DD143240B1

DD143240B1 - Verfahren und einrichtung zur spannungsregelung beim wickeln

Info

Publication number: DD143240B1
Application number: DD21357179A
Authority: DD
Inventors: Karl-Heinz Huebler; Uwe Regemann; Henry Seidel
Original assignee: Huebler Karl Heinz; Uwe Regemann; Henry Seidel
Priority date: 1979-06-13
Filing date: 1979-06-13
Publication date: 1981-10-28
Also published as: CH649973A5; CS251651B1; DD143240A1; SU1110735A1; DE3019007A1

Description

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a) Titel der Erfindung

Einrichtung zur Spannungsregelung beim Wiekeln

b) Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung der Zugspannung in aufzuwickelndem faden- und bandförmigen Gut auf unrunde Körper mit großem Längen-Seiten-Verhältnis , inabesondere zum Herstellen langgestreckter Spulen in Nadelform aus isoliertem Draht für große dynamoelektrische Maschinen. Sie ist aber auch geeignet z.B. für die Textilindustrie. Sinngemäß läßt sie sich auch beim Abwickeln von unrunden Körpern anwenden,

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Each DD-PS 48 125 ist es bekannt, zum Ausgleichen der Drahtbedarfsschvmnkungen beim Wickeln von Drähten auf unrunde Körper einen unter dem Einfluß einer Feder stehenden, wenigstens eine Umlenkrolle tragenden Schwinghebel anzuwenden. Durch ein Steuerorgan wird aer Schwinghebel entsprechend der Unrundheit des Körpers mehr oder weniger ^eQQn die Feder gedruckt, во daß sich der Abstand der Ualenkrolle gegenüber einer gehäusefest gelagerten Umlenkrolle ändert. Der Wickeldraht bildet um beide Umlenkrollen eine Schlaufe, deren Größe sich mit dem Abstand der Umlenkrollen zueinander verändert. Mit der Veränderung der Schlaufengröße wird der unterschiedliche Drahtbedarf am unrunden Körper ausgeglichen und werden die Spannungen im Wickeldraht eliminiert. Diese Löaung ist geeignet für die Herstellung kleiner Motoren mit dünnem Draht.

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Bei der Herstellung von Spulen in Haar nadel form, wie sie für große dynamoelektrische Maschinen ala erster Schritt der Spulenherstellung üblich ist, ist die Abweichung von der runden Porm so extrem, daß mit obiger Lösung und in Anbetracht der schweren Drahtvorrat srollen zumindest keine angemessene Wicke!geschwindigkeit realisierbar ist.

Zum Steuern von Leitungotrommeln u.a. zum Aufwickeln von Material ist es bekannt, deren Antrieb in Abhängigkeit von der Zugspannung der aufzuwickelnden Leitung zu steuern (DS-OS 23 12 581; DE-OS 23 37 425, DD-PS 110 474). Zum Messen der Zugspannung verwendet man eine sich in Abhängigkeit von der Drahtspannung einstellende Pendel- bzw. Tastschwinge, die über elektrische Kontakte auf die Drehzahl der Leitungstrommel einwirkt.

Zum Aufwickeln auf eine stark unrunde ϊ/ickeIschablone ist eine solche Lösung nicht geeignet, weil dabei die Wickelgeschwindigkeit periodisch verringert werden müßte. Auch gäbe es bei hoher y/ickelgaschwindigkeit Probleme mit der Massenträgheit und eine unerwünscht große Schalthäufigkeit für den Antriebsmotor. Bekannt für das Bewickeln kleiner älektromotorenständer ist aus der DD-PS 48 125 auch, zwischen der festen und der losen Umlenkrolle einen schwenkbaren, von dem die Drahtspannung ausgleichenden Schwinghebel betätigten Bremshebel anzuordnen, der über ein einseitig federbelastetes Gestänge mit einer Backenbremse verbunden ist. Mit dieser Lösung ist jedoch nur eine Verringerung, aber keine Vergrößerung der durch die Pedervor-Bpannung gegebenen Bremskraft möglich, wie sie bei Abnahme des Drahtvorrates auf der Drahttrommel erwünscht sein kann. Eine Übertragung auf das Wickeln großer Spulen würde außerdem daran scheitern, daß bei den dort

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notwendigen massiveren Teilen und schweren Dranttrommeln die Schläge des Schwinghebels auf Bremshebel und -gestänge unzulässig hoch würden, so daß die Wickelgeschwindigkeit eingeschränkt werden müßte.

d) Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der Wickelgeschwindigkeit, insbesondere beim Herstellen von langgestreckten Spulen für große dynamoelektrische Maschinen, ohne Vergrößerung der Belastung des fickelmatarials und der Einrichtung.

e) Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Wickel-Bchablone auch bei extremem Längen-Seiten-Yerhältnis während eines Wickelvorganges ständig mit maximaler Wickeigeschwindigkeit zu betreiben und periodische sowie aperiodische Schwankungen der Zugspannung im aufzuwickelnden Material unter Vermeidung schlagartiger Bewegungen zu eliminieren, ohne den Antriebsmotor zu steuern.

Die Aufgabe wird mit einer Einrichtung zur Regelung der Zugspannung im aufzuwickelnden Material beim Wickeln auf onruade Körper, insbesondere zum Herstellen langgestreckter Spulen mit extremem Längen-Seiten-Verhältnis aus isoliertem Wickeldraht für große dynamoelektrische Maschinen gelöst, bei der der Draht Drahttrommeln entnommen wird, die zum Erreichen der beim Wickeln notwendigen Zugspannung des Wickeldrahtea abbremsbar sind, und eine elastisch vorgespannte Pendelschwinge mit Umlenkrolle zur Bildung einer Drahtschlinge als Speicher dient. Die Besonderheit besteht darin, daß die Pendelschwinge

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durch Übertragungselemente mit den Bremsen der Drahttrommeln verbunden ist, wobei zwischen der Pendelschwinge und den Anschlägen an den Übertragungselementen Spiel vorhanden ist. Zweckmäßigerweise ist dieses Spiel größer als der Ausschlag der Pendelschwinge während de3 Betriebes mit Menndrehzahl. Eine vorteilhafte Auefuhrungsform besteht darin, daß die Pendelschwinge über ihren Drehpunkt zu einem zweiarmigen Hebel verlängert ist, daß sie eine Peder zwischen einem Pestpunkt am Rahmen und einem über die gesamte Länge eines Spannhebels an der Pendelschwinge verschiebbaren Gleitstück besitzt, daß der Winkel zwischen der Wirkungsrichtung der Peder und dem Spannhebel im Mittel 56° beträgt, daß beide Hebelarme der Pendelschwinge über je eine Zugstange mit Spiel und einstellbaren Pederelementen mit den beiden Hebelarmen einer Bremsschwinge verbunden sind und daß die Brems schwinge in an sich bekannter Weise mit den Bremsen verbunden ist. Dabei sind die Bremsen mit einer bestimmten, entsprechend der gewünschten Zugspannung im Wickeldraht einstellbaren Ausgangs-Bremskraft beaufschlagt, welche je nach AusSchlagsrichtung der Pendelschwinge über die Zugstangen und die Bremsschwinge verstärkt oder verringert wird.

Zur Realisierung des Spiels können die Zugstangen Langlöcher enthalten, in denen an den beiden Hebelarmen der Pendelschwinge angebrachte Bolzen gleitend angeordnet sind oder die Zugstangen sind auf der Seite der Pendelschwinge in Längsrichtung verschiebbar aufgehängt, insbesondere an Blattfedern.

Zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses zwischen der Kraft von der Pendelschwinge zur Änderung der Bremskraft dient erfindungsgemäß eine Verschiebbarkeit

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der Angriffspunkte der Zugstangen an den beiden Hebelarmen der Bremsschwinge in ihrem Abstand zu deren Drehpunkt.

f) Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeiepiel zur Herstellung von Nadelformspulen für große dynamoelektrische Maschinen erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt die Seitenansicht einer erfindungsgeisäßen Einrichtung.

Von zwei Drahttrommeln 1 mit einer Masse bis zu 100 kg wird isolierter Rechteckdraht abgezogen und parallel über die Umlenkroll© 2 einer Pendelschwinge 3 durch Richtwalzen 4 der nicht dargestellten Wickelschablone zugeführt, an der die beiden parallelen Drähte über zwei Bolzen aufgewickelt werden. Die Pendelschwinge ist über ihren Drehpunkt 5 hinaus verlängert, so daß ein zweiarmiger Hebel entsteht, der aus der eigentlichen Pendelschwinge 3 und dem oberen Hebelarm 6 besteht. Zwischen einem an der Pendelschwinge 3 angebrachten Spannhebel 9a und einem Peatpunkt 7 am Rahmen der Einrichtung befindet sich eine Zugfeder 8. Deren spannhebelseitige Befestigung erfolgt an einem Gleitstück 9b, das mittels Kurbel 10 und Gewinde auf dem gesamten oberen Spannhebel 9a verschoben werden kann. Mit dem Verschieben des GleitStückes wird das Drehmoment eingestellt, das die Vorspannung der Pendelschwinge 3 bestimmt. Deren Größe ergibt sich aus der für den jeweiligen Drahtquerschnitt notwendigen Zugspannung des Drahtes und muß abgestimmt sein mit der Bremskraft der Bremsen 17 an den Drahttrommeln 1.

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Der Winkel 11 zwischen der Wirkungsrichtung der Zugfeder 8 und dem Spannhebel 9a ändert sich mit dem Ausschlagen der Pendelschwinge 3 und beträgt in deren Ruhestellung bei Mittelstellung dea Gleitatückes 9b 56°. Federkennwerte, Feaerlänge und Winkel 11 müssen genau abgestimmt sein, um einen konstanten Zugspannungsverlauf über den geaaisten Schwingbereich der Pendelschwinge 3 zu gewährleisten.

Zwischen den Drahttrommeln 1 und der Pendelschwinge 3 ist,atif dem Rahmen der Einrichtung drehbar, eine Bremsschwinge 12 angeordnet, die ebenfalls als zweiarmiger Hebel ausgeführt ist. Die einander entsprechenden Hebelarme der Pendelschwinge 3 und der Bremsschwinge 12 sind durcb. Zugstangan 13a und 13b miteinander verbunden, die die Bewegungen der Pendelschwinge 3 auf die Bremsschwinge T2 übertragen. Die Zugstangen 13a und 13b sind nahe der Pendelschwinge 3 an Blattfedern 14 hängend so angebracht, daß ihre elastischen Anschläge 19 erst bei großen Ausschlägen der Pendels chwinge 3 von an dieser angebrachten Mitnehmern 20 berührt werden, so daß die Übertragung der Bewegungen die Zugstangen 13a und 13b erst bei großen Ausschlägen der Pendelschwinge 3 einsetzt. Die Übertragung der Beviegung von den Zugstangen auf die Bremsschwinge 12 erfolgt über einstellbare Druckfedern 15» wodurch ein schlagartiges Einsetzen der Bewegung der Bremsschwinge 12 bei starken Ausschlägen der Pendelschwinge 3 vermieden wird. Die Bremsschwinge 12 ist über ein Bremsgestänge 16 mit zwei üblichen Bremsen 17 an den Drahttrommeln verbunden. Mittels einer einstellbaren Druckfeder 18 erfolgt die Einstellung der Ausgangsbremskraft entsprechend dem Wickeldraht-Querschnitt, die bei großen Ausschlägen der Pendelschwinge 3 nach links über die Zugstange 13a vergrößert, nach xechts über die Zugstange 13b verringert wird.

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Erfolgen die Ausschläge der Pendels einsinge 3 im Bereich ohne Berührung der Anschläge 19_f so erfolgt der Ausgleich der Zugapannung und der Drahtbedarfsechwankungea ausschließlich durch Veränderung der Schiingengröße dea Wickeldrahtes, ohne daß ea zu Bewegungen an den Zugstangen 13a und 13b und dem Bremsgeatänge 16 kommt, iirst bei größeren Ausschlägen erfolgt eine Übertragung der darüber hinausgehenden Bewegung der Pendelschwinge 3 auf die Zugstangen 13a bzw. 13b, die dann in gedämpfter Form über die Druckfedern 15 auf die Bremsschwinge 12 und damit auf die Bremsen 17 übertragen wird.

Die Anschläge 19 eind in einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung so angeordnet, daß nach .Erreichen der Nenndrehzahl der Wickelschablone die Zugspannungs- und Draht be darf ss chwankungen des Wickeldrahtes voll durch die Pendelschwinge 3 kompensiert werden. Die Abrollgeschwindigkeit an der Drahttrommel 1 bleibt dabei annähernd konstant. Durch Veränderung des Abstandes des Angriffspunktes der Zugstangen 13a und 13b an den beiden Hebelarmen der Bremsschwinge 12 zu deren Drehpunkt läßt sich der Einsatzpunkt der Übertragung der Bewegung der Pendelschwinge 3 auf die Zugstangen 13a und 13b dem unterschiedlichen Längen-Seiten-Verhältnis der zu wickelnden Spulen anpassen.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende; Bei Beginn des V/ickelvorganges müssen die Drahttrommeln 1, die in vollem Zustand eine Masse von ca. 100 kg haben, von der Wickelschablone über den Wickeldraht 0 in Drehung versetzt werden. Dabei steigt die Zugspannung im Wickeldraht und die Pendelschwinge 3

schlägt so stark nach rechts aus, daß die mit der Feder 18 eingestellte Bremskraft über die Zugstange 13b

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und die Bremsschwinge 12 aufgehoben wird und die Bremsen 17 an den Drahttrommeln 1 gelöst werden. Mit dem Nachlassen der Beschleunigung IaBt die von der Beschleunigung herrührende Zugspannung im Wickeldraht nach, die Pendelschwinge beginnt zu schwingen und das Lösen der Bremsen 17 wird nur noch periodisch wirksam. Schläge während des periodischen Wirksamwerdens der Zugstangen 13a und 13b werden durch die Druckfedern verhindert. Schließlich wirkt mit dem Erreichen der Kenndrehzahl die mittels der Druckfeder 18 eingestellte Bremskraft und die periodischen Schwankungen der Zugkraft im Wickeldraht 0 werden ausschließlich durch periodische Ausschläge der Pendelschwinge 3 ausgeglichen. Dabei ruhen die Zugstangen 13a und 13b, das Bremsgestänge 16 und die Bremsen 17» so daß kein Verschleiß an den übertragungselementen eintritt und Lärmbelästigung vermieden wird.

Nach Erreichen der vorgesehenen Windungszahl an der Wickelschablone wird letztere angehalten, die Zugspannung im Wiekeldraht 0 wird infolge der Massenträgheit der Drahttrommeln 1 gleich Null und dio Pendelschwinge 3 wird von der Zugfeder 8 nach links gezogen. Dabei wird über die obere Zugstange 13b, die Bremsschwinge 12 und das Bremsgestänge 16 die Bremskraft an den Bremsen 17 auf den Maximalwert erhöht, so daß die Drahttrommeln schnell zum Stillstand kommen.

Mit der Erfindung ist eine Vergrößerung der Wickelge-Bchwindigksit auf das 2- bis 3-fache möglich, ohne daß es zu hoher Materialbelastung, zu Schlägen und Lärmbelästigung kommt. Die Wickelgeschwindigkeit ist konstant, der Antriebsmotor wird gleichmäßig belastet und während des Wickeins nicht geschaltet. Die Vorspannung des Wickeldrahtes bleibt nahezu konstant.

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Dies und das Vermeiden weiterer Umlenkungen des Wickeldrahtes, was zu einer Erhärtung des Kupfers des Wickeldrahtes führen würde, verbessern die Qualität der gewickelten Spulen. Außerdem können gleichzeitig zwei Spulen gewickelt werden. Beim Anlaufen der Wickelschablone wird durch das Lösen der Bremsen die Belastung des Wickeldrahtes gegenüber bisherigen Verfahren vermindert und die Nenndrehzahl schneller erreicht. Ebenso erfolgt ein schnelles Abbremsen.

Die Steuerung der Bremse direkt durch die speichernde Pendelschwinge erspart eine besondere Tastschwinge. Durch die Einatellbarkeit der Dämpfungsfedern, der Feder für die Grundbelastung der Bremsen, der Peder zum Vorspannen der pendelschwinge und der wirksamen Hebelarme an der Bremsschwinge ist eine genaue Abstimmung der Einrichtung auf den jeweiligen Querschnitt des 'Wickeldrahtes, auch bei großer Typenvielfalt, möglich.

Claims

213571 £rfindungsansprach:

1. Einrichtung zur Spannungsregelung beim Wickeln auf unrunde Körper, insbesondere zum Herstellen langgestreckter Spulen mit extremem Längen-Seiten-Verhältnis au3 isoliertem Wickeldraht für große dynamoelektrische Maschinen mit Drahttrommeln, die zum Erreichen der beim Wickeln notwendigen Zugspannung des Wickeldrahtes abbremsbar sind, und einer elastisch vorgespannten Pendelschwinge mit Umlenkrolle zur Bildung einer Drahtschlinge als Speicher, gekennzeichnet dadurch, daß die Pendelschwinge (3) durch Übertragungselemente (13a, 13b, 12, 16) mit den Bremsen (17) der Drahttrommeln (1) verbunden ist, wobei zwischen der Pendelschwinge (3) und den Anschlägen (19) an den übertragsungselementen (13a, 13b) Spiel vorhanden ist.

2. Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Spiel größer ist als der Ausschlag der Pendelschwinge (3) während des Betriebes mit Nenndrehzahl.

3- Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Pendelschwinge (3) über ihren Drehpunkt (5) zu einem zweiarmigen Hebel verlängert ist, daß sie eine Feder (8) zwischen einem Pestpunkt (7) am Rahmen und einem über die gesamte Länge eines Spannhebels (9a) an der Pendelschwinge (3) verschiebbaren Gleitstück (9b) besitzt, daß der Winkel (1)) zwischen der Wirkungsrichtung der Feder (8) und dem Spann-

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hebel (9a) im Mittel 56° beträgt, daß beide Hebelarme der Pendelschwinge (3) über je eine Zugstange (13a, 13b) mit Spiel und einstellbaren Federelementen (15) mit den beiden Hebelarmen einer Bremsschwinge (12) verbunden sind und daß die Bremsachwinge (12) in an sich bekannter Weise mit den Bremsen (17) verbunden iet, die mit einer bestimmten, entsprechend Her gev/ünschten Zugspannung im Wickeldraht (O) einstellbaren Ausgangs-Bremskraft beaufschlagt Bind.

4. Einrichtung nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Zugstangen (13a, 13b) Langlöcher enthalten, in denen an den beiden Hebelarmen der Pendelschwinge (3) angebrachte Bolzen gleitend angeordnet sind.

5. Einrichtung nach Punkt 3» gekennzeichnet dadurch, daß die Zugstangen (13a, 13b) auf der Seite der Pendelschwinge (3) in Längsrichtung verschiebbar aufgehängt sind, insbesondere an Blattfedern (14).

6. Einrichtung nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Angriffspunkte der Zugstangen (13a, 13b) an den beiden Hebelarmen der Bremsschwinge (12) in ihrem Abstand zu deren Drehpunkt einstellbar aind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

DD-PS 59260, B 65 h, 59/38

DD-PS 48125, B 25 h, 77/00

SU-PS 561703, B 65 H, 77/00

CH-PS 500123, B 65 H, 49/34

Hierzu 1 Seite Zeichnung