf eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens bezüglich der kontinuierlichen
Steuerung der Lackauftragung gerichtet ist, und die Ansprüche 3 bis 6 die Ausbildung
und weitere Ausgestaltungen einer hierfürgeeigneten Vorrichtung betreffen Die Erfindung
beruht auf der Erkenntnis, daß für die Qualitätskontrolle moderner Lackdrähte die
Dickenmessung bzw. Enddickenmessung des Isolierlaclcauftages vollkommen ausreichend
ist, unter der Voraussetzung der absoluten Gleichmäßigkeit des Laciauftrages.
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Diese ist zufolge der erfindungsgemäßen automatischen Steuerung der
Lackauftragung in direkter Abhängigkeit von der Enddickenmessung, also der unmittelbaren
Anbindung der Steuerung des Lackauftrages an dessen Enddicke, mit Sicherheit gewährleistet,
so daß sich die komplizierte und dementsprechend kostenaufwendige Isolierwiderstandsmessung
erübrigt Da Fehler jedweder Art hierbei ausgeschlossen sind, braucht deren Häufigkeit
nicht mehr registriert zu werden.
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Dieses Verfahren ermöglicht problemlos die kontinuierliche gleichzeitige
Fertigung einer Mehrzahl parallel geführter Lackdrähte hoher Qualitatmit geringstmöglichem
Aufwand an Isolierlack Da alle Vorgänge im wesentlichen selbsttätig ablaufen, ist
nur noch eine Wartung der Anlage erforderlich, zumal sich ja die bisher notwendige
manuelle Justierung der Lackauftragung, beispielweise durch Regelung der Lackzuftihr
zu jeder einzelnen Auftrageeinrichtung, erübrigt Die Erstellungskosten der erfindungsgemäßen
Vorrichtung sind vergleichsweise gering, da die hierbei verwendeten elektronisch
wirksamen Meßtaster und die zugehörige Auswertungs-, Anzeige-, Registrier- und Impulsabgabe
geräte für verschiedene industrielle Anwendungen in großen Stückzahlen gefertigt
werden und dementspre chend kostengünstig auf dem Markt erhältlich sind, wogegen
die spezielle Halterung nach der Erfindung
einfach zu erstellen
und daher ebenfalls kostengünstig ist Nachstehend ist die Erfindung anhand eines
in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der
Zeichnung zeigt F i g. 1 schematisch und teilweise geschnitten eine Vorderansicht
einer Vorrichtung zur Bestimmung der Dicke des Isolierlackauftrages mit angeschlossener
Regeleinrichtung und F i g. 2 diese Vorrichtung im Schnitt nach der Linie Il-IlderFig.
1.
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Die gezeigte Vorrichtung umfaßt ein Rahmengestell 20 mit quer zur
Bewegungsrichtung einer Anzahl parallel geführter, bei deren Herstellung zu messender
Lackdrähte 18 angeordneten Führungseinrichtungen 1, 1a,z.B. in Form von Leitschienen
oder Führungsspindeln, und mit einem auf diesen bzw. Iängsdieser hin- und herbewegbaren
Schlitten 19, als Halterung für einen elektronisch wirksamen Meßtaster 7.
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An dem Rahmengestell 20 sind ferner für den Antrieb des Schlittens
19 ein Motor 12, ein Zahnriementrieb 8 und ein Paar von Übertragungseinrichtungen
2, 2a, z. B.
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Gewindespindeln, vorgesehen, die mit Muttern des Schlittens 19 zusammenwirken.
Diese dienen zur Umsetzung der vom Zahnriementrieb 8 auf sie übertragenen Drehbewegungen
des Motors 12, vorzugsweise eines leicht reversierbaren Scheibenläufermotors, in
geradlinige Bewegungen des Schlittens 19 längs der Führungsschienen 1, la Ablauf,
Richtung und Unterbrechungen der Bewegungen des Schlittens 19 sind mittels nachstehend
eingehend beschriebener Steuereinrichtungen 9, 10, 11 genau bestimmbar.
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Diese bewirken, daß der Schlitten 19 den Meßtaster 7 periodisch wiederkehrend
jedem der zu messenden Drähte 18 zuführt, an der betreffenden Stelle anhält, um
den Draht zu messen, und erst nach gleichzeitig erfolgender Anzeige und Registrierung
seiner jeweiligen Position und des ermittelten Dickenmeßwertes des betreffenden
Drahtes 18 sowie ggf. nach Abgabe eines entsprechenden Impulses an eine mit ihm
verbundene Regeleinrichtung 21 für den Lackauftrag einer Isolierlackauftrageeinrichtung
22 mit seiner traversierenden Bewegung fortfährt. Neben der so bewirkten kontinuierlichen
Kontrolle und Registrierung des Enddickenmeßwertes jedes der gleichzeitig gefertigten
Lackdrähte 18 ist die gleichzeitige, die Dicke der Isolierauftragung ständig korrigierende
und in vorbestimmten engen Toleranzen haltende Impulsabgabe an die Regeleinrichtung
21 der Isolierlackauftrageeinrichtung 22 von ausschlaggebender Bedeutung für die
Qualität der so gefertigten Lackdrähte 18.
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Die Auftrageeinrichtung 22 kann mit einer Wanne 24 ausgestattet sein,
in der kapillarwirksame Benetzungs-und Abstreifkörper 26, wie Filzkissen oder dergleichen,
angeordnet sind, zwischen denen die mit dem Lackauftrag zu versehenden Drähte 18
hindurchgezogen werden. Hierbei ist die Wanne 24 zu einem erheblichen Teil mit dem
flüssigen Isolierlack gefüllt, dessen dosierte Zufuhr von einem hier nicht gezeigten
Vorratsbehälter mittels der Regeleinrichtung 21 genau gesteuert wird. Hierbei wird
zufolge der vom Meßtaster 7 abgegebenen Impulse bewirkt, daß die Dosierung des für
den letzten Lackauftrag jedes der Drahte 18 zugeführten Isolierlackes durch Veränderungen
einer periodisch wiederkehrenden Öffnungszeit eines magnetisch betätigten Dosierventils
23 in Abhängigkeit von den ermittelten Abweichungen des Enddurchmessers jeder der
in paralleler Führung gefertigten Lackdrähte
von den vorgegebenen Sollwerten gesteuert
wird.
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Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die jeweilige Dicke des Lackauftrages
bei konstanter Temperatur, Zusammensetzung und Viskosität des Isolierlackes allein
von der Niveauhöhe oder dem Pegel 25 des jeweiligen Vorrats an Isolierlack in der
Wanne 24, also der jeweiligen Eintauchtiefe der Filzkissen 26 abhängig ist. In bevorzugter
Ausführung ist die Regeleinrichtung 21 mit einem magnetisch betätigbaren Ventil
23 ausgestattet, dessen periodisch widerkehrende Öffnungszeit jeweils automatisch
in Abhängigkeit von den ermittelten Meßwerten zur Bestimmung eines optimalen Isolierlackpegels
in der Wanne 24 und somit der Dicke des Lackauftrages justiert wird Statt der Öffnungszeit
kann in einer Variante der Erfindung auch der jeweilige Öffnungshub des Regelventils
23 entsprechend eingestellt werden.
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In einer vorteilhaften Variante dieser Vorrichtung umfaßt der Schlitten
19 zwei einander zugeordnete, getrennt jedoch synchron bewegbare Läufer 3, 3a, von
welchen die eine, vorzugsweise der obere Läufer 3, mit einem Meßrachen 6 und dem
mit seinem Fühler in diesen vorragenden Meßtaster 7 ausgebildet bzw.
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ausgestattet ist. Zur zeitweiligen Einführung eines zu messenden Drahtes
18 in einen genau vorgegebenen Bereich des Meßrachens 6 sind der Schlitten 19 bzw.
die Läufer 3, 3a mit einer »Einfädel«-Automatik, bestehend aus einer Anzahl in der
Drahtführungsebene verschwenkbar angeordneter Drahtführungsrollen 4, 4,1, die unter
der Einwirkung eines ebenfalls am oberen Läufer 3 angeordneten, im Takt mit den
gesteuerten Bewegungen der Läufer 3, 3a aktivierten Hubmagneten 5 den vorbeibewegten
Draht 18 in die vorgesehene Meßlage bringen bzw. in dieser längs der Fühlerspitze
des Meßtasters 7 führen.
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Die Bewegungen des Schlittens 19 bzw. die über den Zahnriementrieb
8 synchronisierten Bewegungen der beiden Läufer 3, 3a steuernden Einrichtungen umfassen
eine in dessen bzw. deren Antrieb zwischengeschaltete, die kontinuierliche Antriebsübertragung
in vorbestimmbaren, periodisch wiederkehrenden Abständen unterbrechende Steuerkupplung
11 und eine mit dieser zur zeitweiligen Festlegung des Schlittens 19 bzw. der Läufer
3, 3a zusammenwirkende Bremskupplung 10 sowie einen mittels einer vorprogrammierbaren
Digitalsteuerung geregelten Impulsgeber 9. Diese Steuereinrichtungen regeln den
Ablauf der schrittweise Bewegungen des Schlittens 19 oder der Läufer 3, 3a von Draht
zu Draht und im Takt mit diesem Bewegungsablauf die Betätigung der Einrichtungen
zur Erfassung, Führung und Dickenmessung jedes Drahtes bei gleichzeitig unterbrochener
Fortbewegung des Schlittens 19 und dessen wahlweise beschleunigbare oder schrittweise
Rückbewegung in die Ausgangsstellung.
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Wie sich in F i g. 1 gut erkennen läßt, ist an dem Rahmengestell
20 ein Schalt- und Anzeigekasten 17 mit je einem elektronisch betätigten, optisch
wahrnehmbaren Meßschlitten-Positionsanzeiger 15, einem Drahtdikkenmaß-Anzeigegerät
16 und einem Drahtdicken-Registriergerät 13 sowie mit einem Positionsvorwahl-Druckschalter
14 angeordnet. Bei dieser bevorzugten Anordnung kann die automatische Betätigung
des Speise- oder Dosierungsregelventils 23 der mit dem Meßtaster 7 über ein elektronisches
Steuerorgan des Schalt- und Anzeigekastens 17 verbundenen regeleinrichtung 21 in
Abhängigkeit von den vom Meßtaster 7 ermittelten Differenzwerten, so wie vorstehend
eingehend beschrieben, erfolgen.