EP3333106B1 - Verfahren zum wickeln eines wickelgutes und wickelmaschine - Google Patents
Verfahren zum wickeln eines wickelgutes und wickelmaschine Download PDFInfo
- Publication number
- EP3333106B1 EP3333106B1 EP16203431.8A EP16203431A EP3333106B1 EP 3333106 B1 EP3333106 B1 EP 3333106B1 EP 16203431 A EP16203431 A EP 16203431A EP 3333106 B1 EP3333106 B1 EP 3333106B1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- winding
- tension
- coiled
- coiling
- product
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 title claims description 414
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 47
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 9
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 9
- 230000004075 alteration Effects 0.000 claims 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 150
- 230000008569 process Effects 0.000 description 18
- 230000008859 change Effects 0.000 description 14
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 208000031872 Body Remains Diseases 0.000 description 1
- 240000003517 Elaeocarpus dentatus Species 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H59/00—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators
- B65H59/02—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators by regulating delivery of material from supply package
- B65H59/04—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators by regulating delivery of material from supply package by devices acting on package or support
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H54/00—Winding, coiling, or depositing filamentary material
- B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
- B65H54/10—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers for making packages of specified shapes or on specified types of bobbins, tubes, cores, or formers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H23/00—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs
- B65H23/04—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally
- B65H23/18—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web
- B65H23/182—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web in unwinding mechanisms or in connection with unwinding operations
- B65H23/185—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web in unwinding mechanisms or in connection with unwinding operations motor-controlled
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H20/00—Advancing webs
- B65H20/30—Arrangements for accumulating surplus web
- B65H20/32—Arrangements for accumulating surplus web by making loops
- B65H20/34—Arrangements for accumulating surplus web by making loops with rollers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H23/00—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs
- B65H23/04—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally
- B65H23/26—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by transverse stationary or adjustable bars or rollers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H26/00—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop-motions, for web-advancing mechanisms
- B65H26/02—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop-motions, for web-advancing mechanisms responsive to presence of irregularities in running webs
- B65H26/04—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop-motions, for web-advancing mechanisms responsive to presence of irregularities in running webs for variation in tension
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H59/00—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators
- B65H59/38—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators by regulating speed of driving mechanism of unwinding, paying-out, forwarding, winding, or depositing devices, e.g. automatically in response to variations in tension
- B65H59/384—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators by regulating speed of driving mechanism of unwinding, paying-out, forwarding, winding, or depositing devices, e.g. automatically in response to variations in tension using electronic means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H59/00—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators
- B65H59/38—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators by regulating speed of driving mechanism of unwinding, paying-out, forwarding, winding, or depositing devices, e.g. automatically in response to variations in tension
- B65H59/384—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators by regulating speed of driving mechanism of unwinding, paying-out, forwarding, winding, or depositing devices, e.g. automatically in response to variations in tension using electronic means
- B65H59/385—Regulating winding speed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H2701/00—Handled material; Storage means
- B65H2701/30—Handled filamentary material
- B65H2701/36—Wires
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H2701/00—Handled material; Storage means
- B65H2701/30—Handled filamentary material
- B65H2701/37—Tapes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
- H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
- H01F41/06—Coil winding
- H01F41/094—Tensioning or braking devices
Definitions
- the method relates to a method for winding a winding material.
- the invention further relates to a winding machine.
- a winding tension is regularly applied to the winding material.
- the winding tension corresponds to the force (per cross-sectional area) with which the winding material is wound onto the winding body.
- the winding tension can be adjusted. In other words, the winding tension is the tensile stress of the winding material.
- EP 2 485 227 A1 discloses a method for winding a winding material according to the preamble of claim 1 and a winding machine according to the preamble of claim 7.
- EP 2 306 473 A1 describes a wire winding machine and a control system for such a wire winding machine.
- WO2006133662A1 shows a method and a device for controlling the wire tension of a coil winding wire, in which a predetermined deceleration force is transmitted to the coil winding wire and the respective wire tension of the coil winding wire is detected during the winding process.
- JPS60105210A shows a belt drive
- EP926090A2 shows a winding machine in which a controller controls a feed speed depending on a winding speed.
- EP2617670A2 shows a tension device that can absorb changes in speed and keep a tension constant even when the speed of a wire rod changes.
- the winding tension especially a non-constant winding tension, is difficult to adjust.
- the winding tension is preferably set to a constant value.
- the object is achieved by a method according to claim 1.
- the object is further achieved by a winding machine with a control device according to claim 7.
- the invention is based on the knowledge that a free length of the winding material between the support points of the winding material on the winding material and a deflection roller from which the winding material is wound, changes continuously.
- the change is particularly significant for a winding body with a non-circular cross-section.
- the invention is based on the knowledge that a winding material should be wound onto the winding body with a predetermined winding tension, which is not necessarily constant over time. However, in many applications, such as winding a battery cell, the winding tension should be kept as constant as possible during the entire winding process.
- a supply roll is understood here to be a device for storing the winding material.
- the winding material can also be stacked.
- the supply roll can be assigned a second rotation speed so that the supply roll provides the winding material at a speed proportional to the second rotation speed.
- the invention is particularly well suited for winding a winding body that has a non-circular cross-section and/or a non-constant diameter/radius.
- a winding body is elliptical or rectangular in shape.
- the process presented here is particularly advantageous for producing battery cells or film capacitors.
- the winding tension is the tension of the winding material.
- One way of defining the winding tension is the force that acts on the winding material perpendicular to its cross-sectional area, divided by the cross-sectional area. The cross-sectional area is often constant. The winding tension then corresponds to the force with which the winding material is "pulled away from the rotating winding body during winding".
- the intended winding tension is the winding tension with which the winding material is to be wound onto the winding body.
- the intended winding tension can be shown as a function of the orientation of the winding body. For example, this is necessary when winding a wire around a square winding body in order to achieve a good result.
- the winding tension is proportional to the curvature of the winding body at the support point of the winding body. Such proportionality is particularly advantageous when winding metal wire.
- the adjustment unit is designed to adjust the winding tension.
- the winding material is influenced using the adjustment unit before it is wound onto the winding body.
- the rotation speed of the winding body and/or the supply roll can be changed.
- the rotation speed is adjusted by the drives, which are used to carry out the winding process with the help of a control device.
- a computer program product can run on a computing unit and is designed to support the method for winding a winding material.
- the calculation and provision of the settings is done online to the control device.
- a second support point for the winding material is located on the last deflection roller for the winding material in front of the winding body.
- the deflection roller is the one from which the winding material is guided to the winding body.
- a winding tension is also referred to as web tension or winding material tension.
- the invention is based in particular on the finding that during the winding process on a winding body with a non-circular cross-section, the distance between the support point of the winding material on the winding body and the support point of the winding material on a deflection roller changes as the winding body rotates.
- a first solution is to compensate for the free length using a dancer roll, whereby the dancer roll assumes a position such that the winding tension is compensated. Such passive compensation is often slow.
- a dancer roll can also be actively positioned using an actuator. By actively compensating the free length and optionally the different support points of the winding material on the deflection roll, the winding tension can be compensated quickly and easily.
- the winding tension is compensated actively.
- a winding material storage device is set in such a way that its capacity is adjusted to compensate for the winding tension.
- the winding tension can be set to a constant value.
- the winding tension can also be set to a non-constant course.
- the winding tension can be set to a higher value when wrapping around the respective corner.
- the winding tension can be based on the curvature of the winding body at the first support point.
- the winding tension and thus the setting of the setting unit, particularly in the form of parameters, is calculated during the winding process.
- Such a calculation during the winding process is also referred to as an online calculation.
- a computing unit is used to calculate the respective setting, whereby the computing unit is assigned to a control device.
- the control device is used to control or regulate the motors and/or the respective actuators.
- a winding material brake with adjustable braking power is also advantageous.
- the winding material is guided over a deflection roller, whereby the deflection roller is coupled to a servo motor and the winding tension can be adjusted by adjusting the rotation speed.
- a winding material brake can advantageously be supplemented by further options for adjusting the winding tension.
- a winding material storage device has a plurality of deflection rollers, wherein the winding material is held by the plurality of deflection rollers on a path whose length can be changed. By changing the position of at least one of the deflection rollers, the length of the path can be adjusted.
- the length of the winding material path corresponds to the capacity of the winding material storage.
- the position of the respective deflection roller is changed by an actuator.
- a winding material accumulator can be combined with a dancer roll to compensate for slight fluctuations in the winding tension.
- a variable winding material storage preferably has a plurality of deflection rollers, wherein the distance between the respective deflection rollers can be changed by means of a respective actuator.
- a dancer roller can be used both to compensate for the winding tension and, in conjunction with a sensor, to determine the winding tension.
- a dancer roller is a deflection roller whose position can be adjusted passively in one direction or actively with the help of an actuator.
- a sensor determines the position of the dancer roller.
- the sensor can be used in conjunction with a spring construction as a force sensor.
- the winding tension can be determined directly with the help of the sensor or the force sensor.
- the position of the dancer roll is changed so that the length between the dancer roll and the corresponding deflection rolls is changed.
- the position of the dancer roll is determined using a sensor. If the winding tension increases, the position of the dancer roll changes towards the corresponding deflection rolls and vice versa. The position is recorded using the sensor.
- the sensor can be designed as a position sensor.
- the sensor is designed as a force sensor.
- the force sensor determines the force acting on the dancer roll and thereby determines the winding tension.
- a dancer roll can be used both to set and to determine the winding tension.
- a force sensor is a sensor for determining the force acting on the winding material.
- the force sensor can be designed to determine the position of a deflection roller held in position by a spring. The force sensor is therefore able to directly determine the winding tension of the winding material.
- a control device is used to regulate the winding tension to a constant value or to a predetermined winding tension.
- the input of the control device is preferably a sensor that determines the current winding tension.
- the control device preferably has the intended winding tension as a further input variable.
- the intended winding tension can be a constant value.
- the winding tension can also be a function of the orientation of the winding body.
- the winding tension is preferably calculated during the winding process.
- the settings of the actuators and the rotation speeds, in particular as a function of the intended winding tension, are calculated online.
- the control device is preferably designed as a proportional control (P control), as a proportional-integral control (PI control) or as a proportional-integral-derivative control (PID control).
- P control proportional control
- PI control proportional-integral control
- PID control proportional-integral-derivative control
- the intended winding tension is constant.
- the intended winding voltage is preferably kept constant during battery cell production and the winding of capacitors.
- Constant is to be understood here as meaning that the winding voltage, in particular at the first support point - that is the support point of the winding material on the (in particular already wound) winding body - remains the same during the winding process.
- the winding tension of the winding material is set using a variable winding material storage device.
- the variable winding material storage device is set in such a way that the changing length between the first and second support points is compensated.
- the length of the winding material between the first support point and the third support point is therefore constant. Due to the constant length of the winding material between the first and third support points, the winding tension is constant.
- the first support point refers to the support point of the winding material on the winding body.
- the second support point refers to the support point of the winding material on the deflection roller from which the winding material is wound onto the winding body.
- the third support point can be the support point of the winding material on the supply roller or the support point of the winding material on a deflection roller between the supply roller and the winding material storage.
- the winding tension is kept constant by keeping the distance between the first and third support points constant.
- the distance between the first and second support point is called the free length.
- the distance between the first and second support point is not constant, as it changes with the orientation of the winding body.
- the winding tension can also be kept constant by adjusting the rotational speed of the winding body and/or the rotational speed of the supply roll.
- a reduction in the rotational speed of the supply roll leads to an increase in the winding tension.
- a reduction in the rotational speed of the winding body usually leads to a reduction in the winding tension.
- the setting unit has a variable winding material storage.
- the setting unit is designed as a variable winding material storage unit.
- the winding material storage unit can also include a dancer roller.
- variable winding material storage is used to adjust the winding tension.
- the winding tension of the winding material is adjusted by changing the capacity of the variable winding storage.
- a number of deflection rollers are suitable as a variable winding material storage system, with the winding material meandering around the number of deflection rollers. To adjust the capacity of the winding material storage system constructed in this way, the position of one or more deflection rollers can be changed.
- the change can be carried out by an actuator, whereby the actuator changes the distance between one or more deflection rollers in relation to one another.
- Compensating the length of the winding material with the help of a variable winding material storage is a simple and effective way to keep the winding tension of the winding material constant.
- the free length is calculated based on three components:
- the length of the winding material between the first and second support point is referred to as the free length.
- the support point of the winding material on the deflection roller is also relevant.
- the winding material already wound on the winding body can be taken into account.
- the setting unit additionally has an adjustable winding material brake.
- a winding material brake is preferably designed as a deflection roller that is coupled to a servo motor, whereby the servo motor specifies the rotational speed of the deflection roller. If the rotational speed of the deflection roller is reduced, the winding tension is increased.
- the adjustment unit also includes a dancer roller.
- the winding material brake can also optionally be used to adjust the winding tension.
- the winding material brake can be used, for example, in combination with a winding material storage unit and/or the dancer roll.
- the winding tension is adjusted to the intended winding tension using a control device.
- the control device has a control loop.
- the control loop is preferably designed as a P controller, PI control loop or PID control loop.
- a control device with a control loop can be used to control the winding tension to a constant or to the specified winding tension.
- the control device preferably controls the position of an actuator.
- the actuator is used to adjust the position of the dancer roll or to adjust the capacity of the winding material storage.
- a sensor in particular a sensor on a dancer roll, determines the winding tension.
- the sensor is preferably designed as a force sensor and/or as a position sensor.
- a force sensor is also referred to as a tension load cell.
- Such a sensor provides the determined position and/or the determined force for the control device, in particular for the control circuit and/or for the control device.
- the encoder can also determine the force directly through interaction of the encoder with the winding material.
- the setting unit sets the length of the winding material between a support point of the winding material on the supply roll and the support point of the winding material on the winding body to a constant length.
- the adjustment unit compensates for the deviation in the winding tension by changing the free length and the displacement of the respective second support point of the winding material on the deflection roller.
- the change in the free length is calculated.
- the change in free length is provided to the control device.
- the free length is calculated by a continuous calculation using geometric relationships during the winding process. Calculating the free length during the winding process is called an online calculation.
- the calculation of the free length is particularly advantageous because measurement errors can occur during an experimental determination.
- the adjustment unit in conjunction with the winding material storage, compensates for a change in a free length.
- the setting unit is used to set the capacity of the winding material storage.
- the winding material storage has at least one deflection roller for this purpose, wherein the setting unit changes the position of the at least one deflection roller in relation to another deflection roller.
- the capacity of the winding material storage is changed.
- the winding material passes through the winding material storage, with the winding material being changed in its direction of propagation by at least one deflection roller.
- the position of an actuator of the setting unit during winding is calculated as a parameter for the setting unit.
- the free length is also a parameter.
- a parameter that depends on the free length and optionally on the intended winding tension is the setting for the respective actuator or another parameter for the setting unit.
- the parameter can also be compared with at least one measured parameter during the calculation.
- the winding machine comprises a receiving device for the winding body, in particular for a winding body with a non-circular cross-section.
- the winding machine is also assigned a supply roll for the winding material.
- the winding machine has a further receiving device for the supply roll.
- the winding machine also includes a setting unit.
- the setting unit has a variable winding material storage unit.
- the adjustment unit can be provided for adjusting the respective rotational speed of the supply roll and/or the winding body.
- a winding machine can add another dancer roll
- the dancer roller can be used to compensate for the winding tension and/or in conjunction with a sensor to determine the winding tension.
- the winding material runs from the supply roll over the optional dancer roll and through the setting unit. After passing through the dancer roll and the setting unit, the winding material is made available to the winding body via a deflection roll.
- the deflection roller in front of the winding body can be part of the adjustment unit.
- the deflection roller is advantageously arranged in a fixed position.
- the winding material runs over the deflection roller, whereby the winding material leaves the deflection roller at a second support point.
- the support point changes with the orientation of the winding body, especially in the case of a winding body with a non-circular cross-sectional area.
- the winding machine has an optional winding material brake.
- the winding material brake is designed to directly adjust the winding tension to the intended winding tension.
- the supply roll and the winding body are each coupled to a drive.
- the respective drive is used to rotate the winding body or the supply roll.
- the supply roll has a second rotation speed.
- the winding body has a first rotation speed.
- the rotation speeds are controlled or regulated by the control device.
- the winding tension can be adjusted or regulated using the rotation speed.
- the winding tension is adjusted by controlling the respective rotation speed.
- an oval or rectangular cross-section of a winding body leads to a periodic change in the winding tension at a constant speed of the winding material.
- the winding tension depends on the free length. As the free length increases, the winding tension increases.
- a control device is used to adjust the winding tension using the above measures.
- a computing unit is assigned to the control device. The computing unit is used to calculate the respective rotational speed, to adjust the setting unit and the actuator.
- FIG 1 shows a winding machine.
- the winding machine has an adjustment unit EE.
- the adjustment unit EE can be designed as a winding material brake, as a winding material storage device 5 and/or as a dancer roller 3.
- a control device SE is also shown, wherein the control device SE comprises a computing unit RE and/or a control device 9.
- the control device SE serves to control or regulate the drive M for the winding body 1.
- the computing unit RE provides the intended winding tension F-soll.
- the computing unit RE provides the settings for a respective actuator 3a, 5a and/or the first and second rotational speeds W1, W2. Based on the above variables, the control device SE controls or regulates the motors M of the supply roll 4 and/or the winding body 1.
- the control device controls or regulates a respective actuator 3a, 5a.
- the winding body rotates during the winding process at a first rotational speed W1.
- the first rotational speed W1 corresponds to the first time derivative of the orientation a of the winding body 1.
- the winding body 1 is wound with the winding material D.
- the winding material D runs through the winding machine at a speed v.
- the winding material D has a winding tension F during the winding process.
- the winding tension F is set to a intended winding tension F_soll with the help of the drive M of the winding body 1, with the help of the drive or the motor M for the supply roll 4.
- the supply roller has a second rotation speed W2.
- the winding material D is guided over a deflection roller 2.
- the winding material D is wound by the deflection roller 2 onto the winding body 1.
- the winding material D leaves the deflection roller 2 at a second support point P2.
- the winding material D touches the winding body 1 at the first support point P1.
- the free length x extends between the first support point P1 and the second support point P2.
- the free length x corresponds to the length of the winding material D between the deflection roller 2 and the winding body 1.
- the free length x changes periodically during the winding process.
- the second support point P2 on the deflection roller 2 also changes periodically.
- FIG 2 shows another winding machine.
- the winding machine has a dancer roll 3.
- the dancer roll 3 serves to balance the winding tension F of the winding material D.
- the winding material D starts from the supply roll 4 and passes through the Dancer roll 3.
- the winding material D is wound onto the winding body 1 via a deflection roll 2.
- a sensor and/or an actuator 3a are assigned to the dancer roller 3.
- the sensor determines the position d of the dancer roller 3.
- the sensor can also be designed as a force sensor and thus directly determine the winding tension.
- the change in the free length x is compensated with the help of the dancer roller 3, whereby the dancer roller 3 compensates for the change in the free length x, e.g. with the help of an actuator 3a.
- the winding tension F is set to a constant value by a constant distance between a first support point P1 and a third support point P3.
- the third support point P3 is the point at which the winding material D leaves the supply roller 4.
- the third support point P3 is preferably located on the supply roller 4.
- the winding tension is also constant by a constant length of the winding material between the first support point P1 and the third support point P3.
- FIG 3 shows another winding machine.
- the winding machine comprises a winding body 1, a deflection roller 2, a dancer roller 3 and a supply roller 4.
- the speed of the winding material D is constant, in particular starting from the supply roller 4.
- the winding material D runs at a constant speed v from the supply roller 4.
- the winding material D runs through the free length x at a non-constant speed v (v ⁇ const).
- the dancer roller 3 serves to compensate for the speed v of the winding material D.
- the second rotational speed W2 of the supply roller 4 is constant.
- the second rotational speed W2 does not depend on the respective orientation a (from 0° to 360°). This means that the speed v of the winding material D, which comes from the supply roller 4, is constant.
- the position d of the dancer roller 3 can be actively adjusted by means of the actuator 3a.
- the first rotational speed W1 is not constant, but has a periodic course. This is shown in the respective diagram.
- the approximately periodic course of the first rotational speed W1 that is the rotational speed of the winding body 1, is calculated based on the shape of the non-circular cross section of the winding body 1.
- the periodic variation of the first rotational speed W1 at a constant second rotational speed W2 of the supply roll leads to the equalization of the winding tension F of the winding material D during the winding process.
- the supply roller 4 can be driven with a periodic rotation speed W2. Then the first rotation speed W1 can be set to a constant value.
- the dancer roller 3 is optionally assigned to an actuator 3a (not shown). Minimal fluctuations in the winding tension F can be compensated by the actuator 3a and the dancer roller.
- a control device SE (not shown) is preferably used to control or regulate the first rotational speed W1.
- FIG 4 shows another winding machine.
- the winding machine has a winding body 1 onto which two winding materials D are wound.
- the first rotational speed W1 of the winding body 1 is constant.
- the winding machine has a deflection roller 2.
- the respective winding material D is guided onto the winding body 1 on the respective deflection roller 2.
- the respective dancer roller 3 is A sensor for determining the respective position d of the respective dancer roller 3 is assigned. The position d of the respective dancer roller is almost constant.
- the dancer roller 3 is equipped with an actuator 3a.
- the respective second rotational speed W2 is varied.
- the variation of the winding tension F as a function of the orientation a of the winding body 1 (or the supply roll 4) can be set as the intended winding tension F-target.
- the speed v of the respective winding material D is not constant, starting from the supply roll 4.
- the speed v of the respective winding material D is based on the orientation a of the winding body 1.
- FIG 5 shows another winding machine.
- the winding machine has a winding material storage 5 and a dancer roll 3.
- the dancer roll 3 and/or the winding material storage 5 form the setting unit EE.
- the setting unit EE is used to set the winding tension F of the winding material D.
- the and/or connection is indicated by the dashed border of the respective elements 3, 5.
- the winding machine comprises a control device SE.
- the control device SE has a control device 9.
- the control device 9 serves to regulate the capacity of the winding material storage 5.
- the capacity of the winding material storage 5 is set using an actuator 5a. To do this, the actuator 5a changes the position d of a deflection roller of the winding material storage 5.
- force sensors can determine the winding tension F of the winding material D.
- An analogous structure of the setting unit EE can be achieved by the dancer roller 3.
- the dancer roller 3 can be equipped with a sensor
- the encoder determines the winding tension F by determining the position d of the dancer roller 3.
- the winding machine also comprises a control device SE.
- the control device SE comprises a computing unit RE and a control device 9.
- the control device 9 serves to control the position of the respective actuator 5a and/or the rotational speed W1, W2.
- the control device SE further has inputs for the position d of the respective dancer roller 3 and/or the capacity of the winding material storage 5.
- the control device SE serves to set the winding tension to a specified winding tension F, in particular to a constant specified winding tension F-desired.
- the first and second rotational speeds W1, W2 are specified by the control device SE.
- the rotational speeds W1, W2 are constant and the compensation of the winding tension F is carried out by the respective actuator 5a.
- the actuator 5a is adjusted in such a way that the free length x is compensated by the change in the capacity of the winding material storage 5.
- the invention relates to a method for winding a winding material D and a winding machine.
- the winding tension can be set to a predetermined winding tension F_soll, in particular a constant winding tension F.
- a characteristic aspect is the compensation of the free length x of the winding material, wherein the free length x is the distance between the first support point P1 of the winding material on the winding body 1 and the second support point P2 of the winding material on a deflection roll 2.
- the change in the free length is hereby made by the adjustment unit and optionally additionally compensated by varying the respective rotational speed W1, W2.
- the invention allows the winding tension F to be adjusted easily, quickly and precisely when winding a winding material D onto a winding body.
Landscapes
- Controlling Rewinding, Feeding, Winding, Or Abnormalities Of Webs (AREA)
- Winding, Rewinding, Material Storage Devices (AREA)
- Tension Adjustment In Filamentary Materials (AREA)
Description
- Verfahren zum Wickeln eines Wickelgutes, und Wickelmaschine Das Verfahren betrifft ein Verfahren zum Wickeln eines Wickelgutes. Weiter betrifft die Erfindung eine Wickelmaschine. Beim Wickeln eines Wickelgutes, insbesondere bei einem Draht oder einer Folie, auf einen Wickelkörper wird auf das Wickelgut regelmäßig eine Wickelspannung beaufschlagt. Die Wickelspannung entspricht hierbei der Kraft (pro Querschnittfläche), mit der das Wickelgut auf den Wickelkörper gewickelt wird. In modernen Vorrichtungen zum Wickeln eines Wickelgutes kann die Wickelspannung eingestellt werden. Mit anderen Worten ist die Wickelspannung die Zugspannung des Wickelgutes.
-
EP 2 485 227 A1 offenbart ein Verfahren zum Wickeln eines Wickelgutes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Wickelmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7. -
EP 2 306 473 A1 beschreibt eine Drahtwickelmaschine und eine Regelung für eine solche Drahtwickelmaschine. -
WO2006133662A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Drahtspannung eines Spulenwickeldrahtes, bei dem eine vorbestimmte Verzögerungskraft auf den Spulenwickeldraht übertragen und die jeweilige Drahtspannung des Spulenwickeldrahtes während des Wickelprozesses erfasst wird. -
JPS60105210A EP926090A2 -
EP2617670A2 zeigt ein Spannungsgerät, das Änderungen der Geschwindigkeit abfangen und eine Spannung auch bei Änderung der Geschwindigkeit eines Walzdrahtes konstant halten kann. - Gemäß dem derzeitigen Stand der Technik ist die Wickelspannung, insbesondere eine nicht konstante Wickelspannung, schwierig einstellbar.
- Daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Wickeln eines Wickelgutes bereitzustellen.
- Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, die Wickelspannung beim Wickelvorgang zu kontrollieren. Bevorzugt ist die Wickelspannung auf einen konstanten Wert einzustellen.
- Die Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
- Die Aufgabe wird weiter durch eine Wickelmaschine mit einer Steuereinrichtung gemäß Anspruch 7 gelöst.
- Bei dem Verfahren zum Wickeln eines Wickelgutes, insbesondere zum Wickeln eines Drahtes oder einer Folie auf einen Wickelkörper mit nicht-kreisförmigem Querschnitt, wird das Wickelgut von einer Versorgungsrolle auf den Wickelkörper gewickelt. Das Verfahren weist zumindest folgende Schritte auf:
- Bereitstellung des Wickelgutes von der Versorgungsrolle,
- Aufwickeln des Wickelgutes auf den Wickelkörper,
- wobei die Wickelspannung des Wickelgutes auf eine vorgegebene Wickelspannung einstellbar ist,
- wobei die Wickelspannung durch eine Einstelleinheit auf die vorgegebene Wickelspannung eingestellt wird.
- Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass eine freie Länge des Wickelgutes zwischen den Auflagepunkten des Wickelgutes auf dem Wickelgut und einer Umlenkrolle, von der aus das Wickelgut bewickelt wird, sich fortwährend ändert. Die Änderung ist insbesondere bei einem Wickelkörper mit einem nicht-kreisförmigen Querschnitt erheblich.
- Darüber hinaus liegt der Erfindung die Erkenntnis zu Grunde, dass ein Wickelgut mit einer vorgesehenen Wickelspannung, die nicht notwendig zeitlich konstant ist, auf den Wickelkörper aufgewickelt werden soll. Bei vielen Anwendungen jedoch, wie dem Wickeln einer Batteriezelle, ist die Wickelspannung während des gesamten Wickelvorgangs möglichst konstant zu halten.
- Unter einer Versorgungsrolle wird hier eine Einrichtung zur Aufbewahrung des Wickelgutes verstanden. Beispielhaft eine Drahtwolle oder eine Rolle, auf der die Folie aufgerollt ist. Das Wickelgut kann jedoch auch gestapelt vorliegen. Der Versorgungsrolle kann eine zweite Drehgeschwindigkeit zugeordnet werden, so dass die Versorgungsrolle das Wickelgut mit einer, der zweiten Drehgeschwindigkeit proportionalen Geschwindigkeit bereitstellt.
- Die Erfindung ist besonders gut zum Umwickeln eines Wickelkörpers geeignet, der einen nicht-kreisförmigen Querschnitt und/oder einen nicht konstanten Durchmesser/Radius aufweist. Beispielhaft ist ein solcher Wickelkörper ellipsenförmig oder rechteckig geformt.
- Besonders vorteilhaft werden mit dem hier vorgestellten Verfahren Batteriezellen oder Folienkondensatoren erzeugt.
- Unter der Wickelspannung wird die Spannung des Wickelgutes verstanden. Eine Möglichkeit zur Definition der Wickelspannung ist die Kraft, welche auf das Wickelgut senkrecht zu seiner Querschnittfläche wirkt, dividiert durch die Querschnittfläche. Oft ist die Querschnittfläche konstant. Dann entspricht die Wickelspannung der Kraft, mit der das Wickelgut "beim Wickeln von dem sich drehenden Wickelkörper weg gezogen" wird.
- Unter der vorgesehenen Wickelspannung wird die Wickelspannung verstanden, mit der das Wickelgut auf den Wickelkörper aufgewickelt werden soll. Die vorgesehene Wickelspannung kann als Funktion der Ausrichtung des Wickelkörpers dargestellt sein. Beispielhaft ist dies bei einer Wicklung eines Drahtes um einen eckigen Wickelkörper notwendig, um ein gutes Ergebnis zu erzielen.
- Bevorzugt ist die Wickelspannung proportional der Krümmung des Wickelkörpers an dem Auflagepunkt des Wickelkörpers. Eine solche Proportionalität ist besonders vorteilhaft beim Wickeln von Metalldraht.
- Es ist jedoch zu beachten, dass die Krümmung des Wickelkörpers aufgrund der schon aufgewickelten Materiallagen abnimmt. Die Einstelleinheit ist zur Einstellung der Wickelspannung ausgebildet. Das Wickelgut wird mit Hilfe der Einstelleinheit vor dem Aufwickeln auf den Wickelkörper beeinflusst.
- Ergänzend zur Einstellung der Wickelspannung mit Hilfe der Einstelleinheit kann die Drehgeschwindigkeit des Wickelkörpers und/oder der Versorgungsrolle verändert werden.
- Die Drehgeschwindigkeit wird durch die Antriebe eingestellt, welche mit Hilfe einer Steuereinrichtung für die Durchführung des Wickelvorgangs dienen.
- Ein Computerprogrammprodukt ist auf einer Recheneinheit lauffähig und ist ausgebildet, um das Verfahren zum Wickeln eines Wickelgutes zu unterstützen.
- Das Computerprogramm ist auf der Recheneinheit installiert und gespeichert. Zum Ablauf wird das Computerprogrammprodukt in den Arbeitsspeicher der Recheneinheit geladen und mit einem Prozessor ausgeführt. Beim Ablauf des Computerprogrammproduktes wird
- die freie Länge berechnet,
- Einstellungen für das jeweilige Stellglied berechnet und bereitgestellt,
- und/oder die Größen für den Wickelvorgang berechnet.
- Die Berechnung und die Bereitstellung der Einstellungen erfolgt online an die Steuereinrichtung.
- Das hier vorgestellte Verfahren weist eine Vielzahl von Vorteilen auf. Insbesondere
- eine einfache und genaue Einstellung der Wickelspannung,
- bei online-Berechnung von Parametern für die Einstelleinheit oder der Drehgeschwindigkeiten eine geringe Einrichtzeit,
- Beachtung von einem Biegemoment oder Zugmoment beim Wickelprozess einfach möglich sowie
- eine erheblich genauere Einstellung der Wickelspannung im Vergleich zum derzeitigen Stand der Technik.
- Prinzipiell ist ein zweiter Auflagepunkt des Wickelgutes auf der letzten Umlenkrolle für das Wickelgut vor dem Wickelkörper lokalisiert.
- Bei der Umlenkrolle ist diejenige Umlenkrolle gemeint, von der aus das Wickelgut zum Wickelkörper geführt wird.
- Durch den nicht-kreisrunden Querschnitt des Wickelkörpers bedingt, ergibt sich je Umdrehung des Wickelkörpers eine variable freie Länge. Der Wegunterschied je Umdrehung des Wickelkörpers (Ausrichtung = 360°) ist vorteilhaft zu kompensieren, um die Wickelspannung des Wickelgutes konstant zu halten. Eine Wickelspannung wird auch als Bahnspannung oder Wickelgutspannung bezeichnet.
- Die Erfindung gründet insbesondere auf der Erkenntnis, dass beim Wickelvorgang auf einem Wickelkörper mit nicht kreisrundem Querschnitt sich der Abstand zwischen dem Auflagepunkt des Wickelgutes auf dem Wickelkörper und dem Auflagepunkt des Wickelgutes auf einer Umlenkrolle bei der Rotation des Wickelkörpers verändert.
- Die Veränderung des Abstandes zwischen den Auflagepunkten hat eine Veränderung der Wickelspannung zur Folge. Die Veränderung der Wickelspannung beim Wickeln führt zu erheblichen Qualitätseinbußen.
- Eine erste Lösung ist der Ausgleich der freien Länge über eine Tänzerrolle, wobei die Tänzerrolle eine Position derart annimmt, dass die Wickelspannung ausgeglichen wird. Ein solcher passiver Ausgleich ist oft langsam.
- Eine Tänzerrolle kann jedoch auch mit Hilfe eines Stellgliedes aktiv positioniert werden. Durch den aktiven Ausgleich der freien Länge und optional des unterschiedlichen Auflagepunktes des Wickelgutes auf der Umlenkrolle ist ein schneller und einfacher Ausgleich der Wickelspannung möglich.
- Daher erfolgt im Rahmen der Erfindung der Ausgleich der Wickelspannung aktiv. Dazu wird ein Wickelgutspeicher derart eingestellt, dass die Kapazität desselben zum Ausgleich der Wickelspannung eingestellt wird.
- Die Einstellung der Wickelspannung erfolgt vorteilhaft auf einen konstanten Wert. Je nach Anwendung kann die Wickelspannung auch auf einen nicht-konstanten Verlauf eingestellt werden.
- Beispielhaft kann bei einem eckigen Wickelkörper die Wickelspannung bei der Umwicklung der jeweiligen Ecke auf einen höheren Wert eingestellt werden. Allgemein kann sich die Wickelspannung nach der Krümmung des Wickelkörpers am ersten Auflagepunkt orientieren.
- Die Wickelspannung und somit die Einstellung der Einstelleinheit, insbesondere in Form von Parametern, wird während des Wickelvorgangs berechnet. Eine solche Berechnung während des Wickelvorgangs wird auch als online-Berechnung bezeichnet. Zur Berechnung der jeweiligen Einstellung dient eine Recheneinheit, wobei die Recheneinheit einer Steuereinrichtung zugeordnet ist. Die Steuereinrichtung dient zur Steuerung oder Regelung der Motoren und/oder der jeweiligen Stellglieder. Durch eine online-Berechnung der Parameter für die Einstelleinheit kann Zeit beim Einrichten der Wickelmaschine eingespart werden und systematische Fehler ausgeglichen werden, indem beispielhaft Eigenschaften des Wickelgutes bei der Berechnung berücksichtigt werden können.
- Zur Einstellung der Wickelgutspannung ist darüber hinaus eine Wickelgutbremse mit einstellbarer Bremsleistung vorteilhaft. Hierbei wird das Wickelgut über eine Umlenkrolle geleitet, wobei die Umlenkrolle mit einem Servomotor gekoppelt ist und mit einer Einstellung der Drehgeschwindigkeit die Wickelspannung einstellbar ist.
- Eine Wickelgutbremse kann vorteilhaft durch weitere Möglichkeiten der Einstellung der Wickelspannung ergänzt werden.
- Ein Wickelgutspeicher weist eine Mehrzahl von Umlenkrollen auf, wobei das Wickelgut durch die Mehrzahl von Umlenkrollen auf einer, in der Länge veränderlichen Bahn gehalten wird. Durch eine Veränderung der Position zumindest einer der Umlenkrollen ist eine Einstellung der Länge der Bahn möglich.
- Die Länge der Bahn des Wickelgutes entspricht der Kapazität des Wickelgutspeichers. Die Veränderung der Position der jeweiligen Umlenkrolle erfolgt durch ein Stellglied.
- Ein Wickelgutspeicher kann zum Ausgleich von leichten Schwankungen der Wickelspannung mit einer Tänzerrolle kombiniert werden.
- Ein variabler Wickelgutspeicher weist vorzugsweise eine Mehrzahl von Umlenkrollen auf, wobei der Abstand der jeweiligen Umlenkrollen mit Hilfe eines jeweiligen Stellgliedes verändert werden kann.
- Eine Tänzerrolle kann sowohl zum Ausgleich der Wickelspannung als auch, im Zusammenspiel mit einem Geber, zur Bestimmung der Wickelspannung dienen.
- Eine Tänzerrolle ist eine Umlenkrolle, deren Position in einer Richtung passiv oder mit Hilfe eines Stellgliedes aktiv eingestellt werden kann. Bevorzugt bestimmt ein Geber die Position der Tänzerrolle. Der Geber kann in Verbindung mit einer Federkonstruktion als Kraftgeber eingesetzt werden. Mit Hilfe des Gebers oder des Kraftgebers kann die Wickelspannung direkt bestimmt werden.
- Zur Einstellung der Wickelspannung mit Hilfe der Tänzerrolle wird die Position der Tänzerrolle verändert, so dass die Länge zwischen der Tänzerrolle und den entsprechenden Umlenkrollen verändert wird.
- Zur Bestimmung der Wickelspannung wird die Position der Tänzerrolle mit einem Geber bestimmt. Steigt die Wickelspannung, so ändert sich die Position der Tänzerrolle zu den entsprechenden Umlenkrollen hin und umgekehrt. Die Position wird mit dem Geber erfasst.
- Der Geber kann als Positionsgeber ausgebildet sein. Bevorzugt ist der Geber als Kraftgeber ausgebildet. Der Kraftgeber bestimmt die Kraft, die auf die Tänzerrolle wirkt und bestimmt hierdurch die Wickelspannung. Durch die Ausgestaltung des Gebers als eine Kombination von Positionsgeber und Kraftgeber, kann eine Tänzerrolle sowohl zur Einstellung als auch zur Bestimmung der Wickelspannung eingesetzt werden.
- Unter einem Kraftgeber wird ein Sensor zur Ermittlung der Kraft verstanden, die auf das Wickelgut wirkt. So kann der Kraftgeber beispielhaft zur Bestimmung der Position einer mit einer Feder in einer Position gehaltenen Umlenkrolle ausgebildet sein. Der Kraftgeber ist damit in der Lage, die Wickelspannung des Wickelgutes direkt zu bestimmen.
- Eine Regeleinrichtung dient hier zur Regelung der Wickelspannung auf einen konstanten Wert oder auf eine vorgesehene Wickelspannung .
- Als Eingang der Regeleinrichtung dient vorzugsweise ein Geber, der die momentane Wickelspannung bestimmt. Als weitere Eingangsgröße weist die Regeleinrichtung vorzugsweise die vorgesehene Wickelspannung auf. Die vorgesehene Wickelspannung kann ein konstanter Wert sein. Die Wickelspannung kann auch eine Funktion der Ausrichtung des Wickelkörpers sein. Die Wickelspannung wird dabei bevorzugt während des Wickelvorgangs berechnet. Die Berechnung der Einstellungen der Stellglieder und der Drehgeschwindigkeiten, insbesondere als Funktion der vorgesehenen Wickelspannung, erfolgt online.
- Die Regeleinrichtung ist vorzugsweise als Proportional-Regelung (P-Regelung), als Proportional-Intergral-Regelung (PI-Regelung) oder als Proportional-Integral-Differential-Regelung (PID-Regelung) ausgeführt.
- Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist die vorgesehene Wickelspannung konstant.
- Die vorgesehene Wickelspannung wird vorzugsweise bei einer Batteriezellenfertigung und der Wickelung von Kondensatoren konstant gehalten. Unter "konstant" ist hierbei zu verstehen, dass die Wickelspannung, insbesondere an dem ersten Auflagepunkt - das ist der Auflagepunkt des Wickelgutes auf dem (insbesondere bereits bewickelten) Wickelkörper - während des Wickelvorgangs gleich bleibt.
- Erfindungsgemäß wird, wie später ausgeführt, die Wickelspannung des Wickelgutes mit Hilfe eines variablen Wickelgutspeichers eingestellt. Der variable Wickelgutspeicher ist so eingestellt, dass die sich ändernde Länge zwischen dem ersten und dem zweiten Auflagepunkt ausgeglichen wird. Somit ist die Länge des Wickelgutes zwischen dem ersten Auflagepunkt und dem dritten Auflagepunkt konstant. Durch die konstante Länge des Wickelgutes zwischen dem ersten und dem dritten Auflagepunkt ist die Wickelspannung konstant.
- Hierbei bezeichnet der erste Auflagepunkt den Auflagepunkt des Wickelgutes auf dem Wickelkörper. Weiter bezeichnet der zweite Auflagepunkt den Auflagepunkt des Wickelgutes auf der Umlenkrolle, von der das Wickelgut aus auf den Wickelkörper aufgewickelt wird. Der dritte Auflagepunkt kann der Auflagepunkt des Wickelgutes auf der Versorgungsrolle oder der Auflagepunkt des Wickelgutes auf einer Umlenkrolle zwischen der Versorgungsrolle und dem Wickelgutspeicher sein.
- Die Wickelspannung wird konstant gehalten, indem der Abstand zwischen dem ersten und dem dritten Auflagepunkt konstant gehalten wird.
- Hier wird der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Auflagepunkt als freie Länge bezeichnet.
- Bei einem Wickelkörper mit einem nicht kreisförmigen Querschnitt ist der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Auflagepunkt nicht konstant, da er sich mit der Ausrichtung des Wickelkörpers verändert.
- Die Veränderung des Abstandes zwischen dem ersten und dem zweiten Auflagepunkt wird ausgeglichen. Der Ausgleich erfolgt insbesondere durch
- die Veränderung der Kapazität des Wickelgutspeichers und darüber hinaus gegebenenfalls
- durch eine Veränderung der Position der Tänzerrolle.
- Die Wickelspannung kann darüber hinaus durch eine Anpassung der Drehgeschwindigkeit des Wickelkörpers und/oder der Drehgeschwindigkeit der Versorgungsrolle konstant gehalten werden. So führt eine Reduktion der Drehgeschwindigkeit der Versorgungsrolle zu einer Erhöhung der Wickelspannung. Weiter führt eine Reduktion der Drehgeschwindigkeit des Wickelkörpers in der Regel zu einer Reduktion der Wickelspannung.
- Erfindungsgemäß weist die Einstelleinheit ein variabler Wickelgutspeicher auf.
- Bevorzugt ist die Einstelleinheit als variabler Wickelgutspeicher ausgebildet. Optional kann der Wickelgutspeicher auch eine Tänzerrolle umfassen.
- Bei der Ausgestaltung dient der variable Wickelgutspeicher zur Einstellung der Wickelspannung. Erfindungsgemäß erfolgt die Einstellung der Wickelspannung des Wickelgutes durch eine Änderung der Kapazität des variablen Wickelspeichers.
- Als variabler Wickelgutspeicher eignet sich eine Mehrzahl von Umlenkrollen, wobei das Wickelgut mäanderförmig die Mehrzahl von Umlenkrollen umläuft. Zur Einstellung der Kapazität des so aufgebauten Wickelgutspeichers kann die Position von einer oder von mehreren Umlenkrollen verändert werden.
- Hierbei ist die Veränderung durch ein Stellglied ausführbar, wobei das Stellglied den Abstand von einer Umlenkrolle oder mehreren Umlenkrollen in Bezug zueinander verändert.
- Durch die Veränderung der Kapazität des Wickelgutspeichers kann die Längenänderung der freien Länge ausgeglichen werden. So lässt sich die Wickelspannung konstant halten.
- Insbesondere ist die Lage des zweiten Auflagepunkt auf der Umlenkrolle zu beachten.
- Durch den Ausgleich der Länge des Wickelgutes mit Hilfe eines variablen Wickelgutspeichers ist eine einfache und wirksame Art und Weise, die Wickelspannung des Wickelgutes konstant zu halten.
- Die freie Länge wird anhand von drei Komponenten berechnet:
Die Bahnlänge des Wickelgutes zwischen dem ersten und dem zweiten Auflagepunkt wird als freie Länge bezeichnet. Weiter relevant ist der Auflagepunkt des Wickelgutes auf der Umlenkrolle. Darüber hinaus kann das bereits auf dem Wickelkörper aufgewickelte Wickelgut beachtet werden. Durch die Berücksichtigung der drei Aspekte ist die auszugleichende freie Länge berechenbar. - Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens weist die Einstelleinheit zusätzlich eine einstellbare Wickelgutbremse auf. Eine Wickelgutbremse ist vorzugsweise als Umlenkrolle ausgeführt, die an einen Servomotor gekoppelt ist, wobei der Servomotor die Drehgeschwindigkeit der Umlenkrolle vorgibt. Bei einer Minderung der Drehgeschwindigkeit der Umlenkrolle wird die Wickelspannung erhöht.
- Optional umfasst die Einstelleinheit zusätzlich eine Tänzerrolle.
- Die Wickelgutbremse kann auch optional zur Einstellung der Wickelspannung dienen. Die Wickelgutbremse kann beispielhaft in Kombination eines Wickelgutspeichers und/oder der Tänzerrolle eingesetzt werden.
- Erfindungsgemäß wird die Wickelspannung mit einer Regeleinrichtung auf die vorgesehene Wickelspannung eingestellt.
- Die Regeleinrichtung weist einen Regelkreis auf. Der Regelkreis ist bevorzugt als P-Regler, PI-Regelkreis oder als PID-Regelkreis ausgebildet.
- Eine Regeleinrichtung mit einem Regelkreis kann zur Regelung der Wickelspannung auf eine konstante oder auf die vorgegebene Wickelspannung dienen.
- Die Regeleinrichtung regelt vorzugsweise die Position eines Stellgliedes. Das Stellglied dient zur Einstellung der Position der Tänzerrolle oder zur Einstellung der Kapazität des Wickelgutspeichers.
- Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ermittelt ein Geber, insbesondere ein Geber an einer Tänzerrolle, die Wickelspannung.
- Der Geber ist bevorzugt als Kraftgeber und/oder als Positionsgeber ausgebildet. Ein Kraftgeber wird bei einer Tänzerrolle auch als Zugmessdose bezeichnet. Ein solcher Geber stellt die ermittelte Position und/oder die ermittelte Kraft für die Regeleinrichtung, insbesondere für den Regelkreis und/oder für die Steuereinrichtung bereit.
- Der Geber kann die Kraft auch direkt durch Wechselwirkung des Gebers mit dem Wickelgut bestimmen.
- Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens stellt die Einstelleinheit die Länge des Wickelgutes zwischen einem Auflagepunkt des Wickelgutes auf der Versorgungsrolle und dem Auflagepunkt des Wickelgutes auf dem Wickelkörper auf eine konstante Länge ein.
- Die Einstelleinheit gleicht mit anderen Worten die Abweichung der Wickelspannung durch die Änderung der freien Länge und der Verschiebung des jeweiligen zweiten Auflagepunktes des Wickelgutes auf der Umlenkrolle aus. Die Änderung der freien Länge wird berechnet.
- Die Änderung der freien Länge wird der Steuereinrichtung bereitgestellt.
- Die freie Länge wird durch eine fortwährende Berechnung mit Hilfe geometrischer Zusammenhänge während des Wickelvorgangs berechnet. Eine Berechnung der freien Länge während des Wickelvorgangs wird als online-Berechnung bezeichnet.
- Die Berechnung der freien Länge ist insbesondere vorteilhaft, weil bei einer experimentellen Bestimmung Messfehler auftreten können.
- Erfindungsgemäß gleicht die Einstelleinheit, in Verbindung mit dem Wickelgutspeicher, eine Veränderung einer freien Länge aus.
- Die Einstelleinheit dient zur Einstellung der Kapazität des Wickelgutspeichers. Der Wickelgutspeicher weist dafür zumindest eine Umlenkrolle auf, wobei die Einstelleinheit die Position der zumindest einen Umlenkrolle in Bezug zu einer weiteren Umlenkrolle verändert.
- Durch die Veränderung der Position der Umlenkrollen des Wickelgutspeichers zueinander wird die Kapazität des Wickelgutspeichers verändert. Bei einem solchen Wickelgutspeicher durchläuft das Wickelgut den Wickelgutspeicher, wobei das Wickelgut von zumindest einer Umlenkrolle in seiner Ausbreitungsrichtung verändert wird.
- Erfindungsgemäß wird als Parameter für die Einstelleinheit, die Stellung eines Stellgliedes der Einstelleinheit beim Wickeln berechnet.
- Ein Parameter ist auch die freie Länge. Ein von der freien Länge und optional von der vorgesehenen Wickelspannung abhängiger Parameter ist die Einstellung für das jeweilige Stellglied bzw. ein sonstiger Parameter für die Einstelleinheit. Der Parameter kann bei der Berechnung auch mit zumindest einem gemessenen Parameter verglichen werden.
- Die Wickelmaschine umfasst eine Aufnahmevorrichtung für den Wickelkörper, insbesondere für einen Wickelkörper mit einem nicht-kreisförmigen Querschnitt.
- Weiter ist der Wickelmaschine eine Versorgungsrolle für das Wickelgut zugeordnet. Die Wickelmaschine weist eine weitere Aufnahmevorrichtung für die Versorgungsrolle auf.
- Weiter umfasst die Wickelmaschine eine Einstelleinheit. Die Einstelleinheit weist einen variablen Wickelgutspeicher auf.
- Zusätzlich kann die Einstelleinheit zur Einstellung der jeweiligen Drehgeschwindigkeit der Versorgungsrolle und/oder des Wickelkörpers vorgesehen sein.
- Optional kann eine Wickelmaschine eine weitere Tänzerrolle aufweisen. Die Tänzerrolle kann zum Ausgleich der Wickelspannung und/oder in Verbindung mit einem Geber, zur Bestimmung der Wickelspannung vorgesehen sein.
- Das Wickelgut verläuft von der Versorgungsrolle vorteilhaft über die optionale Tänzerrolle und durch die Einstelleinheit. Das Wickelgut wird nach Durchlauf der Tänzerrolle und nach Durchlauf der Einstelleinheit über eine Umlenkrolle dem Wickelkörper bereitgestellt.
- Die Umlenkrolle vor dem Wickelkörper kann Teil der Einstelleinheit sein. Die Umlenkrolle ist vorteilhaft an einer festen Position angeordnet. Das Wickelgut verläuft über die Umlenkrolle, wobei das Wickelgut die Umlenkrolle bei einem zweiten Auflagepunkt verlässt. Der Auflagepunkt verändert sich mit der Ausrichtung des Wickelkörpers, insbesondere bei einem Wickelkörper mit einer nicht-kreisförmigen Querschnittsfläche.
- Die Wickelmaschine weist optional eine Wickelgutbremse auf. Die Wickelgutbremse ist zur direkten Einstellung der Wickelspannung auf die vorgesehene Wickelspannung vorgesehen.
- Die Versorgungsrolle und der Wickelkörper sind mit jeweils einem Antrieb gekoppelt. Der jeweilige Antrieb dient zur Drehung des Wickelkörpers oder der Versorgungsrolle. Die Versorgungsrolle weist eine zweite Drehgeschwindigkeit auf. Der Wickelkörper weist eine erste Drehgeschwindigkeit auf.
- Die Drehgeschwindigkeiten werden von der Steuereinrichtung gesteuert oder geregelt.
- Mit Hilfe der Drehgeschwindigkeit ist eine Einstellung oder eine Regelung der Wickelspannung möglich. Eine Absenkung der ersten Drehgeschwindigkeit, insbesondere in Bezug zur zweiten Drehgeschwindigkeit, hat meist eine Absenkung der Wickelspannung zur Folge.
- Bevorzugt wird die Wickelspannung durch Regelung der jeweiligen Drehgeschwindigkeit eingestellt.
- Beispielhaft führt ein ovaler oder rechteckiger Querschnitt eines Wickelkörpers zu einer periodischen Veränderung der Wickelspannung bei einer gleichmäßigen Geschwindigkeit des Wickelgutes. Die Wickelspannung ist dabei abhängig von der freien Länge. Bei einem Anstieg der freien Länge erhöht sich die Wickelspannung.
- Zur Absenkung der Wickelspannung kann
- die erste Drehgeschwindigkeit (des Wickelkörpers) reduziert werden,
- der Wickelgutspeicher die Kapazität reduzieren, mit Hilfe eines Stellgliedes der Einstelleinheit
und/oder - die zweite Drehgeschwindigkeit (der Versorgungsrolle) erhöht werden.
- Zur Einstellung der Wickelspannung mit vorstehenden Maßnahmen dient eine Steuereinrichtung. Der Steuereinrichtung ist eine Recheneinheit zugeordnet. Die Recheneinheit dient zur Berechnung der jeweiligen Drehgeschwindigkeit, zur Einstellung der Einstelleinheit und des Stellgliedes.
- Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher beschrieben und erläutert.
- Es zeigen
- FIG 1
- eine Wickelmaschine,
- FIG 2
- eine weitere Wickelmaschine,
- FIG 3
- eine weitere Wickelmaschine,
- FIG 4
- eine weitere Wickelmaschine sowie
- FIG 5
- eine weitere Wickelmaschine.
-
FIG 1 zeigt eine Wickelmaschine. Die Wickelmaschine weist eine Einstelleinheit EE auf. Die Einstelleinheit EE kann als Wickelgutbremse, als Wickelgutspeicher 5 und/oder als Tänzerrolle 3 ausgebildet sein. Weiter ist eine Steuereinrichtung SE gezeigt, wobei die Steuereinrichtung SE eine Recheneinheit RE und/oder eine Regeleinrichtung 9 umfasst. Die Steuereinrichtung SE dient zur Steuerung oder Regelung des Antriebs M für den Wickelkörper 1. Die Recheneinheit RE stellt die vorgesehene Wickelspannung F-soll bereit. Bevorzugt stellt die Recheneinheit RE die Einstellungen für ein jeweiliges Stellglied 3a, 5a und/oder die erste und zweite Drehgeschwindigkeit W1, W2 bereit. Anhand der vorstehenden Größen steuert oder regelt die Steuereinrichtung SE die Motoren M der Versorgungsrolle 4 und/oder des Wickelkörpers 1. Optional steuert oder regelt die Steuereinrichtung ein jeweiliges Stellglied 3a, 5a. Der Wickelkörper dreht sich beim Wickelvorgang mit einer ersten Drehgeschwindigkeit W1. Die erste Drehgeschwindigkeit W1 entspricht der ersten zeitlichen Ableitung der Ausrichtung a des Wickelkörpers 1. Der Wickelkörper 1 wird mit dem Wickelgut D umwickelt. Das Wickelgut D durchläuft die Wickelmaschine mit einer Geschwindigkeit v. Das Wickelgut D weist beim Wickelvorgang eine Wickelspannung F auf. Die Wickelspannung F wird mit Hilfe des Antriebs M des Wickelkörpers 1, mit Hilfe des Antriebs bzw. des Motors M für die Versorgungsrolle 4 auf eine vorgesehene Wickelspannung F_soll eingestellt. Die Versorgungsrolle weist eine zweite Drehgeschwindigkeit W2 auf. - Das Wickelgut D wird über eine Umlenkrolle 2 geführt. Das Wickelgut D wird von der Umlenkrolle 2 auf den Wickelkörper 1 gewickelt. Das Wickelgut D verlässt die Umlenkrolle 2 an einem zweiten Auflagepunkt P2. Das Wickelgut D berührt den Wickelkörper 1 beim ersten Auflagepunkt P1. Zwischen dem ersten Auflagepunkt P1 und dem zweiten Auflagepunkt P2 erstreckt sich die freie Länge x. Die freie Länge x entspricht der Länge des Wickelgutes D zwischen der Umlenkrolle 2 und dem Wickelkörper 1. Die freie Länge x ändert sich während des Wickelvorgangs periodisch. Darüber hinaus ändert sich der zweite Auflagepunkt P2 auf der Umlenkrolle 2 ebenso periodisch.
-
FIG 2 zeigt eine weitere Wickelmaschine. Die Wickelmaschine weist eine Tänzerrolle 3 auf. Die Tänzerrolle 3 dient zum Ausgleich der Wickelspannung F des Wickelgutes D. Das Wickelgut D geht von der Versorgungsrolle 4 aus und durchläuft die Tänzerrolle 3. Über eine Umlenkrolle 2 wird das Wickelgut D auf den Wickelkörper 1 gewickelt. - Der Tänzerrolle 3 sind ein Geber und/oder ein Stellglied 3a zugeordnet. Der Geber ermittelt die Position d der Tänzerrolle 3. Der Geber kann auch als Kraftgeber ausgebildet sein und so unmittelbar die Wickelspannung ermitteln.
- Bevorzugt wird mit Hilfe der Tänzerrolle 3 die Änderung der freien Länge x ausgeglichen, wobei die Tänzerrolle 3, z.B. mit Hilfe eines Stellgliedes 3a die Änderung der freien Länge x ausgleicht. Durch einen konstanten Abstand von einem ersten Auflagepunkt P1 und einem dritten Auflagepunkt P3 ist die Wickelspannung F auf einen konstanten Wert eingestellt. Der dritte Auflagepunkt P3 ist der Punkt, bei dem das Wickelgut D die Versorgungsrolle 4 verlässt. Der dritte Auflagepunkt P3 ist vorzugsweise auf der Versorgungsrolle 4 lokalisiert. Durch eine konstante Länge des Wickelgutes zwischen dem ersten Auflagepunkt P1 und dem dritten Auflagepunkt P3 ist die Wickelspannung ebenfalls konstant.
-
FIG 3 zeigt eine weitere Wickelmaschine. Die Wickelmaschine umfasst einen Wickelkörper 1, eine Umlenkrolle 2, eine Tänzerrolle 3 und eine Versorgungsrolle 4. Die Geschwindigkeit des Wickelgutes D ist, insbesondere ausgehend von der Versorgungsrolle 4, konstant. Das Wickelgut D verläuft in der hier gezeigten Ausführung mit einer konstanten Geschwindigkeit v von der Versorgungsrolle 4. Das Wickelgut D durchläuft die freie Länge x mit einer nicht-konstanten Geschwindigkeit v (v≠const). Als Ausgleich der Geschwindigkeit v des Wickelgutes D dient die Tänzerrolle 3. Die zweite Drehgeschwindigkeit W2 der Versorgungsrolle 4 ist konstant. Insbesondere hängt die zweite Drehgeschwindigkeit W2 nicht von der jeweiligen Ausrichtung a (von 0° bis 360°) ab. Das heißt, dass die Geschwindigkeit v des Wickelgutes D, welches von der Versorgungsrolle 4 kommt, konstant ist. - Die Position d der Tänzerrolle 3 kann aktiv mit Hilfe des Stellgliedes 3a eingestellt werden.
- Weiter ist die erste Drehgeschwindigkeit W1 nicht konstant, sondern weist einen periodischen Verlauf auf. Dies ist in dem jeweiligen Diagramm angezeigt. Der etwa periodische Verlauf der ersten Drehgeschwindigkeit W1, das ist die Drehgeschwindigkeit des Wickelkörpers 1, wird anhand der Form des nicht-kreisförmigen Querschnitts des Wickelkörpers 1 berechnet. Die periodische Variation der ersten Drehgeschwindigkeit W1 bei einer konstanten zweiten Drehgeschwindigkeit W2 der Versorgungsrolle führt zum Ausgleich der Wickelspannung F des Wickelgutes D beim Wickelvorgang.
- Alternativ kann auch die Versorgungsrolle 4 mit einer periodischen Drehgeschwindigkeit W2 angetrieben werden. Dann kann die erste Drehgeschwindigkeit W1 auf einen konstanten Wert eingestellt werden.
- Der Tänzerrolle 3 ist optional einem Stellglied 3a zugeordnet (nicht gezeigt). Durch das Stellglied 3a und die Tänzerrolle können minimale Schwankungen der Wickelspannung F ausgeglichen werden.
- Zur Steuerung oder Regelung der ersten Drehgeschwindigkeit W1 dient bevorzugt eine Steuereinrichtung SE (nicht gezeigt).
-
FIG 4 zeigt eine weitere Wickelmaschine. Die Wickelmaschine weist einen Wickelkörper 1 auf, der mit zwei Wickelgütern D bewickelt wird. Die erste Drehgeschwindigkeit W1 des Wickelkörpers 1 ist konstant. - Die Wickelmaschine weist jeweils eine Umlenkrolle 2 auf. Auf der jeweiligen Umlenkrolle 2 wird das jeweilige Wickelgut D auf den Wickelkörper 1 gelenkt.
- Darüber hinaus ist für das jeweilige Wickelgut D jeweils eine Tänzerrolle 3 vorhanden. Der jeweiligen Tänzerrolle 3 ist jeweils ein Geber zur Bestimmung der jeweiligen Position d der jeweiligen Tänzerrolle 3 zugeordnet. Die Position d der jeweilige Tänzerrolle ist nahezu konstant. Optional (nicht gezeigt) ist die Tänzerrolle 3 jeweils mit einem Stellglied 3a ausgestattet.
- Zum Ausgleich der jeweiligen Wickelspannung D des jeweiligen Wickelgutes D erfolgt eine Variation der jeweiligen zweiten Drehgeschwindigkeit W2. Die Variation der Wickelspannung F als Funktion der Ausrichtung a des Wickelkörpers 1 (oder der Versorgungsrolle 4) kann als vorgesehene Wickelspannung F-soll eingestellt sein.
- Die Geschwindigkeit v des jeweiligen Wickelgutes D ist, ausgehend von der Versorgungsrolle 4, nicht konstant. Die Geschwindigkeit v des jeweiligen Wickelgutes D orientiert sich an der Ausrichtung a des Wickelkörpers 1.
-
FIG 5 zeigt eine weitere Wickelmaschine. Die Wickelmaschine weist einen Wickelgutspeicher 5 und eine Tänzerrolle 3 auf. Die Tänzerrolle 3 und/oder der Wickelgutspeicher 5 bilden die Einstelleinheit EE. Die Einstelleinheit EE dient zur Einstellung der Wickelspannung F des Wickelgutes D. Die und/oder-Verknüpfung ist durch die gestrichelte Umrandung der jeweiligen Elemente 3, 5 angedeutet. - Die Wickelmaschine umfasst eine Steuereinrichtung SE. Die Steuereinrichtung SE weist eine Regeleinrichtung 9 auf. Die Regeleinrichtung 9 dient zur Regelung der Kapazität des Wickelgutspeichers 5. Die Kapazität des Wickelgutspeichers 5 wird mit einem Stellglied 5a eingestellt. Das Stellglied 5a verändert hierzu die Position d von einer Umlenkrolle des Wickelgutspeichers 5. Weiter können Kraftgeber die Wickelspannung F des Wickelgutes D bestimmen.
- Ein analoger Aufbau der Einstelleinheit EE kann durch die Tänzerrolle 3 erfolgen. Die Tänzerrolle 3 kann mit einem Geber gekoppelt sein. Der Geber bestimmt über die Bestimmung der Position d der Tänzerrolle 3 die Wickelspannung F.
- Die Wickelmaschine umfasst darüber hinaus eine Steuereinrichtung SE. Die Steuereinrichtung SE umfasst eine Recheneinheit RE und eine Regeleinrichtung 9. Die Regeleinrichtung 9 dient zur Regelung der Position des jeweiligen Stellgliedes 5a und/oder der Drehgeschwindigkeit W1, W2.
- Die Steuereinrichtung SE weist weiter Eingänge für die Position d der jeweiligen Tänzerrolle 3 und/oder der Kapazität des Wickelgutspeichers 5 auf.
- Die Steuereinrichtung SE dient dazu, die Wickelspannung auf eine vorgesehene Wickelspannung F, insbesondere auf eine konstante vorgesehene Wickelspannung F-soll, einzustellen. Die erste und zweite Drehgeschwindigkeit W1, W2 werden durch die Steuereinrichtung SE vorgegeben.
- Bevorzugt sind die Drehgeschwindigkeiten W1, W2 konstant und der Ausgleich der Wickelspannung F erfolgt durch das jeweilige Stellglied 5a. Das Stellglied 5a wird hierbei derart eingestellt, dass die freie Länge x durch die Änderung der Kapazität des Wickelgutspeichers 5 ausgeglichen wird.
- Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Wickeln eines Wickelgutes D, und eine Wickelmaschine. Durch eine Einstelleinheit EE und gegebenenfalls zusätzlich durch eine Veränderung der jeweiligen Drehgeschwindigkeit W1, W2 eines Wickelkörpers 1 und/oder einer Versorgungsrolle 4 kann die Wickelspannung auf eine vorgesehene Wickelspannung F_soll, insbesondere eine konstante Wickelspannung F, eingestellt werden. Ein kennzeichnender Aspekt ist der Ausgleich der freien Länge x des Wickelgutes, wobei die freie Länge x der Abstand des ersten Auflagepunktes P1 des Wickelgutes auf dem Wickelkörper 1 und dem zweiten Auflagepunkt P2 des Wickelgutes auf einer Umlenkrolle 2 ist. Die Änderung der freien Länge wird hierbei durch die Einstelleinheit und gegebenenfalls zusätzlich durch eine Variation der jeweiligen Drehgeschwindigkeit W1, W2 ausgeglichen. Durch die Erfindung kann die Wickelspannung F beim Wickeln eines Wickelgutes D auf einen Wickelkörper einfach, schnell und genau eingestellt werden.
Claims (9)
- Verfahren zum Wickeln eines Wickelgutes (D) auf einen Wickelkörper (1) mit nicht-kreisförmigem Querschnitt von einer Versorgungsrolle (4) auf den Wickelkörper (1) mit zumindest folgenden Verfahrensschritten:- Bereitstellung des Wickelgutes (D) von der Versorgungsrolle (4),- Aufwickeln des Wickelgutes (D) auf den Wickelkörper (1),- wobei sich durch den nicht-kreisrunden Querschnitt des Wickelkörpers je Umdrehung des Wickelkörpers eine variable freie Länge ergibt, wobei es sich um die variable freie Länge des Wickelgutes zwischen den Auflagepunkten des Wickelgutes auf dem Wickelkörper und einer Umlenkrolle, von der aus das Wickelgut bewickelt wird, handelt,- wobei die Wickelspannung (F) des Wickelgutes (D) auf eine vorgesehene Wickelspannung (F-soll) einstellbar ist,- wobei die Wickelspannung (F) mit einer Regeleinrichtung (9) auf die vorgesehene Wickelspannung (F-soll) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelspannung (F) durch eine Einstelleinheit (EE) auf die vorgesehene Wickelspannung (F-soll) eingestellt wird, wobei die Einstelleinheit (EE) einen variablen Wickelgutspeicher (5) aufweist,- wobei die Einstelleinheit (EE) in Verbindung mit dem Wickelgutspeicher (5) eine Veränderung der variablen freien Länge (x) je Umdrehung ausgleicht, wobei die Wickelspannung aktiv ausgeglichen wird, wobei der Wickelgutspeicher derart eingestellt wird, dass eine Kapazität desselben zum Ausgleich der Wickelspannung eingestellt wird,- wobei die Änderung der freien Länge durch eine fortwährende Berechnung mit Hilfe geometrischer Zusammenhänge während des Wickelvorgangs berechnet wird und einer Steuereinrichtung bereitgestellt wird,- wobei als ein Parameter für die Einstelleinheit (EE) zumindest eine Stellung eines Stellgliedes (3a, 5a) der Einstelleinheit beim Wickeln berechnet wird, wobei zur Berechnung einer jeweiligen Einstellung eine Recheneinheit dient, wobei die Recheneinheit und die Regeleinrichtung der Steuereinrichtung zugeordnet sind und die Steuereinrichtung zur Steuerung oder Regelung von Antrieben zur Drehung des Wickelkörpers und der Versorgungsrolle und zur Steuerung oder Regelung des Stellgliedes (3a, 5a) dient.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei die vorgesehene Wickelspannung (F-soll) konstant ist.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einstelleinheit (EE) eine einstellbare Wickelgutbremse aufweist.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Geber, insbesondere ein Geber an einer Tänzerrolle (3) oder ein Kraftgeber, die Wickelspannung (F) ermittelt.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einstelleinheit (EE) die Länge des Wickelgutes (D) zwischen einem dritten Auflagepunkt (P3) des Wickelgutes (D) auf der Versorgungsrolle (4) und dem ersten Auflagepunkt (P1) des Wickelgutes (D) auf dem Wickelkörper (1) auf eine konstante Länge einstellt.
- Verfahren zumindest nach Anspruch 1, wobei die Einstellung der Wickelspannung durch die Drehgeschwindigkeit des Wickelkörpers erfolgt.
- Wickelmaschine, insbesondere zum Wickeln von Draht oder einer Folie, aufweisend- eine Aufnahmevorrichtung für eine Versorgungsrolle (4) zur Bereitstellung des Wickelguts (D),- eine weitere Aufnahmevorrichtung für einen Wickelkörper (1) mit nicht-kreisförmigem Querschnitt,- eine Umlenkrolle, von der aus das Wickelgut bewickelt wird- Antriebe (M) zur Drehung des Wickelkörpers und der Versorgungsrolle,- eine Regeleinrichtung (9) zur Einstellung der Wickelspannung auf die vorgesehene Wickelspannung,dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelmaschine weiter aufweist:- eine Einstelleinheit (EE) zur Einstellung der Wickelspannung auf eine vorgesehene Wickelspannung, wobei die Einstelleinheit (EE) einen variablen Wickelgutspeicher und ein Stellglied (3a, 5a) aufweist,- eine Recheneinheit dienend zur Berechnung der jeweiligen Drehgeschwindigkeit, zur Einstellung der Einstelleinheit und des Stellgliedes,- eine Steuereinrichtung (SE), die die Regeleinrichtung (9) und die Recheneinheit (RE) umfasst, wobei die Steuereinrichtung (SE) mit Hilfe von den Antrieben (M) und der Einstelleinheit (EE) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 2, 5 oder 6 ausgebildet ist.
- Wickelmaschine gemäß Patentanspruch 7, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinheit eine einstellbare Wickelgutbremse aufweist. - Wickelmaschine gemäß Patentanspruch 7 oder 8, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4,
aufweisend- einen Geber, der die Wickelspannung (F) ermittelt.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP16203431.8A EP3333106B1 (de) | 2016-12-12 | 2016-12-12 | Verfahren zum wickeln eines wickelgutes und wickelmaschine |
CN201711292046.5A CN108217269B (zh) | 2016-12-12 | 2017-12-07 | 用于卷绕卷材的方法、控制装置、存储介质和卷绕机 |
US15/838,584 US10858215B2 (en) | 2016-12-12 | 2017-12-12 | Method for coiling a coiled product, control installation, computer software product, and coiling machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP16203431.8A EP3333106B1 (de) | 2016-12-12 | 2016-12-12 | Verfahren zum wickeln eines wickelgutes und wickelmaschine |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP3333106A1 EP3333106A1 (de) | 2018-06-13 |
EP3333106B1 true EP3333106B1 (de) | 2024-05-22 |
EP3333106C0 EP3333106C0 (de) | 2024-05-22 |
Family
ID=57542871
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP16203431.8A Active EP3333106B1 (de) | 2016-12-12 | 2016-12-12 | Verfahren zum wickeln eines wickelgutes und wickelmaschine |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10858215B2 (de) |
EP (1) | EP3333106B1 (de) |
CN (1) | CN108217269B (de) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES2951034T3 (es) | 2018-05-18 | 2023-10-17 | Siemens Ag | Procedimiento para bobinar un producto a bobinar |
JP7186485B2 (ja) * | 2018-11-29 | 2022-12-09 | Nittoku株式会社 | 張力付与線材の供給装置 |
CN110407012A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-11-05 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 输料方法、输料装置及其收料机构 |
CN110342337A (zh) * | 2019-08-16 | 2019-10-18 | 哈工大机器人(山东)智能装备研究院 | 张力控制***及方法 |
CN110342295A (zh) * | 2019-08-16 | 2019-10-18 | 哈工大机器人(山东)智能装备研究院 | 张力控制***及方法 |
ES2952190T3 (es) * | 2019-09-24 | 2023-10-30 | Siemens Ag | Procedimiento para bobinar un material de bobinado, un producto de programa informático, un equipo de control y una bobinadora |
CN110759154A (zh) * | 2019-10-17 | 2020-02-07 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 恒张力控制*** |
CN111074392A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-28 | 西门子工厂自动化工程有限公司 | 细纱机锭子转速的控制方法及控制*** |
JP7451191B2 (ja) * | 2020-01-28 | 2024-03-18 | 住友重機械工業株式会社 | 制御装置およびロール・ツー・ロール搬送システム |
CN111776869B (zh) * | 2020-05-28 | 2022-04-29 | 欣禾电子(上海)有限公司 | 一种键合丝的生产绕制装置 |
CN111824849B (zh) * | 2020-05-28 | 2022-08-09 | 江西同亚科技有限公司 | 一种键合金丝的复绕方法 |
CN111776868B (zh) * | 2020-05-28 | 2022-08-09 | 山东亿能网业有限公司 | 一种张力平衡的键合丝复绕装置 |
CN113580611A (zh) * | 2021-10-08 | 2021-11-02 | 常州市新创智能科技有限公司 | 一种平板缠绕碳纤维纱用恒张力储纱装置及控制方法 |
CN114604668A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-06-10 | 杭州海潮橡胶有限公司 | 一种轮胎成型机冠带条放卷张力控制装置、方法、设备和程序产品 |
CN115491778B (zh) * | 2022-09-14 | 2024-04-26 | 湖北光谷实验室 | 在功能纤维中集成多电极的装置、功能纤维的制备方法 |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60105210A (ja) * | 1983-11-14 | 1985-06-10 | Hitachi Ltd | 巻取り装置 |
JP3422425B2 (ja) * | 1992-12-29 | 2003-06-30 | ソニー株式会社 | コイル巻線装置 |
JPH11222357A (ja) * | 1997-12-05 | 1999-08-17 | Nittoku Eng Co Ltd | 巻線装置および巻線方法 |
DE10154823B4 (de) * | 2001-11-08 | 2006-09-14 | Maschinenfabrik Niehoff Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zum Umspulen und Umwickeln von dünnem Wickelgut |
US20090101745A1 (en) * | 2003-06-19 | 2009-04-23 | St Germain Patrick C | Web tensioning device with improved excursion control |
DE102005028053B3 (de) * | 2005-06-16 | 2006-12-28 | Aumann Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Drahtspannung eines Spulenwickeldrahtes |
EP1975106B1 (de) * | 2007-03-26 | 2012-07-18 | Lunatone Industrielle Elektronik GmbH | Fadenspannung |
JP4827892B2 (ja) * | 2008-06-27 | 2011-11-30 | 本田技研工業株式会社 | 巻線装置 |
JP2010089099A (ja) | 2008-10-03 | 2010-04-22 | Aisin Seiki Co Ltd | ローラダイス装置と絶縁コイルの製造方法及び巻き線装置 |
CN201395435Y (zh) * | 2009-05-13 | 2010-02-03 | 詹绒霞 | 一种零速对接接纸装置 |
EP2485227B1 (de) * | 2011-02-02 | 2017-08-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Steuerung eines Prozesses zum Wickeln eines azentrischen Spulenkörpers und nach dem Verfahren arbeitende Vorrichtung |
CN102360930B (zh) * | 2011-05-31 | 2016-05-04 | 艾默生网络能源有限公司 | 变压器线圈绕制张力自动控制*** |
JP5894444B2 (ja) * | 2012-01-20 | 2016-03-30 | 日特エンジニアリング株式会社 | テンション装置及びテンション付与方法 |
JP2014236092A (ja) * | 2013-05-31 | 2014-12-15 | 株式会社東芝 | 超電導コイルの製造装置およびその製造方法 |
CN103354171A (zh) * | 2013-06-28 | 2013-10-16 | 洛阳华明变压器有限公司 | 一种绕制矩形高压绕组的有缓冲绕线方法 |
JP6194909B2 (ja) * | 2015-03-10 | 2017-09-13 | トヨタ自動車株式会社 | フィラメントワインディング装置 |
JP6210088B2 (ja) * | 2015-05-20 | 2017-10-11 | トヨタ自動車株式会社 | タンクの製造方法、および、タンクの製造装置 |
CN105173850A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-12-23 | 中广核达胜加速器技术有限公司 | 一种恒张力储片装置 |
CN106115322B (zh) * | 2016-08-11 | 2018-01-09 | 苏州金纬机械制造有限公司 | 小卷径全自动收卷装置 |
JP6614182B2 (ja) * | 2017-02-23 | 2019-12-04 | トヨタ自動車株式会社 | フィラメントワインディング装置 |
ES2951034T3 (es) * | 2018-05-18 | 2023-10-17 | Siemens Ag | Procedimiento para bobinar un producto a bobinar |
-
2016
- 2016-12-12 EP EP16203431.8A patent/EP3333106B1/de active Active
-
2017
- 2017-12-07 CN CN201711292046.5A patent/CN108217269B/zh active Active
- 2017-12-12 US US15/838,584 patent/US10858215B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20180162682A1 (en) | 2018-06-14 |
CN108217269B (zh) | 2020-08-14 |
CN108217269A (zh) | 2018-06-29 |
US10858215B2 (en) | 2020-12-08 |
EP3333106A1 (de) | 2018-06-13 |
EP3333106C0 (de) | 2024-05-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3333106B1 (de) | Verfahren zum wickeln eines wickelgutes und wickelmaschine | |
EP3569537B1 (de) | Verfahren zum wickeln eines wickelgutes | |
DE60320124T2 (de) | Verfahren zur spannungssteuerung in einer bahn | |
DE69602401T2 (de) | Apparat zum Wickeln eines Streifens aus dünnem Material | |
EP2392529B1 (de) | Regelung der Bahnspannung einer Warenbahn | |
DE102011052699B4 (de) | Spulmaschine und Verfahren zur Steuerung derselben | |
EP2485227B1 (de) | Verfahren zur Steuerung eines Prozesses zum Wickeln eines azentrischen Spulenkörpers und nach dem Verfahren arbeitende Vorrichtung | |
DE112011100347T5 (de) | Motorsteuervorrichtung | |
EP2415701A2 (de) | Verfahren zum Aufwickeln einer Materialbahn und Rollenschneidvorrichtung | |
EP1908534B1 (de) | Walzwerk und Verfahren zum flexiblen Kalt- oder Warm-Einweg- oder Reversierwalzen von Metallband | |
WO2020224977A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum zuführen eines langgestreckten werkstücks zu einer umformmaschine | |
EP3584016A1 (de) | Verschleissreduzierung bei coilboxrollen | |
DE202014011231U1 (de) | System für dynamische Reduktionsverschiebung (DSR) zum Regeln einer Temperatur in Tandem-Walzwerken | |
EP1121990B1 (de) | Vorrichtung zum Walzen von Bändern mit periodisch veränderlicher Banddicke | |
DE4116081C2 (de) | Regelverfahren zur Erzielung einer entsprechend vorwählbaren Wickeldichte, insbesondere relativen Wickeldichte sowie eine zugehörige Vorrichtung | |
EP2508327B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung eines Bandes | |
DE102008002315A1 (de) | Verfahren zur Optimierung der Betriebsweise einer Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn in einer Rollenschneidmaschine und Rollenschneidmaschine | |
EP2284108A2 (de) | Folienspeicher, Einrichtung und Verfahren zum Herstellen von Gebinden | |
DE2344920A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur regelung eines walzwerkes | |
EP0534151B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Regeln der Bahnzugkraft einer Textilbahn | |
DE102015121023B4 (de) | Wickelvorrichtung und Verfahren zum Gestalten einer Wickelvorrichtung | |
DE2857504C2 (de) | Vorrichtung zur Regelung der Dicke von thermoplastischen Folien | |
EP3988485B1 (de) | Parametrierung eines zugkraftreglers | |
EP1080800B1 (de) | Verfahren zum flexiblen Walzen eines Metallbandes | |
CH701034A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum zuführen und verarbeiten einer materialbahn. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
|
AX | Request for extension of the european patent |
Extension state: BA ME |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 20181210 |
|
RBV | Designated contracting states (corrected) |
Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS |
|
17Q | First examination report despatched |
Effective date: 20191217 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS |
|
GRAP | Despatch of communication of intention to grant a patent |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED |
|
INTG | Intention to grant announced |
Effective date: 20231218 |
|
GRAS | Grant fee paid |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3 |
|
GRAA | (expected) grant |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE PATENT HAS BEEN GRANTED |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: B1 Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
|
REG | Reference to a national code |
Ref country code: GB Ref legal event code: FG4D Free format text: NOT ENGLISH |
|
REG | Reference to a national code |
Ref country code: CH Ref legal event code: EP |
|
REG | Reference to a national code |
Ref country code: DE Ref legal event code: R096 Ref document number: 502016016550 Country of ref document: DE |
|
REG | Reference to a national code |
Ref country code: IE Ref legal event code: FG4D Free format text: LANGUAGE OF EP DOCUMENT: GERMAN |
|
U01 | Request for unitary effect filed |
Effective date: 20240522 |
|
U07 | Unitary effect registered |
Designated state(s): AT BE BG DE DK EE FI FR IT LT LU LV MT NL PT SE SI Effective date: 20240603 |