DE69022160T2

DE69022160T2 - Programmierbare Vorrichtung zum automatischen Einstellen der Zugspannung beim Wickeln von Drähten.

Info

Publication number: DE69022160T2
Application number: DE69022160T
Authority: DE
Inventors: Alberto Bertolone; Gian Battista Parati
Original assignee: Marsilli and Co SpA
Current assignee: Marsilli and Co SpA
Priority date: 1989-10-25
Filing date: 1990-10-15
Publication date: 1996-02-15
Anticipated expiration: 2010-10-16
Also published as: EP0424770B1; EP0424770A3; EP0424770A2; IT1237491B; DE69022160D1; IT8922124A1; IT8922124A0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein programmierbares, sich regelndes Gerät zum Spannen von Drähten während des Wickelns.
Es ist bekannt, daß es bei Tätigkeiten zum Wickeln elektromechanischer Komponenten, beispielsweise Relais, Transformatoren, Spulen oder dergleichen, notwendig ist, daß die auf den gewickelten Draht ausgeübte Kraft während des gesamten Vorgangs möglichst konstant gehalten wird. Dies bedeutet, daß die Spannung, d.h. der Wert der Kraft, mit dem der aufgewickelte Draht gespannt gehalten wird, konstant bleiben muß.
Die Spannung oder die Kraft variiert nach dem Durchmesser der verschiedenen Drähte und als eine Funktion der zu erzielenden Wicklungscharakteristiken.
Weiterhin treten vorübergehende Erscheinungen während des Wicklungsvorgangs auf, aufgrund der Beschleunigungen und Verlangsamungen der Wicklungsmaschine und aufgrund anderer unvorhersehbarer Erscheinungen, die den Eigenschaften des gewickelten Drahtes innewohnen, die Spannungsänderungen erzeugen, die notwendigerweise kompensiert werden müssen.
Um die Spannung konstant zu halten, sind gegenwärtig Spannungsgeräte im Gebrauch; ihre Funktion besteht darin, den Wert der Drahtspannung innerhalb eingestellter Grenzen zurückzuführen, um unkorrekte Wicklungen oder Brüche des Drahtes zu vermeiden.
Die weitest verbreiteten Drahtspannungsgeräte sind gegenwärtig vom mechanischen Typ, d.h. sie werden von von einstellbaren Federn kompensierten Armen gebildet, die je nach ihrer Position mit Reibungsbremssystemen Zusammenwirken, die auf den gewickelten Draht einwirken.
Diese Art des Drahtspannungsgerätes hat den Nachteil einer sehr hoben Variabilität im Hinblick auf die Werte der eingestellten Anpassung bei Veränderung der Geschwindigkeit und schafft weiterhin eine beachtliche Begrenzung gegenüber der Abwickelgeschwindigkeit des Drahtes, jenseits der eine Einstellung praktisch nicht mehr möglich ist.
Ein weiterer Nachteil dieser Spannungsgeräte wird durch die Tatsache gebildet, daß hohe Abweichungen der Kräfte während der vorübergehenden Perioden der Beschleunigung und Abbremsung der Maschine auftreten, zusammen mit einer Nichtgleichförmigkeit der eingestellten Werte während eines Arbeitswechsels, aufgrund der Aufheizung der mechanischen Bremsteile.
Weiterhin müssen Einstellungen mit zusätzlichen Werkzeugen durchgeführt werden, ohne daß man eine unmittelbare automatische Steuerung der Kraftwerte des Drahtes während der Wicklungsschritte hat.
Es muß noch hinzugefügt werden, daß die oben benutzten Systeme einen beachtlichen Wartungsaufwand erfordern, insbesondere bei den mechanischen Bremsteilen.
Ein weiteres System mit mechanischen Bremsmitteln, wie im ersten Teil des Anspruchs 1 definiert, ist aus DE-A-35 36 363 bekannt. Dieses bekannte System ist ebenfalls den oben erwähnten Nachteilen unterworfen.
Zur Überwindung dieser Nachteile wurden bereits elektromagnetische Bremssysteme, beispielsweise nach GB-A-21 37 237, eingeführt, die in der Praxis von einem mechanischen Arm gebildet werden, der einem elektronischen Meßwandler zum Abfühlen der Bremskraft des Drahtes zugeordnet ist, was zwar ein theoretisch korrektes System bildet, das aber gegenwärtig nicht in der Lage ist, ausreichend genau zu sein.
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, die oben beschriebenen Probleme durch Schaffung eines programmierbaren, sich selbst einstellenden Gerätes zum Spannen von Drähten während des Wickelns zu lösen, das eine kontinuierliche Echtzeit-Steuerung der Kraftwerte ermöglicht, wodurch in jedem Fall augenblicklich die zugehörige Einstellung vorgesehen wird, wodurch man Spannungswerte erhält, die ständig konstant und genau sind.
Innerhalb des Bereiches der oben beschriebenen Aufgabe ist es eine spezielle Aufgabe der Erfindung, ein automatisches Gerät zu schaffen, in dem alle Elemente, die eine mechanische Reibung durch Gleiten erzeugen, beseitigt werden, wodurch man neben einer größeren Genauigkeit im Betrieb eine drastische Verringerung in Wartungsvorgängen erhält.
Eine nochmals weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein sich selbst einstellendes Gerät vorzusehen, das es erlaubt, kontinuierlich die eingestellten Kräfte entsprechend den Wicklungserfordernissen einzustellen, und das weiterhin eine beachtliche Wiederholbarkeit der Ergebnisse selbst in unterschiedlichen Momenten und bei unterschiedlichen Maschinen bietet.
Nicht die geringste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein sich selbst einstellendes Gerät vorzusehen, das man leicht ausgehend von üblicherweise handelsüblich zur Verfügung stehenden Elementen und Materialien erhalten kann, und das weiterhin aus einem rein ökonomischen Gesichtspunkt wettbewerbsfähig ist.
Dieses Ziel, die erwähnten Aufgaben und andere, die sich im folgenden noch ergeben werden, werden von einem programmierbaren selbsteinstellenden Gerät zum Spannen von Drähten während des Wickelns erfüllt, so wie in den beigefügten Ansprüchen definiert.
Weitere Merkmale und Vorzüge ergeben sich aus der Beschreibung einer bevorzugten, jedoch nicht ausschließenden, Ausführungsform eines programmierbaren selbsteinstellenden Gerätes zum Spannen von Drähten während des Wickelns, als nicht begrenzendes Beispiel in den beigfügten Zeichnungen illustriert, wobei:
Figur 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht des Gerätes;
Figur 2 ist eine Frontansicht der Gerätes;
Figur 3 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Gerätes.
In den genannten Figuren weist das programmierbare selbsteinstellende Gerät nach der Erfindung, das beispielsweise einer Wickelmaschine zugeordnet sein kann, aber auch mit anderen Geräten verbunden werden könnte, ein kastenartiges Gehäuse auf, allgemein durch das Bezugszeichen 1 bezeichnet.
Das Gerät nach der Erfindung weist in der Bewegungsrichtung des zu wickelnden Drahtes 2 ein dem unteren Teil des Körpers 1 zugeordnetes Vorbremselement 3 auf, das die Aufgabe hat, eine Kraft zu schaffen, die ausreichend ist, die Drahtschlinge um eine bei 4 angezeigte Bremsrolle straffzuhalten, die drehbar von dem Gehäuse 1 gehaltert und mit einer elektromagnetischen Hysterese-Rotierbremse 5 mit konstantem Drehmoment verbunden ist. Der Draht ist um die Bremsrolle 4 über mindestens einen Winkel von 360º oder möglicherweise über einen größeren Winkel gewickelt.
Am Ausgang von der Bremsrolle 4 ist der Draht 2 um eine Übertragungsrolle 7 gelegt, deren Achse senkrecht zu der Achse der Bremsrolle 4 verläuft, und die an einem Kompensierarm 10 gelagert ist, wie im folgenden in größerer Einzelheit beschrieben werden wird.
Nach dem Ausgang von der Übertragungsrolle 7 greift der Draht 2 in einer Drahtspannungsfühleinheit 10 ein, die von einer Eingangsanlagerolle 12 und von einer Ausgangsanlagerolle 13 gebildet ist, deren Achsen parallel zueinander sind und einen Abstand voneinander aufweisen, zwischen denen eine Fühlerrolle 14 vorgesehen ist. Die Rolle 14 wird von einer Halterung 15 gehaltert, die auf eine Lastzelle wirkt, angedeutet durch das Bezugszeichen 16, die die Funktion hat, kontinuierlich die Spannung des Drahtes 2 abzufühlen.
Die Lastzelle 16 ist mit einer allgemein mit 20 bezeichneten Steuereinheit verbunden, vorteilhafterweise einer Elektronikeinheit, in der die Bremswerte der Hysterese-Drehbremse 5 eingestellt werden können. Die Steuereinheit 20 behandelt die von der Lastzelle 16 ankommenden Signale, um dadurch die Bremsung der Bremse 5 in Übereinstimmung mit dem Auftreten vorübergehender Erscheinungen zu modulieren.
Die Steuereinheit 20 gewährleistet dadurch eine perfekte Steuerung zwischen den von der Lastzelle 16, die die Messungen der tatsächlichen Kraft des Drahtes 2 durchführt, erzeugten Signalen und dem Antrieb der Bremse 5, die so voreingestellt ist, daß sie die geforderte Kraft sowohl unter dynamischen Bedingungen, d.h. während des Wickelns, als auch unter statischen Bedingungen ergibt, d.h. die minimale gewährleistete Restkraft am Ende des Wicklungsvorganges.
Der Kompensierarm 10 ist ebenfalls der Steuereinheit 20 betriebsmäßig zugeordnet und hat die Funktion, den Draht 2 gespannt zu halten, wenn die Wickelmaschine gestoppt wird, oder den Draht 2 entsprechend den Anforderungen zu spannen oder seine Spannung zu verringern.
Vorzugsweise weist der Kompensierarm, der bislang allgemein durch das Bezugszeichen 10 bezeichnet wurde, eine Stange 51 auf, die die Übertragungsrolle 7 haltert, und ist mit einer Nabe 52 verbunden, an der ein Abfühlkolben 53 exzentrisch angelenkt ist, der mit einer elastischen Einstellungseinheit zusammenwirkt, die allgemein mit 54 bezeichnet ist.
Die elastische Einstelleinheit 54 weist einen Gehäusekörper 55 mit einem Hohlraum 56 auf, in dem ein Vorbeaufschlagungskolben 57 gleitbar ist, auf den der Kolben 53 einwirkt.
Eine in dem Hohlraum 56 untergebrachte Druckfeder 58 wirkt auf den Vorbeaufschlagungskolben 57 und kann mit Hilfe eines Schiebers 60 eingestellt werden, der um einen Gewindezapfen 61 herum eingreift, der zum Bewegen des Schiebers 60 drehbar ist.
Der Gewindezapfen 61 wird mit Hilfe eines Elektromotors 65 rotiert, der mit Hilfe eines Zahnriemens 66 mit einem kleinen Ritzel 67 verbunden ist, das auf dem Gewindezapfen 61 verkeilt ist, um dadurch diesen Zapfen zu drehen und infolgedessen den Schieber 60 zum Einstellen der elastischen Einstellung der Feder 58 zu bewegen.
Weiterhin ist eine zweite Feder 70 vorgesehen und wirkungsmäßig in Reihe mit der ersten Feder 58 angeordnet, und wird für größere Einstellwerte verwendet.
Ein Kodierer 80 ist weiterhin mit der Nabe 52 verbunden und fühlt konstant die Position des Kompensierarms ab, wodurch dessen präzise Steuerung ermöglicht wird.
Der beschriebene Kompensierarm 10 hat den Vorteil, daß er automatisch eingestellt werden kann, indem die Einstellung der Einstellwerte verändert wird, selbst während des Vorgangs des Abrollens des Drahtes 2 zum Wickeln.
In praktischen Betrieb wird während des Wickelns der Draht 2, der von dem Vorbremsgerät 3 vorgespannt ist, auf die Bremsrolle 4 aufgewickelt und greift nach dem Vorbeigang über der Übertragungsrolle 7 an der Spannungsabfühleinheit 11 an, die es durch kontinuierliches Steuern der tatsächlichen Spannung an dem Draht am Ausgang des Gerätes ermöglicht, die Bremsrolle 5 so anzutreiben, daß man selbst während vorübergehender Vorgänge ständig die gleiche Spannung an dem Draht hat, unabhängig von der Betriebsgeschwindigkeit der Maschine und irgendeiner Ungleichmäßigkeit des Drahtes.
Wie bereits früher erwähnt, hat der Kompensierarm 10 in der Praxis die zusätzliche Funktion, den Draht 2 gespannt zu halten, wenn die Maschine im Ruhezustand ist, um ihn dadurch daran zu hindern, außer Eingriff mit der Bremsrolle 5 zu gelangen, und hat weiterhin die Funktion, weitere Veränderungen zu schaffen, wenn ein weiteres Spannen oder Spannungsverringern des Drahtes während des Wickelns erforderlich ist.
Von dem oben Beschriebenen kann entnommen werden, daß die Erfindung die vorgeschlagenen Ziele und Aufgaben erfüllt, und insbesondere wird die Tatsache unterstrichen, daß die Verwendung einer elektromagnetischen Hysterese-Bremse 5, die direkt von einer die Spannung des Drahtes 2 am Ausgang abfühlenden Einheit 11 angetrieben wird, es ermöglicht, erstens ständig eine außerordentlich genaue Einstellung der Spannung zu haben und zweitens keiner Abnutzung und Wartung unterworfen zu sein.

Claims

1. Programmierbares selbst nachstellendes Gerät zum Spannen von Drähten während des Wickelns, enthaltend in der Bewegungsrichtung eines zu wickelnden Drahtes (2), ein Vorbremsgerät (3) zum Spannen des auf einer Bremsroile (4) aufgewickelten Drahtes (2), der an einer Drahtspannungsabfühleinheit (11) angreift, die mit einer Steuereinheit (20) verbunden ist, die die Bremsrolle (4) treibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät weiterhin eine von einem Kompensierarm (10) gehalterte Übertragungsrolle (7) aufweist, die in Bewegungsrichtung hinter der Bremsrolle (4) angeordnet ist, wobei der Draht am Ausgang von der Übertragungsrolle (7) an der Drahtspannungsabfühleinheit (11) angreift, und daß der Kompensierarm (10) eine Stange (51) aufweist, die die Übertragungsrolle (7) haltert und von einer Nabe (52) abragt, an der ein Abfühlkolben (53) exzentrisch angelenkt ist und durch Berührung auf eine elastische Einstelleinheit (54) wirkt, die einen Körper (55) umfaßt, der einen Hohlraum (56) definiert, in dem ein Kolben (57) gleitbar ist, an dem der Abfühlkolben (53) durch Berührung angreift, wobei die elastische Einstelleinheit (54) weiterhin eine erste auf den Kolben (57) wirkende und an ihrem anderen Ende einem Schieber (60) zugeordnete Feder (58) aufweist, wobei der Schieber (60) durch die Wirkung eines Gewindezapfens (61) bewegbar ist, der durch die Wirkung eines Elektromotors (65) drehbar ist, der mit der Steuereinheit (20) wirkverbunden ist, und daß das Gerät weiterhin eine zweite Feder (70) enthält, die koaxial zu der ersten Feder (58) in der elastischen Einstelleinheit (54) angeordnet ist und in Reihe mit der ersten Feder (58) wirkt.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsrolle (54) einer elektromagnetischen Hysterese- Drehbremse (5) mit konstantem Drehmoment zugeordnet ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtspannungsabfühleinheit (11) eine Eingangsanlagerolle (12) und eine Ausgangsanlagerolle (13), die parallel zueinander einen Abstand aufweisen, und eine zwischen den Anlagerollen (11, 12) wirkende Abfühlrolle (14) aufweist, die von einer Halterung (15) gehaltert ist, die mit einer Lastzelle (16) verbunden ist, die mit der die Bremsrolle (4) treibende Steuereinheit (20) verbunden ist.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es der Steuereinheit (20) zugeordnete Mittel zum Einstellen der geforderten Drahtspannungswerte enthält.

5. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtspannungsabfühleinheit (11) dem Kompensierarm (10) zum Spannen oder Verringern der Spannung des Drahtes (2) betriebsmäßig zugeordnet ist.

6. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtspannungsabfühleinheit (11) dem Kompensierarm (10) betriebsmäßig zugeordnet ist, um den Draht gespannt zu halten, wenn das Gerät angehalten wird.