DE102015121023B4

DE102015121023B4 - Wickelvorrichtung und Verfahren zum Gestalten einer Wickelvorrichtung

Info

Publication number: DE102015121023B4
Application number: DE102015121023.1A
Authority: DE
Inventors: Fuminori OHASHI
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2015-12-03
Publication date: 2020-04-02
Anticipated expiration: 2035-12-04
Also published as: KR101731987B1; US20160176669A1; JP2016117551A; CN105720293B; US10017348B2; CN105720293A; DE102015121023A1; KR20160075368A; JP6107803B2

Abstract

Es ist eine Wickelvorrichtung geschaffen worden, die einen Wickelvorgang beschleunigen kann, während eine Wickelqualität sichergestellt wird. Eine Zuführrolle führt ein blattartiges Element zu. Eine Aufnahmerolle nimmt das blattartige Element auf. Jede Rolle führt einen Transport des blattartigen Elementes zwischen der Zuführrolle und der Aufnahmerolle. Eine Summe an Trägheitsmomenten jeder freien Rolle wird so bestimmt, dass eine Spannungsschwankung, die auf das blattartige Element aufgebracht wird, gleich wie oder geringer als 16,7 N/m ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wickelvorrichtung und auf ein Verfahren zum Gestalten einer Wickelvorrichtung.
Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
In dem Fall des Behandelns eines blattartigen (aus einem dünnen Film bestehenden) Metallelementes für ein Batterieelektrodenelement ist eine Wickelvorrichtung verwendet worden, die das behandelte Element wickelt, um das Auftreten eines Wickelversatzes oder Falten zu verhindern.
Eine Elektrodenwickelvorrichtung, die dazu geeignet ist, fehlerhafte Abschnitte an positiven und negativen Platten zu beseitigen, um den Produktionsausstoß zu verbessern, ist vorgeschlagen worden (japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer JP 2012-151064 A ). Wenn sowohl eine Drehung einer positiven Platte als auch eine Drehung einer negativen Platte keinen fehlerhaften Abschnitt haben, erzeugt die Elektrodenwickelvorrichtung einen gewickelten Elektrodenkörper durch Wickeln der positiven Platte, der negativen Platte und einen Separator. Wenn eine Drehung einer positiven Platte oder eine Drehung einer negativen Platte einen fehlerhaften Abschnitt hat, erzeugt die Elektrodenwickelvorrichtung einen gewickelten Elektrodenkörper, nachdem der fehlerhafte Abschnitt durch eine Fehlerabschnittentfernvorrichtung entfernt worden ist. Somit kann der Produktionsausstoß erhöht werden.
Eine Wickelvorrichtung, die die Qualität eines erhaltenen gewickelten Elementes verbessert, indem eine Last auf einen Separator bei der Anfangsstufe des Wickeln reduziert wird, ist ebenfalls vorgeschlagen worden (japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer JP 2013-191411 A ). In dieser Wickelvorrichtung treten der Separator und ein Elektrodenblatt zwischen ein Paar an Spaltrollen und werden zu einer Wickeleinheit geliefert. Eine Spaltrolle aus dem Paar an Spaltrollen wird durch einen Servomotor gesteuert. An der Anfangsstufe des Wickelns werden die Spaltrollen so moment-gesteuert, dass die auf den Separator zwischen einem Wickelkern und den Spaltrollen aufgebrachte Spannung reduziert wird, wodurch die Last auf den Separator reduziert wird.
Die DE 10 2009 056 293 B4 offenbart eine Wickelvorrichtung, die eine Substratbahnrolle als Zuführrolle hat, die eine Substratbahn zu einer Substratbahnrolle als Aufnahmerolle zuführt. Die Substratbahn passiert dabei mehrere Rollen. Die Substratbahn läuft dabei durch einen Druckbereich, bei dem Druckstationen auf der Substratbahn drucken können. Zwischen dem Druckbereich und der Substratbahnrolle sind zumindest eine Umlenkrolle und außerdem eine Hauptantriebsrolle angeordnet. Ferner ist zwischen der Substratbahnrolle und dem Druckbereich eine Spannungsregelvorrichtung angeordnet, die eine erste Antriebsvorrichtung mit einer ersten Antriebsrolle, eine zweite Antriebsvorrichtung mit einer zweiten Antriebsrolle und eine Messeinheit aufweist. Die erste Antriebsvorrichtung und die zweite Antriebsvorrichtung weisen verschiedene Rotationsträgheitsmomente auf.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Jedoch hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass die vorstehend erwähnten Techniken die folgenden Probleme aufweisen. In den Wickelvorrichtungen variiert (schwankt) die Spannung, die auf ein zu wickelndes Element aufgebracht wird, wenn die Aufwickelrate variiert. Eine starke Spannungsschwankung bewirkt eine Verformung einer Aufnahmerolle (Aufwickelrolle), d.h. ein Phänomen, bei dem ein blattartiges Element von der Aufnahmerolle aufschwimmt, ein festes Wickeln, ein Lockerwerden oder dergleichen. Diese Phänomene bewirken das Auftreten eines Wickelversatzes oder das Auftreten von Faltungen, was zu einer Verschlechterung bei der Wickelqualität führt. Daher wird in den vorstehend erwähnten Wickelvorrichtungen eine Schwankung der Wickelrate so festgelegt, dass sie beispielsweise in einer Beschleunigung/Verzögerung von 0,2 G ist, wodurch eine Verschlechterung der Wickelqualität verhindert wird.
Anders ausgedrückt ist in einer allgemeinen Wickelvorrichtung eine Schwankung der Aufnahmerate begrenzt. Demgemäß kann die Aufnahmerate nicht schnell geändert werden, was ein ratenbegrenzender Faktor für den Wickelvorgang ist. Somit ist es schwierig, sowohl ein Verhindern einer Verschlechterung der Wickelqualität als auch eine Beschleunigung des Wickelvorgangs zu erzielen.
Aufgabe der Erfindung ist es, unter Berücksichtigung der vorstehend erläuterten Problematik eine verbesserte Wickelvorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Gestalten einer Wickelvorrichtung zu finden.
Diese Aufgabe ist durch eine Wickelvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Ein Verfahren zum Gestalten einer Wickelvorrichtung ist Gegenstand von Anspruch 5. Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Wickelvorrichtung zu schaffen, die einen Wickelvorgang beschleunigen kann, während eine Wickelqualität sichergestellt ist.
Die vorstehenden und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen anhand der nachstehend dargelegten detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen deutlicher hervor, die lediglich der Veranschaulichung dienen und die vorliegende Erfindung nicht einschränken sollen.
Figurenliste

1 zeigt eine Vorderansicht eines Aufbaus einer Wickelvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
2 zeigt eine Vorderansicht, die schematisch ein Aufbaubeispiel eines Tänzers zeigt.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Aufbaus einer Wickelvorrichtung gemäß Beispiel 1.
4 zeigt eine grafische Darstellung einer Aufnahmerate und einer Spannung bei der Wickelvorrichtung gemäß Beispiel 1.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Aufbaus einer Wickelvorrichtung gemäß Beispiel 2.
6 zeigt eine grafische Darstellung einer Aufnahmerate und einer Spannung in der Wickelvorrichtung gemäß Beispiel 2.
7 zeigt eine grafische Darstellung einer Aufnahmerate und eines Wickelversatzbetrages in einer Wickelvorrichtung gemäß Beispiel 3.
8 zeigt eine grafische Darstellung einer Aufnahmerate und eines Wickelversatzbetrages in einer Wickelvorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Erstes Ausführungsbeispiel
Eine Wickelvorrichtung 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist nachstehend beschrieben. 1 zeigt eine Vorderansicht des Aufbaus der Wickelvorrichtung 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Wickelvorrichtung 100 hat eine Zuführrolle 1, eine Aufnahmerolle (Aufwickelrolle) 2, freie Rollen 3 bis 8 und einen Tänzer 9.
Ein blattartiges Element 10, das ein zu wickelndes Element ist, ist um die Zuführrolle 1 gewickelt. Die Zuführrolle 1 ist um eine Richtung Y als eine Drehachse drehbar. Unter Bezugnahme auf 1 dreht sich die Zuführrolle 1 im Gegenuhrzeigersinn, um dadurch das blattartige Element 10 zuzuführen.
Die Transportrichtung des blattartigen Elementes 10, das in einer Richtung Z-von der Zuführrolle 1 zugeführt wird, wird zu einer Richtung Z+ an der freien Rolle 3 gewendet (gedreht). Danach wird die Transportrichtung des blattartigen Elementes 10 zu einer Richtung X+ durch die freie Rolle 4 geändert. Dann wird die vertikale Richtung der Transportrichtung des blattartigen Elementes 10 von einer Richtung Y+ zu einer Richtung Y- durch die freie Rolle 5 geändert. Des Weiteren wird die vertikale Richtung der Transportrichtung des blattartigen Elementes 10 von der Richtung Y- zu der Richtung Y+ durch die freie Rolle 6 geändert, so dass das blattartige Element den Tänzer 9 erreicht.
Der Tänzer 9 kann das blattartige Element 10 so halten, dass eine konstante Spannung auf das blattartige Element 10 aufgebracht wird, und er kann außerdem das blattartige Element 10 transportieren. 2 zeigt eine schematische Vorderansicht eines Aufbaubeispiels des Tänzers 9. Der Tänzer 9 hat einen Zylinder 91, eine Welle 92 und freie Rollen 93 bis 96.
Die freie Rolle 93 ist in einer derartigen Weise angeordnet, dass die Transportrichtung des blattartigen Elementes 10, das zu dem Tänzer 9 in der Richtung X+ zugeführt worden ist, zu einer Richtung X- gedreht wird. Die Transportrichtung des blattartigen Elementes 10, das die freie Rolle 93 durchlaufen hat (an ihr vorbeigetreten ist), wird zu der Richtung X+ durch die freie Rolle 94 gedreht, die an der Welle 92 angebracht ist. Die Transportrichtung des blattartigen Elementes 10, das die freie Rolle 94 durchlaufen hat, wird zu der Richtung X- durch die freie Rolle 95 gedreht. Die Transportrichtung des blattartigen Elementes 10, das die freie Rolle 95 durchlaufen hat, wird zu der Richtung X+ durch die freie Rolle 96 gedreht, die an der Welle 92 angebracht ist, und dann wird das blattartige Element 10 zu der Aufnahmerolle 2 zugeführt.
Der Zylinder 91 ist eine Antriebsquelle, die so aufgebaut ist, dass sie die Welle 92 entlang der Richtung X antreiben kann. Der Zylinder 91 stellt die Position der Welle 92 in der Richtung X ein, wodurch der Abstand zwischen den freien Rollen 93 und 95 und den freien Rollen 94 und 96 eingestellt wird. Somit kann der Tänzer 9 die auf das blattartige Element 10 aufgebrachte Spannung bei einem konstanten Wert halten.
Die vertikale Richtung der Transportrichtung des blattartigen Elementes 10, das von dem Tänzer 9 zugeführt worden ist, wird von der Richtung Y+ zu der Richtung Y- durch die freie Rolle 7 geändert. Danach wird die vertikale Richtung der Transportrichtung des blattartigen Elementes 10 durch die freie Rolle 8 geändert, und dann erreicht das blattartige Element 10 die Aufnahmerolle 2.
Die Aufnahmerolle 2 ist eine Rolle, die um die Richtung Y als eine Drehachse drehend angetrieben werden kann. Die Aufnahmerolle 2 dreht sich mit einem vorbestimmten Moment, wodurch ermöglicht wird, das blattartige Element 10, das eine Spannung aufweist, aufzunehmen.
Es ist bekannt, dass in Wickelvorrichtungen eine Spannungsvariation (Spannungsschwankung) aufgrund einer Variation bei der Aufnahmerate (Aufwickelrate) die Wickelqualität des blattartigen Elementes beeinflusst. Das Auftreten einer Spannungsvariation bewirkt beispielsweise eine Verformung der Aufnahmerolle, ein Phänomen, bei dem das blattartige Element von der Aufnahmerolle aufschwimmt, ein festes Wickeln oder ein Lockerwerden. Diese Phänomene bewirken einen Wickelversatz oder Falten. Der hierbei verwendete Ausdruck „Wickelversatz“ bezieht sich auf einen Versatz des blattartigen Elementes in der Drehachsenrichtung der Aufnahmerolle.
Daher ist die Wickelvorrichtung 100 so aufgebaut, dass verhindert wird, dass eine Spannungsvariation (Spannungsschwankung) aufgrund einer Variation bei der Aufnahmerate die Wickelqualität des blattartigen Elementes beeinflusst. Genauer gesagt wird das Trägheitsmoment der Rollen wie beispielsweise der freien Rollen, die zwischen der Aufnahmerolle und der Zuführrolle angeordnet sind, auf einen geeigneten Wert festgelegt, wodurch eine Spannungsschwankung bis innerhalb eines Bereiches, bei dem die Wickelqualität des blattartigen Elementes nicht beeinflusst wird, unterdrückt wird.
Um zu verhindern, dass eine Spannungsschwankung aufgrund einer Variation der Aufnahmerate die Wickelqualität des blattartigen Elementes beeinflusst, kann das blattartige Element in einer derartigen Weise gewickelt werden, das eine Schwankung der Spannung zwischen dem Tänzer 9 und der Zuführrolle 1 (nachstehend als „Eingangsseite“ bezeichnet) oder zwischen dem Tänzer 9 und der Aufnahmerolle 2 (nachstehend als „Ausgangsseite“ bezeichnet) gleich wie oder geringer als 16,7 N/m beträgt. Es ist hierbei zu beachten, dass diese Bedingung experimentell erlangt worden ist. Wenn der Tänzer 9 Rollen aufweist, kann die Hälfte der Rollen an der Eingangsseite vorgesehen sein, und die andere Hälfte der Rollen kann an der Ausgangsseite vorgesehen werden. Wenn jedoch der Tänzer 9 eine ungerade Anzahl an Rollen aufweist, besteht kein Bedarf darin, die Hälfte der Rollen an der Eingangsseite vorzusehen und die andere Hälfte der Rollen an der Ausgangsseite vorzusehen. In diesem Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass die Beschleunigung/Verzögerung des Wickelns 1,1 G oder weniger beträgt. Anders ausgedrückt beträgt die Obergrenze der Beschleunigung/Verzögerung des Wickelns 1,1 G.
Eine Spannungsschwankung ΔT wird durch den folgenden Ausdruck (4) wiedergegeben. $Δ T = \frac{\sum_{i = 1}^{N} (\frac{I M_{i} \cdot Δ ω}{r_{i}} + R R_{i})}{W} \leq 16.7$
Hierbei repräsentiert N die Anzahl an Rollen; IM_i repräsentiert ein Trägheitsmoment einer i-ten Rolle (i ist eine ganze Zahl, die 1≤i≤N erfüllt); Δω repräsentiert einen maximalen Wert einer Winkelbeschleunigung der Rolle entsprechend der Beschleunigung/Verzögerung von 1,1 G; r_i repräsentiert den Radius der i-ten Rolle; RR_i repräsentiert den Rollwiderstand der i-ten Rolle; und W repräsentiert die Breite des blattartigen Elementes 10.
Des Weiteren wird, wenn alle Rollen gleich sind, der Ausdruck (4) durch den folgenden Ausdruck (5) ausgedrückt: $Δ T = \frac{N \cdot (\frac{I M \cdot Δ ω}{r} + R R)}{W} \leq 16.7$
In diesem Fall kann das Trägheitsmoment IM jeder Rolle den folgenden Ausdruck (6) erfüllen: $I M \leq \frac{r}{Δ ω} (\frac{16.7 \cdot W}{N} - R R)$
Hierbei repräsentiert r den Radius jeder Rolle, und RR repräsentiert den Rollwiderstand jeder Rolle.
Wenn nun ein Fall berücksichtigt wird, bei dem N=1 gilt; der maximale Wert Δω der Winkelbeschleunigung der Rolle entsprechend der Beschleunigung/Verzögerung von 1,1 G den Wert 718,7 rad/s² hat; der Rollwiderstand RR jeder Rolle 0,0049 N beträgt; der Radius r jeder Rolle 0,015 m beträgt und die Breite W des blattartigen Elementes 10 die Breite 0,12 m hat, wird der Wert des Trägheitsmomentes der Rolle innerhalb des Bereiches festgelegt, der durch den Ausdruck (7) repräsentiert wird, wodurch die Spannungsschwankung ΔT so unterdrückt wird, dass sie gleich wie oder geringer als 16,7 N/m ist. $\begin{array}{l} (\frac{I M \cdot 718.7}{0.015} + 0.0049) \cdot \frac{1}{0.12} \leq 16.7 \\ I M \leq 4.16 \times 10^{- 5} \end{array}$
Demgemäß kann in diesem Fall eine freie Rolle in einer derartigen Weise gestaltet werden, dass das Trägheitsmoment IM der freien Rolle so festgelegt wird, dass es gleich wie oder geringer als 4,16*10^-5 kg*cm² beträgt. Wenn eine Vielzahl an Rollen vorhanden ist, wird die Summe N*IM der Trägheitsmomente der Rollen so festgelegt, dass sie gleich wie oder geringer als 4,16*10^-5 kg*m² ist, wodurch ermöglicht wird, die Spannungsschwankung ΔT so zu unterdrücken, dass sie gleich wie oder geringer als 16,7 N/m ist.
In dem Fall der Gestaltung der Wickelvorrichtung werden die Orte der Zuführrolle 1 und der Aufnahmerolle 2 bestimmt. Des Weiteren werden in dem Fall des Bestimmens der Orte der freien Rollen zwischen der Zuführrolle 1 und der Aufnahmerolle 2 die freien Rollen so gewählt, dass der vorstehend erwähnte Ausdruck (4) erfüllt wird (d.h. die Spezifikationen der freien Rollen werden bestimmt), wodurch ermöglicht wird, die Spannungsschwankung ΔT in der Wickelvorrichtung so zu senken, dass sie gleich wie oder geringer als 16,7 N/m ist.
Nachstehend sind Beispiele beschrieben.
Beispiel 1
In diesem Beispiel wird angenommen, dass die Anzahl der freien Rollen, die zwischen dem Tänzer und der Aufnahmerolle vorgesehen sind, acht beträgt und der Zunahmebetrag bei der Spannung pro freie Rolle, wenn die Aufnahmerate schwankt, 3,09 N/m beträgt.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Aufbaus einer Wickelvorrichtung gemäß Beispiel 1. Der Tänzer 20 umfasst vier Rollen. Was die vier Rollen, die im Tänzer 20 umfasst sind, anbelangt, so sind freie Rollen 21 und 22, die in der Nähe der Aufnahmerolle angeordnet sind, an der Ausgangsseite vorgesehen. Demgemäß ist die Aufmerksamkeit in Beispiel 1 auf acht Rollen gerichtet, d.h. die freien Rollen 21 und 22 und freie Rollen 31 bis 36. Wie dies in 3 gezeigt ist, wurde eine Spannung, die auf das blattartige Element 10 aufgebracht wird, an einer Position gemessen, die durch TP gezeigt ist.
4 zeigt eine grafische Darstellung einer Aufnahmerate V und einer Spannung T in der Wickelvorrichtung gemäß Beispiel 1. In diesem Fall betrug die berechnete Schwankung der Spannung T 25,1 N/m, und die Spannungsschwankung, die in dem Aufbau von Beispiel 1 tatsächlich gemessen wurde, betrug 25,4 N/m.
Somit wird verständlich, dass die berechnete Spannungsschwankung mit der Ist-Spannungsschwankung übereinstimmt.
Beispiel 2
In diesem Beispiel wird angenommen, dass die Anzahl an freien Rollen, die zwischen dem Tänzer und der Aufnahmerolle vorgesehen sind, vier beträgt und der Betrag der Zunahme der Spannung pro freier Rolle, wenn die Aufnahmerate schwankt, 3,09 N/m beträgt, wobei es sich hierbei um den gleichen Wert wie der Zunahmebetrag in der Spannung pro freie Rolle wie in 1 handelt. 5 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Wickelvorrichtung gemäß Beispiel 2. Was die vier Rollen, die im Tänzer 20 umfasst sind, anbelangt, so sind freie Rollen 21 und 22, die in der Nähe der Aufnahmerolle angeordnet sind, an der Ausgangsseite vorgesehen. Demgemäß wird in Beispiel 2 die Aufmerksamkeit auf vier Rollen fokussiert, d.h. die freien Rollen 21 und 22 und die freien Rollen 31 und 36. Wie dies in 5 gezeigt ist, wurde eine Spannung, die auf das blattartige Element 10 aufgebracht wurde, an der anhand TP gezeigten Position gemessen.
6 zeigt eine grafische Darstellung der Aufnahmerate V und der Spannung T in der Wickelvorrichtung gemäß Beispiel 2. In diesem Fall betrug die berechnete Schwankung der Spannung 12,5 N/m, und die Spannungsschwankung, die in dem Aufbau von Beispiel 2 tatsächlich gemessen wurde, betrug 12,6 N/m. Somit wird verständlich, dass die berechnete Spannungsschwankung mit der tatsächlichen Spannungsschwankung übereinstimmt.
Beispiel 3
In diesem Beispiel wird angenommen, dass die Anzahl an freien Rollen, die zwischen dem Tänzer und der Aufnahmerolle vorgesehen sind, fünf beträgt, und die Summe der Trägheitsmomente der freien Rollen 6,3*10^-5 kg*m² beträgt.
7 zeigt eine grafische Darstellung der Aufnahmerate V und eines Wickelversatzbetrages S in einer Wickelvorrichtung gemäß Beispiel 3. Es ist hierbei zu beachten, dass der Radius und dergleichen der Rollen wie vorstehend beschrieben so bestimmt sind, dass eine Schwankung in der Spannung pro Rolle auf einen Wert festgelegt ist, der gleich wie oder geringer als 16,7 N/m ist. In diesem Fall war der Wickelversatzbetrag S gleich wie oder geringer als ±0,1 mm, und daher war der Wickelversatz innerhalb der Spezifikationen (±0,3 mm zwischen einem maximalen Wert und einem minimalen Wert, wie in 7 gezeigt) ausreichend unterdrückt.
Vergleichsbeispiel zu Beispiel 3
Nachstehend ist ein Vergleichsbeispiel zu Beispiel 3 beschrieben, bei dem 15 freie Rollen zwischen dem Tänzer und der Aufnahmerolle vorgesehen sind. 8 zeigt eine grafische Darstellung der Aufnahmerate V und des Wickelversatzbetrages S in einer Wickelvorrichtung gemäß diesem Vergleichsbeispiel. Wenn das Trägheitsmoment pro freie Rolle das gleiche wie in Beispiel 3 ist, beträgt die Summe der Trägheitsmomente der freien Rollen 19,0*10^-5 kg*m². In diesem Fall wurde bestätigt, dass der Wickelversatzbetrag S die Größe 0,8 mm hatte, was außerhalb der Spezifikationen (±0,3 mm zwischen Maximum und Minimum) wie in 8 gezeigt war.
In diesem Ausführungsbeispiel ist es, um das Trägheitsmoment jeder Rolle zu reduzieren, erwünscht, jede Rolle mit einem Material in geringem Gewicht (geringer Dichte) und mit einer hohen mechanischen Festigkeit auszubilden. Beispielsweise ist es erwünscht, dass jede Rolle unter Verwendung von kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFRP) oder dergleichen ausgebildet wird.
Andere Ausführungsbeispiele
Es ist hierbei zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend dargelegten Ausführungsbeispiele beschränkt ist und nach Bedarf ohne Abweichen vom Umfang der Erfindung abgewandelt werden kann. Die Anzahl an freien Rollen in den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen ist lediglich ein Beispiel. Die Anzahl an freien Rollen kann nach Bedarf geändert werden, solange zumindest eine freie Rolle vorgesehen ist und eine Spannungsschwankung, wenn die Aufnahmerate variiert, so unterdrückt werden kann, dass sie gleich wie oder geringer als 16,7 N/m ist. Der Radius und das Material der vorstehend beschriebenen freien Rollen sind lediglich beispielartig angegeben. Der Radius und das Material der freien Rollen können nach Bedarf geändert werden, solange eine Spannungsschwankung, wenn die Aufnahmerate schwankt, so unterdrückt werden kann, dass sie gleich wie oder geringer als 2 N ist.
Der Aufbau mit dem in den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen beschriebenen Tänzer ist lediglich in beispielartiger Weise dargelegt. Beispielsweise kann die Wickelvorrichtung so aufgebaut sind, dass kein Tänzer zwischen der Zuführrolle und der Aufnahmerolle vorgesehen ist und das Trägheitsmoment von einer oder mehreren freien Rollen zwischen der Zuführrolle und der Aufnahmerolle den Ausdruck (4) erfüllt.
Aus der vorstehend dargelegten Erfindung ist offensichtlich, dass die Ausführungsbeispiele der Erfindung in vielen Weisen variiert werden können. Derartige Variationen bilden keine Abweichung vom Umfang der Erfindung, und sämtliche derartigen Abwandlungen, die für einen Fachmann offensichtlich sind, fallen in den Umfang der Ansprüche.
Die Wickelvorrichtung kann einen Wickelvorgang beschleunigen, während eine gute Wickelqualität sichergestellt wird. Die Zuführrolle führt ein blattartiges Element zu. Die Aufnahmerolle nimmt das blattartige Element auf. Jede Rolle führt einen Transport des blattartigen Elementes zwischen der Zuführrolle und der Aufnahmerolle. Eine Summe an Trägheitsmomenten jeder freien Rolle wird so bestimmt, dass eine Spannungsschwankung, die auf das blattartige Element aufgebracht wird, gleich wie oder geringer als 16,7 N/m ist.

Claims

Wickelvorrichtung (100) mit: einer Zuführrolle (1), die ein zu wickelndes Element (10) zuführt; einer Aufnahmerolle (2), die das zu wickelnde Element (10) aufnimmt; und mehreren Rollen (3, 4, 5, 6, 7, 8), die den Transport des zu wickelnden Elementes (10) zwischen der Zuführrolle (1) und der Aufnahmerolle (2) führen, wobei ein Trägheitsmoment der mehreren Rollen (3, 4, 5, 6, 7, 8) den folgenden Ausdruck (1) so erfüllt, dass eine Schwankung ΔT bei der Spannung, die auf das zu wickelnde Element (10) aufgebracht wird, wenn eine Aufnahmerate des zu wickelnden Elementes (10) schwankt, gleich wie oder geringer als 16,7 N/m ist, $Δ T = \frac{\sum_{i = 1}^{N} (\frac{I M_{i} \cdot Δ ω}{r_{i}} + R R_{i})}{W} \leq 16.7$
wobei N die Anzahl der mehreren Rollen wiedergibt; Δω einen maximalen Wert einer Winkelbeschleunigung der mehreren Rollen (3, 4, 5, 6, 7, 8) angibt; IM_i ein Trägheitsmoment einer i-ten Rolle (i ist eine ganzzahlige Zahl, die 1≤i≤N erfüllt) der mehreren Rollen (3, 4, 5, 6, 7, 8) wiedergibt; r_i einen Radius der i-ten Rolle der mehreren Rollen (3, 4, 5, 6, 7, 8) wiedergibt; RR_i einen Rollwiderstand der i-ten Rolle der mehreren Rollen (3, 4, 5, 6, 7, 8) wiedergibt; und W eine Breite des zu wickelnden Elementes (10) wiedergibt, wobei die mehreren Rollen (3, 4, 5, 6, 7, 8) das gleiche Trägheitsmoment, den gleichen Radius und den gleichen Rollwiderstand haben.
Wickelvorrichtung gemäß Anspruch 1, die des Weiteren einen Tänzer (9) aufweist, der eine Spannung des zu wickelnden Elementes (10) zwischen der Zuführrolle (1) und der Aufnahmerolle (2) einstellt, wobei das Trägheitsmoment zumindest einer der mehreren Rollen (3, 4, 5, 6), die zwischen dem Tänzer (9) und der Zuführrolle (1) vorgesehen sind, den Ausdruck (1) erfüllt, und das Trägheitsmoment zumindest einer der mehreren Rollen (7, 8), die zwischen dem Tänzer (9) und der Aufnahmerolle (2) vorgesehen sind, den Ausdruck (1) erfüllt.
Wickelvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein Trägheitsmoment IM der mehreren Rollen (3, 4, 5, 6, 7, 8) den folgenden Ausdruck (2) erfüllt: $I M \leq \frac{r}{Δ ω} (\frac{16.7 \cdot W}{N} - R R)$
wobei r einen Radius der mehreren Rollen (3, 4, 5, 6, 7, 8) wiedergibt, und RR einen Rollwiderstand der mehreren Rollen (3, 4, 5, 6, 7, 8) wiedergibt.
Wickelvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei, wenn der maximale Wert Δω der Beschleunigung/Verzögerung des Wickelns 718,7 rad/s² beträgt; der Rollwiderstand RR der Rolle 0,0049 N beträgt; der Radius r der Rolle 0,015 m beträgt; und die Breite W des zu wickelnden Elementes (10) 0,12 m beträgt, eine Summe N*IM an Trägheitsmomenten der mehreren Rollen (3, 4, 5, 6, 7, 8) gleich wie oder geringer als 4,16*10^-5 kg*m² ist.
Verfahren zum Gestalten einer Wickelvorrichtung mit den folgenden Schritten: Anordnen einer Zuführrolle (1), die ein zu wickelndes Element (10) zuführt; Anordnen einer Aufnahmerolle (2), die das zu wickelnde Element (10) aufnimmt; Anordnen von mehreren Rollen (3, 4, 5, 6, 7, 8), die einen Transport des zu wickelnden Elementes zwischen der Zuführrolle (1) und der Aufnahmerolle (2) führen; und Auswählen der mehreren Rollen (3, 4, 5, 6, 7, 8) derart, dass eine Schwankung ΔT in einer Spannung, die auf das zu wickelnde Element (10) aufgebracht wird, wenn eine Aufnahmerate des zu wickelnden Elementes (10) variiert, gleich wie oder geringer als 16,7 N/m ist und ein Trägheitsmoment der mehreren Rollen (3, 4, 5, 6, 7, 8) den folgenden Ausdruck (3) erfüllt: $Δ T = \frac{\sum_{i = 1}^{N} (\frac{I M_{i} \cdot Δ ω}{r_{i}} + R R_{i})}{W} \leq 16.7$
wobei N die Anzahl der mehreren Rollen (3, 4, 5, 6, 7, 8) wiedergibt; Δω einen maximalen Wert einer Winkelbeschleunigung der mehreren Rollen (3, 4, 5, 6, 7, 8) wiedergibt; IM_i ein Trägheitsmoment einer i-ten Rolle (i ist eine ganzzahlige Zahl, die 1≤i≤N erfüllt) der mehreren Rollen (3, 4, 5, 6, 7, 8) wiedergibt; r_i einen Radius der i-ten Rolle der mehreren Rollen (3, 4, 5, 6, 7, 8) wiedergibt; RR_i einen Rollwiderstand der i-ten Rolle der mehreren Rollen (3, 4, 5, 6, 7, 8) wiedergibt; und W eine Breite des zu wickelnden Elementes (10) wiedergibt, wobei die mehreren Rollen (3, 4, 5, 6, 7, 8) das gleiche Trägheitsmoment, den gleichen Radius und den gleichen Rollwiderstand haben.