DE1165753B

DE1165753B - Method for winding capacitors and device for its implementation

Info

Publication number: DE1165753B
Application number: DES59325A
Authority: DE
Inventors: Franz Trost; Dipl-Phys Viktor Degenhart; Dipl-Phys Peter Woehr; Dr Werner Kraegeloh
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1958-08-07
Filing date: 1958-08-07
Publication date: 1964-03-19

Description

Verfahren zum Wickeln von Kondensatoren und Vorrichtung zu seiner Durchführung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wickeln von Kondensatoren vorgegebener Kapazität mit besonders geringer Streuung der Kapazitätswerte, bei dem der Wickelvorgang abhängig von der Windungszahl und einer weiteren Wickelkenngröße gesteuert wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Das erfindungsgemäße Verfahren hat sowohl Bedeutung für die unter dem Namen MP-Kondensatoren bekannten Wickelkondensatoren als auch für die mit Metallfolien hergestellten Kondensatortypen.Method of winding capacitors and device for its Implementation The invention relates to a method for winding capacitors given capacity with a particularly low spread of the capacity values that the winding process depends on the number of turns and another winding parameter is controlled, as well as a device for performing this method. The inventive The process is important for those known under the name of MP capacitors Wound capacitors as well as for the capacitor types made with metal foils.

Die zur Herstellung von Wickelkondensatoren verwendeten Wickelmaschinen sind üblicherweise sowohl mit Windungszählern als auch mit Bandlängenmessern ausgerüstet. Üblicherweise wird beim Wickeln von Kondensatoren primär von einer Angabe der Bandlänge ausgegangen; die Wicklerin kann dann auf der Wickelmaschine selbst feststellen, welche Windungszahl sich aus dieser Bandlänge ergibt, und ihre Wickelmaschine für die Herstellung der weiteren Kondensatoren auf die Windungszahl einstellen.The winding machines used to manufacture wound capacitors are usually equipped with both coil counters and tape length meters. Usually, when winding capacitors, an indication of the tape length is primarily used went out; the winder can then determine for herself on the winding machine which number of turns results from this tape length, and your winding machine for Set the manufacture of the other capacitors to the number of turns.

Für die Kapazität eines Wickelkondensators ist bekanntlich die Dicke des Dielektrikums von entscheidender Bedeutung, und zwar steigt bei gleichbleibender Folienlänge die Kapazität mit abnehmender Dielektrikumsdicke an, mit zunehmender Dielektrikumsdicke nimmt sie ab. Hieraus ergibt sich für die Praxis die Schwierigkeit, Kondensatoren von genau vorgegebenem Kapazitätswert herzustellen, da innerhalb der einzelnen Rollen im allgemeinen mit einer Streuung der Dielektrikumsdicke von jE 6 °/o zu rechnen ist. Hinzu kommt, daß auch der schwankende Zug der Wickelmaschine auf die Dielektrikumsdicke von Einfluß ist, was eine weitere Fehlerquelle darstellt.It is well known that the capacity of a wound capacitor is the thickness of the dielectric is crucial, and that increases while remaining the same Foil length increases the capacitance with decreasing dielectric thickness, with increasing Dielectric thickness it decreases. In practice, this results in the difficulty Produce capacitors of precisely specified capacitance value, since within the individual roles in general with a variation of the dielectric thickness of jE 6 ° / o is to be expected. In addition, there is also the fluctuating train of the winding machine has an influence on the dielectric thickness, which is a further source of error.

Um in der Praxis, z. B. bei der Herstellung von Papierkondensatoren, die stets vorhandene Dickenstreuung des Papiers zu berücksichtigen, wurden bei dem bisher üblichen Verfahren an einer langen Papierbahn von etwa 3000 m einige stichprobenmäßige Dickenmessungen vorgenommen und hieraus ein Mittelwert gebildet. Aus dieser mittleren Papierdicke wurde dann für die gewünschte Kapazität und die gegebene Wickeltype die zugehörige Folienlänge auf rechnerischem Weg ermittelt. Beim Wickeln des Kondensators wurde die Folienlänge an einem besonderen Meterzähler überwacht und der Wickelvorgang bei der berechneten Folienlänge abgebrochen. Wegen der verhältnismäßig geringen Anzahl von Dickenmessungen war jedoch auf diese Weise kein Aufschluß über die wahre mittlere Papierdicke zu erhalten, so daß der außerhalb der zugelassenen Kapazitätstoleranz von etwa ±100/, liegende Ausschuß im allgemeinen relativ hoch ausfiel. Die Durchführung einer größeren Anzahl von Dickenmessungen ist jedoch andererseits wegen des damit verbundenen Zeitaufwands in der Praxis nicht tragbar.To be used in practice, e.g. B. in the manufacture of paper capacitors, to take into account the always existing thickness variation of the paper, were in the Previously common methods on a long paper web of around 3000 m, some randomly Thickness measurements were made and a mean value was formed from this. From this middle one Paper thickness was then determined for the required capacity and the given winding type the associated film length is calculated by calculation. When winding the capacitor the film length was monitored on a special meter counter and the winding process canceled at the calculated film length. Because of the relatively low However, the number of thickness measurements in this way was not indicative of the true one To get medium paper thickness, so that the outside of the permitted capacity tolerance of about ± 100 /, lying scrap was generally relatively high. The implementation however, a greater number of thickness measurements is, on the other hand, due to this associated time expenditure is not acceptable in practice.

Es wurde auch schon die Möglichkeit erwogen, während des Wickelvorgangs eine direkte Kapazitätsmessung am Kondensatorwickel durchzuführen, was an sich am sichersten die Garantie bieten würde, eine bestimmte Kapazität zu realisieren. Dieser Weg hat sich jedoch bei einlagigen MP-Kondensatoren als nicht gangbar erwiesen, weil unvermeidliche leitende Einschlüsse im Dielektrikum die Belegungen im Wickel kurzschließen. Außerdem ist dieses Verfahren mit relativ großen meßtechnischen Schwierigkeiten, insbesondere bei der Herstellung großer Kapazitätswerte, verbunden.The possibility has also been considered during the wrapping process to carry out a direct capacitance measurement on the capacitor winding, which is actually the safest would offer the guarantee of realizing a certain capacity. This However, this has not proven to be feasible for single-layer MP capacitors, because inevitable conductive inclusions in the dielectric, the coatings in the winding short circuit. In addition, this method is relatively difficult to measure, especially when producing large capacitance values.

Es ist ferner bekannt, um bei der Herstellung von Scheibenwickelkondensatoren die vorgegebene Kapazität genau einhalten zu können, die Dicke der Papierzwischenlage in der Gesamtheit sowie den Wickelzug genau zu halten und zu deren Kontrolle auf der Wickelmaschine eine Wickeldurchmessermeßvorrichtung anzuordnen, die bei Erreichen eines bestimmten einstellbaren Durchmessers eine Signalanlage betätigt. Wird der vorgegebene Durchmesser zusammen mit einer vorgegebenen Windungszahl erreicht, so kann man daraus schließen, daß die vorgegebene Kapazität hinreichend genau eingehalten worden ist. Fehlt die Übereinstimmung, so kann durch Änderung des Wickelzugs bei der Herstellung der folgenden Wickel die Genauigkeit verbessert werden. Hingegen ist es nach, diesem bekannten Verfahren nicht möglich, einen Wickelkondensator »auf Wert« zu wickeln, d. h. den Wickelvorgang dann abzubrechen, wenn die gewünschte Kapazität erreicht ist. Allein hierdurch läßt sich aber eine ausreichende genaue Übereinstimmung mit der Sollkapazität erreichen.It is also known to be used in the manufacture of disc wound capacitors to be able to adhere to the specified capacity exactly, the thickness of the paper intermediate layer in the entirety as well as the winding tension exactly and to control them the winding machine to arrange a winding diameter measuring device, which when reached a certain adjustable diameter actuates a signal system. Will the reached predetermined diameter together with a predetermined number of turns, so one can conclude from this that the specified capacity has been adhered to with sufficient accuracy has been. If there is no match, changing the winding tension at the accuracy of the manufacture of the following coils can be improved. On the other hand it is not possible to use a wound capacitor according to this known method Value «to wind, d. H. the wrapping process then cancel if the desired capacity has been reached. In this way alone, however, a sufficient Achieve exact correspondence with the target capacity.

Die Erfindung zielt darauf ab, den Einfluß der ungleichmäßigen Dielektrikumsdicke auf die Kapazitätswerte bei Wickelkondensatoren herabzumindern und gegebenenfalls ganz auszuschalten und schlägt vor, daß erfindungsgemäß beim Wickeln sowohl die Windungszahl Z als auch die Folienlänge L des Wickels fortlaufend überwacht werden und daß der Wickelvorgang beendet wird, sobald ein solches Wertepaar für Folienlänge und Windungszahl erreicht ist, für welches die zwischen Kapazität C, Folienlänge L und Windungszahl Z bestehende funktionelle Beziehung F(L,Z,C,d) = 0, C = const, d = const des betreffenden Wickeltyps (Sollwertfunktion) bei der gewünschten Kapazität identisch oder zumindest annähernd erfüllt ist, wobei die Sollwertfunktion in erster Näherung durch den Ausdruck beschrieben wird, in dem d den inneren Durchmesser des Wickelkörpers, ü die kapazitiv wirksame Folienbreite (Überdeckung), Er die relative Dielektrizitätskonstante und e" die absolute Dielektrizitätskonstante bedeutet. Im Gegensatz zu dem älteren Verfahren, bei dem lediglich die Folienlänge gemessen wurde, werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl Folienlänge als auch Windungszahl beim Wickelvorgang beobachtet. Die Bestimmung der Dielektrikumsdicke wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr, wie bisher, außerhalb des Wickels, beispielsweise mittels Foliendickenmeßgerät, vorgenommen; vielmehr wird eine Dicke in die Rechnung eingesetzt, die sich aus Folienlänge und Windungszahl errechnet. Es wird also die mathematische Beziehung zwischen Dielektrikumsdicke einerseits und Folienlänge, Windungszahl und Innendurchmesser des Wickelkörpers andererseits ausgenutzt, wie im folgenden noch näher ausgeführt wird.The aim of the invention is to reduce the influence of the uneven dielectric thickness on the capacitance values in wound capacitors and, if necessary, to eliminate it completely, and proposes that, according to the invention, both the number of turns Z and the length of the film L of the winding are continuously monitored during winding and that the winding process is ended, as soon as such a value pair for film length and number of turns is reached, for which the functional relationship between capacitance C, film length L and number of turns Z F (L, Z, C, d) = 0, C = const, d = const of the relevant winding type ( Setpoint function) is identical or at least approximately fulfilled for the desired capacity, the setpoint function being a first approximation by the expression is described in which d is the inner diameter of the winding body, ü the capacitively effective film width (coverage), Er the relative dielectric constant and e "means the absolute dielectric constant. In contrast to the older method in which only the film length was measured, according to In the method according to the invention, the dielectric thickness is no longer determined outside of the roll, for example by means of a film thickness measuring device, in the method according to the invention; The mathematical relationship between dielectric thickness on the one hand and foil length, number of turns and inner diameter of the winding body on the other hand is used, as will be explained in more detail below.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren konnte die Streuung der Kapazitätswerte bei der Serienfertigung erheblich verringert werden, was zur Folge hatte, daß der Kapazitätsausschuß auf praktisch 0 % zurückging. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Wickelverfahrens ergibt sich aus der Tatsache, daß sich laufende Kontrollen von Dielektrikumsdicke und Wickelzug bei Anwendung des neuen Verfahrens erübrigen und in Zukunft auf den bisher notwendigen Arbeitsgang der Stückprüfung der Kondensatoren vor ihrem Einbau in das Kondensatorgehäuse verzichtet werden kann.With the method according to the invention, it was possible to considerably reduce the spread of the capacity values in series production, with the result that the capacity scrap fell to practically 0 % . Another advantage of the winding method according to the invention arises from the fact that ongoing checks of the dielectric thickness and winding tension are unnecessary when using the new method and the previously necessary routine test of the capacitors before they are installed in the capacitor housing can be dispensed with.

Der Erfindungsgedanke sei an Hand der folgenden Betrachtungen dem Verständnis nähergebracht.The idea of the invention is based on the following considerations Understanding brought closer.

In F i g. 1 sind mit 1, 2 und 3 drei Kurven bezeichnet, welche für drei verschiedene Dielektrikumsdicken a1, a2 und a, den funktionellen Zusammenhang zwischen Folienlänge L und Windungszahl Z eines Wickels in graphischer Form wiedergeben (Wickelkurve). Diese funktionelle Beziehung, die aus rein geometrischen Zusammenhängen resultiert, lautet für konstante Dielektrikumsdicke a und konstanten Innendurchmesser d des Wickelkörpers in allgemeinster Form f (L, Z, a, d) = 0, a = const, (1) d = const, wobei f ein Funktionssymbol bedeutet. Diese Funktion läßt sich leicht in expliziter Form darstellen, wenn man sich hilfsweise für die analytische Behandlung die Z Doppelspiralen des Wickels durch einen Mehrzylinderkondensator mit 2 Z ineinandergeschachtelten Zylinders ersetzt denkt. Mit dieser vereinfachenden Annahme erhält man für Gleichung (1) in erster Näherung die Beziehung: Für verschiedene konstante Dielektrikumsdicken a ergibt sich somit eine Schar auf den Koordinatenursprung gerichteter Kurven, wobei a als Kurvenparameter auftritt, wie es in F i g. 1 für drei verschiedene a-Werte dargestellt ist. Wenn andererseits die Dielektrikumsdicke a nicht konstant ist, sondern beispielsweise Mischen einem Minimalwert a1 und einem Maximalwert a3 schwankt, so läßt sich Gleichung (1) bzw. (2) auch als Definitionsgleichung für eine mittlere Dielektrikumsdicke auffassen.In Fig. 1, 1, 2 and 3 denote three curves which, for three different dielectric thicknesses a1, a2 and a, show the functional relationship between the film length L and the number of turns Z of a winding in graphic form (winding curve). This functional relationship, which results from purely geometric relationships, reads for constant dielectric thickness a and constant inner diameter d of the winding body in the most general form f (L, Z, a, d) = 0, a = const, (1) d = const, where f means a function symbol. This function can easily be represented in explicit form if, as an alternative to the analytical treatment, one imagines the Z double spirals of the coil to be replaced by a multi-cylinder capacitor with 2 Z nested cylinders. With this simplifying assumption, one obtains the relationship for equation (1) as a first approximation: For various constant dielectric thicknesses a, this results in a family of curves directed towards the coordinate origin, with a occurring as a curve parameter, as shown in FIG. 1 is shown for three different a-values. If, on the other hand, the dielectric thickness a is not constant, but fluctuates, for example by mixing a minimum value a1 and a maximum value a3, equation (1) or (2) can also be interpreted as a definition equation for an average dielectric thickness.

Bei diesen Betrachtungen ist die Frage nach der Größe der Kapazität des Kondensatorwickels noch nicht berücksichtigt worden. Man überlegt sich leicht, daß entlang den Kurven 1, 2 und 3 jeder Kurvenpunkt einem anderen Kapazitätswert entspricht.In these considerations, the question of the size of the capacitance of the capacitor winding has not yet been taken into account. It is easy to imagine that along curves 1, 2 and 3 each point on the curve corresponds to a different capacitance value.

Verbindet man die Punkte konstanter Kapazität auf den einzelnen Kurven miteinander, so erhält man eine zweite Kurvenschar, welche den Zusammenhang zwischen Folienlänge L und Windungszahl Z bei konstanter Kapazität wiedergibt (Sollwertkurve). Eine Kurve dieser Schar, die beispielsweise dem Kapazitätswert C = Cl entspricht, ist in F i g. 1 mit dem Bezugszeichen 4 versehen. Die Gleichung dieser Kurven konstanter Kapazität lautet in allgemeinster Form F (L, Z, C, d) = 0, C = const, (3) d = const, wobei mit F ein anderes Funktionssymbol bezeichnet sei, während die übrigen Symbole die frühere Bedeutung besitzen. Die mathematische Behandlung führt, wieder unter der oben gemachten, vereinfachenden Annahme, auf den Ausdruck der entsprechend Gleichung (3) den Zusammenhang zwischen Z, L und C in expliziter Form wiedergibt. Hierin bedeutete, die relative Dielektrizitätskonstante, so die absolute Dielektrizitätskonstante und ü die kapazitiv wirksame Folienbreite (Überdeckung). Man erhält diesen Ausdruck, wenn die durch Gleichung (2) definierte mittlere Dielektrikumsdicke in die bekannte Kapazitätsformel eingesetzt wird. Wie man erkennt, geht die Dielektrikumsdicke a in die Beziehung (4) nicht mehr ein. Statt dessen ist jetzt die Kapazität C als neuer Bestimmungsparameter in der Formel enthalten.If the points of constant capacity on the individual curves are connected with one another, a second set of curves is obtained, which shows the relationship between film length L and number of turns Z at constant capacity (setpoint curve). A curve of this family, which corresponds, for example, to the capacitance value C = Cl, is shown in FIG. 1 is provided with the reference number 4 . The equation of these curves of constant capacity is in the most general form F (L, Z, C, d) = 0, C = const, (3) d = const, where F is another function symbol, while the other symbols have the previous meaning own. The mathematical treatment leads, again under the simplifying assumption made above, to the expression which according to equation (3) reproduces the relationship between Z, L and C in explicit form. In this context, the relative dielectric constant means the absolute dielectric constant and ü the capacitively effective film width (covering). This expression is obtained when the mean dielectric thickness defined by equation (2) is converted into the known capacitance formula is used. As can be seen, the dielectric thickness a is no longer included in relation (4). Instead, the capacity C is now included in the formula as a new determination parameter.

Soll nun beim Wickeln des Kondensators eine bestimmte Kapazität, beispielsweise der Kapazitätswert C = Cl, hergestellt werden, so läßt sich dies bei verschiedenen Dielektrikumsdicken erreichen, wenn man sich in F i g. 1 längs der Kurve 4 bewegt. In jedem Punkt dieser Kurve wird nämlich die gewünschte Kapazität durch ein anderes Wertepaar L, Z realisiert. Für die konstante Dielektrikumsstärke a2 würde man das gewünschte L, Z-Wertepaar beispielsweise in Punkt 5 erhalten. Für die Papierstärken a1 und a, entsprechend in den Kurvenpunkten 6 und 7. Der gesuchte Kurvenpunkt ergibt sich also, konstante Dielektrikumsdicke vorausgesetzt, im Einzelfall jeweils als Schnittpunkt einer Kurve der ersten Schar, für a = const (z. B. der Kurve 2), mit einer Kurve der zweiten Schar, für C = const (z. B. der Kurve 4). Nimmt man nun an, daß die Dielektrikumsdicke a nicht konstant ist, sondern zwischen dem Minimalwert a, und dem Maximalwert a3 schwankt, so wird man sich beim Wickeln längs eines unregelmäßigen Kurvenzuges 8 (Wickelkurve) bewegen, welcher zwischen den Kurven 1 und 3 verläuft. Entsprechend den Überlegungen bei konstanter Papierdicke werden auch in diesem Fall die gesuchten Werte für L und Z, die mit Lx und Z, bezeichnet seien, dem Schnittpunkt der Sollwertkurve 4 mit der Wickelkurve 8 entsprechen. Dieser Punkt, der irgendwo auf der Kurve zwischen den Punkten 6 und 7 liegen muß, ist in F i g. 1 mit 9 bezeichnet. Die Aufgabe besteht nun in der Praxis darin, den unbekannten Punkt 9 bzw. die ihm entsprechenden Werte Lx und Zx aufzusuchen. Hierfür bestehen gemäß der Erfindung verschiedene Lösungswege.If a certain capacitance, for example the capacitance value C = Cl, is to be produced when the capacitor is wound, this can be achieved with different dielectric thicknesses if one looks at FIG. 1 moved along curve 4. This is because the desired capacitance is realized by a different pair of values L, Z at each point of this curve. For the constant dielectric thickness a2, the desired L, Z value pair would be obtained in point 5, for example. For paper thicknesses a1 and a, correspondingly in curve points 6 and 7. The curve point you are looking for results, assuming constant dielectric thickness, in each individual case as the intersection of a curve of the first set, for a = const (e.g. curve 2) , with a curve of the second family, for C = const (e.g. curve 4). If one now assumes that the dielectric thickness a is not constant, but fluctuates between the minimum value a and the maximum value a3, one will move along an irregular curve 8 (winding curve) which runs between curves 1 and 3 when winding. In accordance with the considerations for a constant paper thickness, in this case too the sought values for L and Z, which are denoted by Lx and Z, correspond to the point of intersection of the setpoint curve 4 with the winding curve 8. This point, which must be somewhere on the curve between points 6 and 7, is shown in FIG. 1 denoted by 9. In practice, the task now consists in finding the unknown point 9 or the values Lx and Zx corresponding to it. According to the invention, there are various possible solutions for this.

Der einfachste Weg liegt in der Anfertigung einer Tabelle, in welcher für verschiedene Werte der Kapazität C und des inneren Wickeldurchmessers d jeweils in feiner Abstufung eine Anzahl von L, Z-Wertepaaren aufgeführt sind, die an Hand der Beziehungen (1) bzw. (2) errechnet wurden (Sollwerte). Dabei sind die Wertepaare beispielsweise so abgestuft, daß sie einem jeweiligen Dickenunterschied des Dielektrikums von etwa 0,2 #tm entsprechen. Für jede Bauvorschrift entspricht das niedrigste tabellierte Wertepaar derjenigen Dielektrikumsdicke, die gerade noch bezüglich der Spannungsfestigkeit zugelassen wird. Die dem höchsten tabellierten Wertepaar entsprechende größte Dielektrikumsdicke ist durch den zur Verfügung stehenden Einbauraum gegeben. Indem nun beim Wickelvorgang sowohl Folienlänge als auch Windungszahl laufend beobachtet werden, wird zunächst bis zur niedrigsten in der Tabelle angegebenen Windungszahl Z gewickelt und die entsprechende Folienlänge am Meterzähler der Wickelmaschine mit der errechneten verglichen. Stimmt die am Meterzähler abgelesene und die errechnete Folienlänge nicht überein, so wird bis zur nächsthöheren Windungszahl weitergewickelt usw., bis schließlich die errechnete Folienlänge mit der am Meterzähler tatsächlich abgelesenen (Istwert) übereinstimmt. In diesem Fall ist nämlich Gleichung (3) bzw. (4) durch das betreffende L, Z-Wertepaar erfüllt und somit die gewünschte Kapazität erreicht. Nachdem in der erwähnten Wickeltabelle nur verhältnismäßig wenige Wertepaare angegeben sind, ist allerdings die Wahrscheinlichkeit gering, daß gerade eines der tabellierten Wertepaare exakt getroffen wird. Das Wickeln muß daher dann abgebrochen werden, wenn das an der Wickelmaschine abgelesene Wertepaar mit einem der tabellierten Wertepaare möglichst gut übereinstimmt. Da dem Bedienungspersonal der Wickelmaschine nicht die Entscheidung überlassen werden kann, wann gute Übereinstimmung zwischen den beiden Wertepaaren herrscht, wird zweckmäßig folgendes vereinbart: Ist bei dem an der Wickelmaschine abgelesenen Wertepaar die Länge kleiner geworden als bei dem tabellierten Wertepaar, so ist das Wickeln abzubrechen. Auf diese Weise wird eine eindeutige Wickelvorschrift erhalten.The easiest way is to make a table in which for different values of the capacitance C and the inner winding diameter d, respectively a number of L, Z value pairs are listed in fine gradation, which are on hand the relationships (1) or (2) have been calculated (setpoints). The value pairs are for example, graded so that they correspond to a respective difference in thickness of the dielectric of about 0.2 #tm. For each building code corresponds to the lowest tabulated Pair of values of the dielectric thickness that is just about the dielectric strength is allowed. The largest dielectric thickness corresponding to the highest value pair listed in the table is given by the installation space available. By now during the wrapping process Both the length of the film and the number of turns are continuously observed, first wound up to the lowest number of turns Z specified in the table and the corresponding film length on the meter counter of the winding machine with the calculated compared. Is the film length read on the meter counter and the calculated film length correct? do not match, winding continues up to the next higher number of turns, etc., until finally the calculated film length with that actually read on the meter counter (Actual value) matches. In this case, equation (3) or (4) is through fulfills the relevant L, Z value pair and thus achieves the desired capacity. After only comparatively few value pairs are given in the winding table mentioned are, however, the probability is low that just one of the tabulated Value pairs are met exactly. The winding must therefore be stopped, if the value pair read on the winding machine corresponds to one of the tabulated value pairs matches as closely as possible. Since the operator of the winding machine does not the decision can be left to when good match between the If both value pairs prevail, the following is expediently agreed: Is at the the pair of values read off the winding machine, the length has become smaller than that of the tabulated value pair, the winding is to be aborted. That way becomes a Obtain clear winding instructions.

Es ist empfehlenswert, bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für Zwecke der Serienfertigung nicht jeden einzelnen Wickel, wie beschrieben, nach Länge und Windungszahl zu wickeln, sondern nach einigen hundert Metern gewickelter Bandlänge nur jeweils einen »Testwickel« nach Tabelle herzustellen. Die folgenden Wickel bis zum nächsten Testwickel werden dann jeweils mit der zuletzt ermittelten Windungszahl weitergewickelt. Es ergibt sich damit die Möglichkeit einer einwandfreien Fertigungsüberwachung, da sich nachträglich am fertigen Wickel sowohl das richtige Wickeln nach Tabelle als auch das Einhalten der Windungszahl bei den dem Testwickel folgenden Wickeln überprüfen läßt.It is recommended when using the method according to the invention for the purposes of series production, not every single winding as described To wind length and number of turns, but wound after a few hundred meters Tape length only produce one »test roll« according to the table. The following Laps up to the next test lap are then each determined with the last one determined Number of turns further wound. There is thus the possibility of a flawless one Production monitoring, as both the correct Winding according to the table as well as adhering to the number of turns in the test winding the following wrapping can be checked.

Aus der Darstellung wird ersichtlich, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Dielektrikumsdicke also nicht mehr wie beim alten Verfahren außerhalb des Wickels, beispielsweise mittels Dielektrikumsdickenmeßgerät, sondern gewissermaßen im Wickel selbst durch Berechnung aus Länge und Windungszahl bestimmt wird. Wie bereits erwähnt, ergibt sich diese Möglichkeit durch Ausnutzung des mathematischen Zusammenhanges zwischen Dielektrikumsdicke, Folienlänge und Windungszahl.From the illustration it can be seen that in the inventive So no longer process the dielectric thickness outside, as with the old process of the coil, for example by means of a dielectric thickness measuring device, but to a certain extent is determined in the coil itself by calculating the length and number of turns. As already mentioned, this possibility arises by taking advantage of the mathematical Relationship between dielectric thickness, foil length and number of turns.

Gemäß einer anderen, bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung kann das Aufsuchen der korrespondierenden L- und Z-Werte auch auf automatischem Wege erfolgen. Eine solche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dann möglich, wenn die Mittelwertkurve 4 in F i g. 1 innerhalb des Schwankungsbereichs der Dlelektrikum3-dicke durch eine Gerade, vorzugsweise ihre Tangente, ersetzt wird, was in erster Näherung zulässig ist. In F i g. 2, in der nochmals die Sollwertkurve 4 für konstante Kapazität zusammen mit den beiden Punkten 6 und 7, die der minimalen und maximalen Dielektrikumsstärke entsprechen, wiedergegeben ist, ist dieser Fall dargestellt. Man erkennt, daß innerhalb des Schwankungsbereichs der Dielektrikumsdicke zwischen den Werten amrn und amax die Kurventangente 10 nur geringfügig von der Sollwertkurve 4 abweicht. Bedeutet m den Richtungsfaktor der Tangente und ZA den Achsenabschnitt der Tangente auf der Z-Achse, so lautet die Gleichung der Tangente bekanntlich Z* = ZA -f- m - L % Z. (6) Dabei sei mit Z* der Wert der Windungszahl auf der Tangente bezeichnet, der dem Wert Z der Sollwertkurve annähernd gleich ist. Man erkennt, daß in diesem Fall zwischen Windungszahl Z und Folienlänge L eine einfache lineare Beziehung besteht. Es ergibt sich somit die Möglichkeit, den Z-Wert der Sollwertkurve in einfacher Weise zu ermitteln, indem zu dem festen Wert ZA laufend ein der Folienlänge proportionaler Betrag m - L hinzuaddiert wird. Dieser Umstand ergibt die Möglichkeit, die Mittelwertkurve in erster Näherung mit verhältnismäßig geringem Aufwand zu realisieren.According to another, preferred embodiment of the method according to the invention, the corresponding L and Z values can also be searched for automatically. Such an embodiment of the method according to the invention is possible if the mean value curve 4 in FIG. 1 is replaced by a straight line, preferably its tangent, within the fluctuation range of the dielectric 3 thickness, which is permissible as a first approximation. In Fig. 2, which again shows the setpoint curve 4 for constant capacitance together with the two points 6 and 7, which correspond to the minimum and maximum dielectric strength, shows this case. It can be seen that within the range of fluctuation in the dielectric thickness between the values amrn and amax, the tangent curve 10 deviates only slightly from the nominal value curve 4. If m is the direction factor of the tangent and ZA is the intercept of the tangent on the Z axis, the equation of the tangent is known to be Z * = ZA -f- m - L % Z. (6) Let Z * be the value of the number of turns on the tangent, which is approximately equal to the value Z of the setpoint curve. It can be seen that in this case there is a simple linear relationship between the number of turns Z and the length of the film. There is thus the possibility of determining the Z value of the target value curve in a simple manner by continuously adding an amount m - L proportional to the film length to the fixed value ZA. This circumstance gives the possibility of realizing the mean value curve in a first approximation with relatively little effort.

Wie bereits ausgeführt wurde, ist das gesuchte Wertepaar Lx, Z" jeweils durch Gleichheit der Z-Werte der Sollwertkurve und der Wickelkurve, die im folgenden mit Zs und Zw bezeichnet seien, bei einer bestimmten Folienlänge gegeben. Um das Aufsuchen dieses Zustandes automatisch zu bewirken, sind Mittel vorgesehen, welche laufend den Z-Wert der Wickelkurve Zu, (Istwert) mit dem Sollwert Zs = ZA + m -L vergleichen und Anzeige geben, sobald beide Werte gleich sind. Dies ist beispielsweise möglich, wenn eine der Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert entsprechende elektrische Spannung erzeugt wird. Zur Messung des Sollwertes Zs ist bei der voraussetzungsgemäßen Annäherung der Sollwertkurve durch die Tangente bzw. eine geeignete Gerade lediglich eine fortlaufende Messung der Folienlänge L erforderlich. Die Konstanten m und ZA lassen sich da bei durch entsprechende Kunstgriffe in der Schaltung berücksichtigen. Der Z-Wert der Wickelfunktion Zjv ist dagegen direkt durch die Umdrehungszahl des Wickeldorns gegeben.As already stated, the pair of values Lx, Z "sought is given by the equality of the Z values of the setpoint curve and the winding curve, which are referred to below as Zs and Zw, for a certain film length. In order to automatically search for this state , Means are provided which continuously compare the Z value of the winding curve Zu, (actual value) with the target value Zs = ZA + m -L and give an indication as soon as both values are equal Actual value and the nominal value corresponding electrical voltage is generated. To measure the nominal value Zs, when the nominal value curve is approximated by the tangent or a suitable straight line, all that is required is a continuous measurement of the film length L. The constants m and ZA can be determined by appropriate Consider tricks in the circuit The Z value of the winding function Zjv, on the other hand, is directly due to the number of revolutions given hl of the winding mandrel.

In der F i g. 3 ist eine Vorrichtung zum automatischen Betrieb des Wickelvorgangs in schematischer Darstellung wiedergegeben. Mit 11 ist der Wickelkörper des Kondensators bezeichnet, der seine Wicklung aus den beiden Dielektrikumsrollen 12 und 13 bezieht. Auf der Achse des Wickelkörpers (Z-Achse) ist ebenso wie auf der Achse der Leitrolle 15 (L-Achse), über welche die eine Folie läuft, je eine Lochscheibe 16 ':' nd 17 befestigt. Ferner ist auf der einen Seite der beiden Lochscheiben je eine Lichtquelle 18 und 19, gegebenenfalls mit entsprechender Optik, angeordnet, während auf der anderen Seite Fotoelemente 20 und 21 vorgesehen sind. Die Anordnung ist dabei in bei Kondensatorwickelmaschinen bekannter Weise derart getroffen, daß bei Rotation der Scheiben in den Fotozellen je Umdrehung eine der Lochzahl entsprechende Anzahl elektrischer Impulse erzeugt wird. Dabei stellt die im Fotoelement 20 erzeugte Impulsfolge ein Maß für die Umdrehungszahl Zw der Wickelkurve dar, während die im Fotoelement 21 erzeugten Impulse dem Wert der Folienlänge L und damit der Windungszahl Zs der Sollwertkurve entsprechen. Dem Faktor m und damit der Steigung der Tangente 10 in F i g. 2 läßt sich durch geeignete Wahl der Lochzahl auf der Scheibe 17 (L-Achse) in einfacher Weise Rechnung tragen. Die in den Fotoelementen 20 und 21 erzeugten Spannungsstöße (Impulse) werden anschließend über die Impulsformerstufen 22 und 23, in denen sie zu Rechteckimpulsen verarbeitet werden, je einem Impulszähler 24 bzw. 25 zugeführt. Dabei wird der Zähler 25, in dem die L-Impulse gezählt werden, zu Beginn der Zählung jedoch nicht auf Null, sondern auf einen der Größe ZA proportionalen Wert eingestellt. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Zählerstand im Zähler 25 in jedem Augenblick dem Wert von Z" + m - L entspricht. Die Impulszähler können z. B. in bekannter Weise aus binären Stufen aufgebaut sein, jedoch sind auch andere Anordnungen möglich. Die Ausgänge beider Zähler liegen an der Vergleichsstufe 26, in der die Zählerstände laufend miteinander verglichen werden. Bei Koinzidenz beider Zählerstände wird dann beispielsweise ein Signal ausgelöst. Es ist aber auch möglich, daß in jedem Augenblick eine der Differenz der Impulszahlen entsprechende elektrische Spannung oder ein elektrischer Strom erzeugt wird. Wenn beide Zählerstände übereinstimmen, erfolgt optische oder akustische Anzeige im Anzeigegerät 27. Gleichzeitig kann eine magnetische Schere 28 betätigt werden, welche die Folien automatisch durchtrennt. Wird auf eine automatisch arbeitende Schere verzichtet, so läßt sich die Anordnung auch derart treffen, daß bei einem bestimmten, vorher festzulegenden Zählerstand im Voranzeiger 29 ein Signal gegeben wird, bei dem das Bedienungspersonal langsamer wickeln muß, so daß bei Endanzeige die Wickelmaschine sofort stillgesetzt werden kann.In FIG. 3 shows a device for the automatic operation of the winding process in a schematic representation. The winding body of the capacitor, which draws its winding from the two dielectric rolls 12 and 13, is denoted by 11. On the axis of the winding body (Z-axis) as well as on the axis of the guide roller 15 (L-axis), over which the one film runs, a perforated disk 16 ':' nd 17 is attached. Furthermore, a light source 18 and 19, optionally with corresponding optics, is arranged on one side of the two perforated disks, while photo elements 20 and 21 are provided on the other side. The arrangement is made in a manner known in capacitor winding machines in such a way that when the discs rotate in the photocells, a number of electrical pulses corresponding to the number of holes is generated per revolution. The pulse sequence generated in the photo element 20 represents a measure of the number of revolutions Zw of the winding curve, while the pulses generated in the photo element 21 correspond to the value of the film length L and thus the number of turns Zs of the setpoint curve. The factor m and thus the slope of the tangent 10 in FIG. 2 can be taken into account in a simple manner by a suitable choice of the number of holes on the disk 17 (L-axis). The voltage surges (pulses) generated in the photo elements 20 and 21 are then each fed to a pulse counter 24 and 25 via the pulse shaping stages 22 and 23, in which they are processed into square pulses. In this case, the counter 25, in which the L pulses are counted, is not set to zero at the beginning of the counting, but to a value proportional to the variable ZA. In this way it is achieved that the counter reading in counter 25 corresponds to the value of Z "+ m-L at every instant. The pulse counters can, for example, be constructed in a known manner from binary stages, but other arrangements are also possible The outputs of both counters are at the comparison stage 26, in which the counter readings are continuously compared with one another. If the two counter readings coincide, a signal is triggered, for example If the two counter readings match, there is an optical or acoustic display in the display device 27. At the same time, magnetic scissors 28 can be operated, which automatically cut through the foils. that at a certain, previously determined counter reading in the preview he 29 is given a signal in which the operating personnel must wind more slowly, so that the winding machine can be stopped immediately when the end display.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung läßt sich die Anordnung auch derart ausgestalten, daß die Wickelmaschine automatisch zum Stillstand kommt, sobald Gleichheit von Zs und Zw besteht. Beispielsweise ist es möglich, mit Hilfe der in der Vergleichsstufe 26 erzeugten elektrischen Spannung eine kontinuierliche Steuerung des Antriebsmotors der Wickelmaschine zu bewirken, derart, daß bei Gleichheit der Zählerstände, d. h. bei der Vergleichsspannung Null, die Wickelmaschine abgeschaltet wird.According to a further development of the invention, the arrangement can also configure such that the winding machine automatically comes to a standstill as soon as Zs and Zw are equal. For example, it is possible to use the in the comparison stage 26 generated electrical voltage a continuous control to effect the drive motor of the winding machine, such that when the equality Meter readings, d. H. when the reference voltage is zero, the winding machine is switched off will.

Nach Erreichen der für die Kapazität erforderlichen Windungszahl (Wertwickel) ist es bekanntlich bei Wickelkondensatoren üblich, noch einige Dielektrikumlagen, die als Endleerwindungen bezeichnet werden, um den Wickelkörper herumzulegen; die Anzahl dieser zusätzlichen Windungen ist im allgemeinen derart bemessen, daß der fertige Wickelkörper einen bestimmten Außendurchmesser erhält. Die Anzahl der Endleerwindungen richtet sich also im Einzelfall nach dem Durchmesser des eigentlichen Wertwickels. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann nun auch das Wickeln dieser Endleerwindungen in die Automatik einbezogen werden, indem die Schaltung derart gestaltet wird, daß jeder Wickel selbsttätig auf den vorgeschriebenen Außendurchmesser gebracht wird. Auf diese Weise kann eine vollkommene Automatisierung der Herstellung der Wickelkondensatoren erreicht werden, ohne daß eine Messung des Außendurchmessers der Wickel erforderlich ist.After reaching the number of turns required for the capacity (value winding) it is well known for wound capacitors to add some dielectric layers, referred to as end idle turns to wrap around the bobbin; the Number of these additional turns is generally dimensioned such that the finished winding body is given a certain outer diameter. The number of final empty turns is therefore based in the individual case on the diameter of the actual value roll. In a further embodiment of the invention, the winding of these end empty turns can now also be carried out be included in the automatic by the circuit is designed such that each roll is automatically brought to the prescribed outer diameter. In this way, the manufacture of the wound capacitors can be completely automated can be achieved without a measurement of the outside diameter of the winding required is.

Claims

Claims: 1. A method for winding capacitors of a given capacity with a particularly low spread of the capacitance values, in which the winding process is controlled depending on the number of turns and a further winding parameter, characterized in that both the number of turns (Z) and the film length ( L) of the roll are continuously monitored and that the winding process is ended as soon as such a value pair for film length and number of turns is reached for which the functional relationship F (L, existing between capacitance (C), film length (L) and number of turns (Z)) Z, C, d) = 0, C = const, d = const of the relevant winding type (setpoint function) is identical or at least approximately fulfilled for the desired capacity, the setpoint function being a first approximation by the expression is described in which d the inner diameter of the winding body, ü the capacitively effective film width (coverage), Er the relative dielectric constant and e, the absolute dielectric constant.

2. The method according to claim 1; characterized in that the setpoint function F (L, Z, C, d) = 0, C = const, d = const in a first approximation by a straight line, preferably its tangent Zs = Za -f- m - L , where ZA and m are constants and L means the wrapped film length.

3. Device for implementation of the method according to claim 2, characterized in that means for generating a number corresponding to the measured number of turns (Zw) and the winding length (L) electrical pulses are provided, and two pulse counting devices for registration the number of pulses generated up to a certain point in time and a comparison stage, in which the levels of the two pulse counters are continuously compared with each other and an electrical voltage that depends on their instantaneous deviation is produced.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that as a measure for the actually measured number of turns (Zw) the number of revolutions of the winding mandrel and as a measure of the film length (L) the number of revolutions of a guide roller over which the film slides during the winding process, serves.

5. Apparatus according to claim 4, characterized characterized in that for generating pulses on the axis of the winding mandrel and the axis the guide roller each have a perforated disc and that on one side of the Perforated disc has a light source and a photo element on the other side are such that upon rotation of the discs through each hole in the photocell one electrical voltage pulse is generated.

6. Apparatus according to claim 5, characterized characterized in that corresponding to the consideration of the factor m in the perforated disks Numbers of holes are provided.

7. A method for winding capacitors with a device according to claim 3, characterized in that to take into account the constant ZA, the pulse counter for the L-pulses at the beginning of the counting is not set to zero, but to a value proportional to the constant ZA. B. A method for winding capacitors with a device according to claims 3 to 6, characterized in that the application of the end empty turns is controlled automatically and the winding process for the empty turns is ended as soon as the winding body has reached a predetermined outer diameter. Documents considered: German Patent No. 913 207; German patent application W 9935 VIIIc / 21 g (published April 15, 1954); French Patent No. 902086; . USA. Patent No. 2,199,603; H. Gönningen, "The Paper Capacitor", 2nd edition, 1956, pp. 75, 101.