DE19736387A1 - Verfahren zum lagenweisen Aufwickeln von strangförmigem Wickelgut sowie Vorrichtung - Google Patents
Verfahren zum lagenweisen Aufwickeln von strangförmigem Wickelgut sowie VorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum lagenweisen Aufwickeln von strangförmigem Wickel
gut, insbesondere von Draht, strangförmigem Profil oder Bandmaterial, auf eine drehbare Wic
kel-Spule mit seitlicher Vorschub-Bewegung zwischen Strangzuführung des Wickelgutes und
der Wickelspule, wobei das Wickelgut zusammen mit einer Zwischenlage als Band mit seitlicher
Vorschub-Bewegung zwischen Strangzuführung des Zwischenlage-Bandes und der Wickelspu
le während eines Wickelvorgangs auf die Wickel-Spule aufgewickelt wird und Teilbereiche des
Wickelgutes jeweils auf Teilbereiche der zuvor aufgebrachten Zwischenlage gewickelt werden
und wobei die Geschwindigkeit der axialen Vorschubbewegung der Zwischenlage größer ist als
die Geschwindigkeit der axialen Vorschubbewegung des Wickelgutes sowie eine Vorrichtung.
Mit "lagenweisem Aufwickeln" ist das Aufwickeln des Wickelgutes in mehren übereinander pla
zierten Lagen gemeint.
Aus der DE 34 28 893 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Lagenwicklung, insbesondere
Hochspannungslagenwicklung, für Transformatoren, Meßwandler, Drosselspulen oder derglei
chen mit einer Vielzahl miteinander abwechselnder Lagen aus Isolierbändern (Isolierlagen) und
aus einem oder mehreren Leitern (Wicklungslagen) bekannt, wobei die jeweilige Isolierlage
gleichzeitig mit der auf dieser aufgewickelten Wicklungslage in gleicher Richtung gewickelt wird
und das Isolierband eine größere Breite aufweist als die Breite oder der Durchmesser eines
Leiters; dabei wird das Isolierband zumindest in einem größeren Abschnitt einer Isolierlage mit
einer größeren Steigung als der Leiter gewickelt und an den Enden der Wicklungslagen wird je
weils ein Rand aus Isoliermaterial in doppelter Höhe einer Wicklungslage aufgebracht; bei
Erreichen der äußeren Stirnfläche eines Lagenwicklungsrandes wird das Isolierband weiterge
wickelt und der über die Stirnfläche überstehende Bandteil des Isolierbandes wird kontinuierlich
abgeschnitten, wobei das Isolierband bzw. das verbleibende Restband solange ohne Vorschub
weitergewickelt wird, bis die ansonsten am Lagenwicklungsrand entstehenden Freiräume aus
gefüllt sind.
Als problematisch erweist es sich dabei, daß die Bewicklung an ihren Rändern stets mit einem
Isolierbandrandbereich versehen wird, woraus sich ein erhöhter Fertigungsaufwand und vergrö
ßerter Raumbedarf ergeben.
Weiterhin ist aus der DT 21 57 452 B2 eine elektrische Spule bekannt mit einer Lagenisolation,
die aus einem flachen Isolierband besteht, dessen Breite größer ist als die axiale Dicke des
Windungsquerschnittes; das Band ist mit einer Steigung gewickelt, die mindestens auf einem
Teil der Strecke zwischen den Enden der Lagen größer ist als die Steigung des gewickelten
Wicklungsdrahtes, und zwar mit je einer Endstütze an jedem Ende der Spule, wobei jede End
stütze aus konzentrischen Abschnitten besteht, deren Höhen gleich der Höhe zweier Wick
lungslagen sind und die aus steigungsfrei gewickeltem Isolierband bestehen, das mit dem Iso
lierband derjenigen Isolationslage, die auf dem gleichen Radius liegt wie der Innenradius des
Endstützenabschnittes, nahtfrei in Verbindung steht; dabei bestehen beliebig viele Lagenisola
tionen und Endstützenabschnitte aus einem einzigen zusammenhängenden Isolierband, wobei
die Windungszahl einer Wicklungslage gleich der Summe der Windungszahlen einer Lageniso
lation und der Windungszahlen eines Endstützenabschnittes ist.
Auch hier verhindert der jeweilige Endstützenabschnitt als Isolierband ein seitliches Abkippen
des Wickelgutes, woraus sich ein erhöhter Fertigungs- und Raum bedarf ergibt; weiterhin er
weist es sich als problematisch, daß die Dicke der Zwischenlage auf die Dicke des Wickelgutes
abgestimmt sein muß, um im Randbereich pro Wickellage eine gleiche Höhe von Wickelgut und
Zwischenlage zu erzielen.
Bei einem aus der DE 42 43 595 A1 bekannten Verfahren zum Aufwickeln von Rundmaterial
wird eine seitlich an dem Material an liegende Anpreßeinrichtung dem Aufwickelvorgang folgend
so verschoben, daß die aufgewickelten Lagen seitlich dicht aneinanderliegen. Am Ende einer
Lage wird zwischen der Anpreßeinrichtung und dem Spulenflansch ein dem 1,5fachen Material
durchmesser entsprechender Abstand aufrechterhalten, bis das Material die nächsthöhere La
ge erreicht hat und in der Windungsrille zwischen der letzten und der vorletzten Windung der
vorherigen Lage liegt. Eine geeignete Vorrichtung weist eine axialverschiebbare Anpreßrolle
und eine unabhängig davon axial verschiebbare Wickelspule auf.
Aus der DE 30 24 095 C2 ist eine Wickelmaschine zum Aufwickeln von strangförmigem Wickel
gut auf einer Spule bekannt, bei der das Wickelgut über eine Strangzuführung zugeführt wird
und wobei ein Vorschubantrieb für eine hin- und hergehende Changierbewegung von Spule
und Strangführung mit einer Steuereinrichtung zur Aufrechterhaltung eines konstanten Auflauf
winkels α zwecks exakter Verlegung der Windungen innerhalb jeder Wickellage vorgesehen ist;
die Steuereinrichtung weist eine erste Meßeinrichtung auf, die die Lage der jeweils letzt gewic
kelten Windung an einer um einen bestimmten Spulendrehwinkel vor der Wickelgutauflaufstelle
liegenden Meßstelle erfaßt und eine zweite Meßeinrichtung zur Erfassung der jeweiligen Chan
gierposition von Spule und Strangzuführung; sie weist einen Rechner auf, welcher aus den
Meßdaten beider Meßeinrichtungen die Relativposition berechnet, die die Spule und die
Strangzuführung nach Drehen der Spule um den Spulendrehwinkel zur Aufrechterhaltung des
Auflaufwinkels α erreicht haben müssen und steuert daraus den Vorschubantrieb.
Weiterhin ist aus der DE 41 27 319 C2 ist eine Vorrichtung zum lagenweisen Aufwickeln eines
langgestreckten oder strangförmigen Wickelgutes bekannt, insbesondere eines elektrischen
Kabels, wobei das Wickelgut zwecks lagenweiser Aufwicklung aus einer festen Strangzufüh
rung einer Wickelspule zugeführt wird, die in einem verschiebbarem Aufwickler mit seitlichem
Vorschub gegenüber der Strangführung angeordnet ist; zur exakten Verlegung der Windungen
des Wickelgutes in der jeweiligen Wickellage erfolgt eine Hin- und Herbewegung des Wicklers,
wobei eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, die Signale aus einem Meßkopf auf dem Aufwick
ler empfängt, wobei der Meßkopf mit einem Zahnrad kraftschlüssig in eine raumfest gelagerte
Zahnstange eingreift, um die Längsverschiebung bzw. den seitlichen Vorschub des Aufwicklers
exakt auf die Drehungen der Spule abzustimmen.
Die bekannten Vorrichtungen sind im wesentlichen zum Aufwickeln von Kabeln mit äußerer
Umhüllung geeignet, während das Aufwickeln von Drähten oder strangförmigen Profilen mit
metallischer Oberfläche insbesondere mit kleinen Abmessungen für Kontakte in der Elektronik
bzw. Relaistechnik problematisch ist, da die übereinander gewickelten Lagen in eine direkte Be
rührung gelangen und Beschädigungen der Oberflächen durch gegenseitigen mechanischen
Kontakt und elektrochemische Korrosion auftreten können; die Korrosionsgefahr besteht
insbesondere bei schichtförmigen Strangprofilen mit unterschiedlichen Metallen; die zugehöri
gen Sensoren erfordern einen verhältnismäßig hohen technischen Aufwand.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum automatisierten Aufwickeln von strangförmigen
bzw. langgestrecktem Wickelgut - insbesondere von klein dimensionierten Drähten oder
strangförmigen Profilen aus Mehrschicht-Materialien zur Herstellung von Kontakten bzw. Auf
schweißkontakten in der Elektronik oder Relaistechnik - anzugeben, bei dem zwischen den ein
zelnen Wickel lagen des Wickelgutes Zwischen-Lagen eingewickelt werden, die eine mechani
sche Berührung zweier übereinanderliegender benachbarter Lagen des Wickelgutes unter allen
Umständen verhindern, damit keine Oberflächenbeschädigungen und kein Materialtransfer
beim Wickelgut auftreten; weiterhin sollen auch eventuelle Lücken, die im seitlichen Flanschbe
reich einer Wickelspule als Folge eines Auflaufwinkels entstehen können, verhindert werden;
darüber hinaus soll ein möglichst ordentliches Wicklungsbild der Bespulung und ein störungs
freies Abspulen gewährleistet werden; weiterhin soll eine einfache, kostengünstige Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.
Die Aufgabe wird für ein Verfahren erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1
gelöst.
Als vorteilhaft erweist es sich, daß dadurch eine zwischen Wickelgut und Zwischenlage bewußt
herbeigeführte Relativbewegung entsteht, die durch sequentielle Beschleunigung der Zwi
schenlage zum Wickelgut zu einer gleichförmigen und scharf begrenzten Bespulungsrandzone
führt; dabei ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine randlose Bespulung mit
kreisringfestem Stabilitätszustand möglich.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 6 beschrieben.
Vorzugsweise werden Teilbereiche des Wickelgutes jeweils auf Teilbereiche der zuvor aufge
brachten Zwischenlage gewickelt, wobei das Verhältnis der Breite der Zwischenlage zur Breite
des Wickelgutes m:1 beträgt, und in eine Zahl ist, mit m 3. dabei ist die mittlere Geschwindig
keit des Vorschubes der Zwischenlage in axialer Richtung der Spule gesehen höher als die Ge
schwindigkeit des Vorschubes des Wickelgutes.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens liegt das Verhältnis der Breite der aus
Papier bestehenden bandförmigen Zwischenlage zur Breite des Wickelgutes im Bereich von
3:1. Die mittlere Geschwindigkeit des Vorschubs der Zwischenlage zur mittleren Geschwindigkeit
des Vorschubs des Wickelgutes beträgt näherungsweise 3 : 1, wobei eine geringfügige Über
lappung in der Schicht der Zwischenlage entsteht, die eine Kontaktierung übereinander ange
ordneter Lagen des Wickelgutes mit großer Sicherheit verhindert. Um eventuelle Lücken der
Zwischenlage im Bereich des Flansches der Wickelspule auszuschließen, wie sie durch einen
schrägen Auflaufwinkel β der bandförmigen Zwischenlage aufgrund der Steigung im Wickel
sinn der Zwischenlage entstehen können, wird von der Wickelspule eine zusätzliche Umdre
hung ausgeführt, während der Seitenvorschub der Zwischenlage in seiner Endposition ver
bleibt; dies bedeutet, daß entlang des Flansches der Wickelspule eine durchgängige Zwischen
lage entsteht, auf die dann die nächste Lage von strangförmigem Wickelgut aufgebracht wer
den kann.
Als vorteilhaft erweist sich neben der Einfachheit des Verfahrens auch die Zuverlässigkeit, so
daß in der Praxis mit einer geringen Fehlerquote zu rechnen ist und ein späterer Abwickel-Vor
gang zur Weiterverarbeitung völlig unproblematisch ist.
Die Aufgabe wird für eine Vorrichtung erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 7
gelöst.
Als vorteilhaft erweist es sich, daß durch eine Folgeregelung, welche die Wickelbewegung mit
den Vorschubbewegungen für die Strangzuführung von Wickelgut und Zwischenlagen-Band ko
ordiniert, auf äußere periphere Meßeinrichtungen wie beispielsweise optoelektronische Senso
relemente im Anschlagbereich verzichtet werden kann; weiterhin kann zusätzlich auf mechani
sche Getriebe verzichtet werden und die erforderliche Abstimmung von Drehbewegung der
Wickelspule und seitlichem Vorschub durch eine Steuerung mit Nachlauf-Regelung auf elektro
nischer Basis erzeugt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung beträgt das mittlere Verhältnis des seitli
chen Vorschubweges der Steuerungseinrichtung für das Wickelgut zum seitlichen Vorschub der
Steuerungseinrichtung für das Zwischenlagen-Band näherungsweise 1 : 3.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Ansprüchen 8 bis 11 angegeben.
Als vorteilhaft erweist es sich, daß im Zuge zunehmender Miniaturisierung die Vorrichtung ins
besondere auch zum Aufwickeln von Wickelgut mit sehr kleinen Ausmaßen - beispielsweise bei
Profildrähten mit einem Querschnitt von < 2 mm² - geeignet ist.
Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung anhand der Fig. 1 bis 7 näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch in einer Draufsicht eine Wickelvorrichtung mit ortsfester Strangzufüh
rung des Wickelgutes auf eine Wickelspule mit Seiten-Vorschub mit ebenfalls seitlich ver
schiebbarer Bandzuführung des Zwischenlagen-Bandes von einer Bandspule bzw. Wickelrolle.
Fig. 2 zeigt schematisch die Wickel-Vorrichtung nach Fig. 1 in einer Seitenansicht mit teilwei
se geschnittener Wickelspule, Strangzuführung und Wickelrolle.
Fig. 3 zeigt schematisch den Wickelaufbau auf die teilweise dargestellte Trommel als axial
symmetrischen Spulenkörper einer Wickelspule, wobei jedoch stets nur ein Schnitt durch die
oberen Lagen der gebrochen dargestellten Wickelspule gezeigt ist.
Fig. 3b zeigt in einer Querschnittsdarstellung das Wickelgut und das Zwischenlage-Band.
Fig. 4 zeigt schematisch den Aufbau der Wicklung von Wickelgut in einer zweiten Lage und
der Zwischenlage in einer dritten Wickellage;
Fig. 5 zeigt schematisch einen Aufbau mit 4 Lagen des Zwischenlagen-Bandes und zwei ab
geschlossenen Lagen des Wickelgutes;
Fig. 6 zeigt schematisch drei Wickellagen des drahtförmigen bzw. strangförmigen Wickelgutes
sowie 5 Lagen des Zwischenlage-Bandes.
Fig. 7 zeigt eine Vorrichtung mit ortsfest angeordneter Wickelspule, auf welche Wickelgut aus
einer seitlich verschiebbaren Strangführung aufwickelbar ist, wobei eine Wickelrolle mit Zwi
schenlagen-Band ebenfalls mit seitlichem Vorschub versehen ist, um eine seitliche Verschie
bung gegenüber der ortsfesten Wickelspule zu ermöglichen.
Gemäß Fig. 1 wird das strangförmige Wickelgut 1 als Profildraht über eine ortsfeste Strangzu
führung 2 einer hier nur schematisch dargestellten Wickelvorrichtung 3 in Pfeilrichtung zuge
führt und auf eine lösbar aufgesetzte Wickelspule 4 gewickelt, die entlang ihrer Spulenachse 5
seitlich verschiebbar gelagert ist; die Lager der 7, 8 der hier schematisch dargestellten Welle 6,
auf die die Wickelspule 4 mit Sicherung gegen axiale Verschiebung auf der Welle aufgesetzt
ist, befinden sich fest verbunden auf einer plattenartigen Halterung 9, welche entlang der Spu
lenachse 5 verschiebbar angeordnet ist. Zum Seitenvorschub sind schematisch dargestellte
Vorschub-Antriebselemente 10 vorgesehen, die eine Hin- und Herbewegung als
Changierbewegung der Wickelspule 4 und Halterung 9 ermöglichen; die Bewegung ist durch
Pfeil 27 dargestellt; die Drehung der Wickelspule 4 erfolgt über Welle 6 durch ein schematisch
dargestelltes Antriebselement 11; der trommelartige Spulenkörper 16 ist an seinen Seiten durch
Flansch 17 und Gegenflansch 18 begrenzt.
Weiterhin ist zur Bildung der Zwischenlage aus Papier Wickelrolle 12 mit dem in Pfeilrichtung
abrollbaren Zwischenlage-Band 15 erkennbar, wobei deren Rollenachse 13 bzw. Dreh-Welle 21
parallel zur Spulenachse 5 verläuft; Wickelrolle 12 ist auf Dreh-Welle 21 gegen axiale Verschie
bung gesichert. Um einen ausreichenden seitlichen Vorschub mit vorgegebener Steigung ge
genüber der Wickelspule 4 zu erzielen, ist Wickelrolle 12 über Dreh-Welle 21 und Lager 22 auf
Halterung 26 positioniert und mittels Antriebselemente 14 entlang der Rollenachse 13 ver
schiebbar angeordnet.
Die Koordination der seitlichen Bewegung von Wickelspule 4 und Wickelrolle 12 in Abhängig
keit der Drehung der Wickelspule 4 erfolgt über eine mit dem Spulen-Antrieb 11 verbundene
Nachlauf-Regelung 25 die jeweils eine Stelleinheit 28, 29 für den seitlichen Vorschub der Wic
kelspule 4 und der Wickelrolle 12 reguliert; anhand Fig. 1 ist erkennbar, daß in axialer Rich
tung gesehen die Vorschubbewegung von Wickelgut 1 und Zwischenlageband 15 gegenläufig
ist bzw. in Gegenlaufrichtung erfolgt.
Es ist auch möglich, die seitliche Vorschubbewegung von Wickelspule 4 und Wickelrolle 12
durch Verschiebung der jeweiligen Wellen in ihren Halterungen vorzunehmen, wobei die Welle
dann entlang ihrer Achse gegenüber ortsfest angeordneten Halterungen verschiebbar gelagert
sind.
Gemäß Fig. 2 ist die Vorrichtung nach Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht
erkennbar.
Das strangförmige Wickelgut 1 wird über die ortsfeste Strangzuführung 2 der Wickelspule 4 der
Wickelvorrichtung zugeführt, wobei Wickelspule 4 auf der parallel zur Spulenachse 5 mittels
Antriebselementen 10 verschiebbaren Halterung 9 austauschbar angeordnet ist; Welle 6 der
Wickelspule 4 weist einen Spulen-Antrieb 11 zum Aufwickeln des strangförmigen Wickelgutes 1
auf dem zylinderförmigen Spulenkörper 16 auf, wobei sich ein Auflaufwinkel α aus einer kombi
nierten Bewegung der Wickelspule 4 durch Spulen-Antrieb 11 und seitlichem Vorschub des
Wickelgutes 1 durch die Antriebselemente 10 des Vorschubs ergibt. Weiterhin ist die mit dem
aufgewickelten Zwischenlagen-Band 15 versehene Wickelrolle 12 über ihre Welle 21 und deren
Lager 22 auf Halterung 26 angeordnet, wobei die zugehörigen Antriebselemente 14 für den
seitlichen Vorschub der Wickelrolle 12 bzw. ihrer Halterung 26 parallel zur Spulenachse 5 ge
genüber Halterung 9 schematisch eingetragen sind.
Nachfolgend wird das Wickel-Schema anhand der Fig. 3a bis 6 erläutert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befinden sich auf dem ausschnittsweise
dargestellten trommelartigen Spulenkörper 16 der Wickelspule 4 gemäß Fig. 3a sechs neben
einander segmentartig angeordnete Lagen B1, B2, B3, B4, B5, B6 des Zwischenlage-Bandes
15, welche nach dem dargestellten Schema drei mal so breit sind wie die Profile A1, A2, A3,
A4, A5, A6 des darauf ruhenden Profildrahtes als strangförmiges Wickelgut 1. Wie anhand der
Querschnittsdarstellung in Fig. 3b erkennbar ist besteht der Profildraht bzw. das Wickelgut 1
seinerseits aus einer Kontaktoberfläche 23 mit korrisionsgeschütztem Metall, z. B. Edelmetall
und einem Basismaterial aus preiswertem elektrisch gut leitendem Werkstoff wie beispielsweise
Kupfer oder Aluminium, welches mit Ziffer 24 bezeichnet ist; das im Profil gezeigte Papier des
Zwischenlage-Bandes ist mit Ziffer 15 versehen. Der Auflaufwinkel für das Wickelgut 1 wird
nachfolgend mit α der Auflaufwinkel für das Zwischenlage-Band 15 wird β bezeichnet; auch
wenn der Auflaufwinkel in der vereinfachten schematischen Darstellung gemäß Fig. 1 oder 3a
nicht erkennbar ist, ist er dem Fachmann beispielsweise aus Fig. 3 der DE 30 24 095 C2
geläufig.
Anhand Fig. 3a ist erkennbar, daß die Breite C des trommelförmigen Spulenkörpers 16 der
Wickelspule 4 sechs Bandbreiten des Zwischenlagebandes 15 entspricht, welche hier neben
einanderliegend mit den Bezeichnungen B1, B2, B3, B4, B5 und B6 beziffert sind. Aufgrund des
drei mal höheren Vorschubes zwischen dem Zwischenlage-Bandmaterial 15 und dem strangar
tigen Wickelgut 1 befindet sich das strangförmige Wickelgut 1 mit den sechs Profilbreiten A1,
A2, A3, A4, A5, A6 auf zwei Zwischenlage-Bandstreifen B1 und B2, während die übrigen Band
streifen B3, B4, B5 und B6 aufgrund ihres rascheren Vorschubs bzw. ihres größeren Auflauf
winkels β gegenüber Auflaufwinkel α des strangförmigen Wickelgutes 1 im Wickelprozeß noch
ohne aufgelegte Profildrähte erscheinen. Aufgrund der schraubenförmigen Steigung der Einzel
windungen des Zwischenlagen-Bandes 15 in axialer Richtung wird in der mit B6 bezeichneten
Position dieses Bandes der seitliche Vorschub angehalten und eine zusätzliche Drehung der
Wickelspule 4 ohne Vorschub vorgenommen, um ein dicht anschließendes Anliegen der Zwi
schenlage B6 über den gesamten Trommel-Umfang am seitlichen Flansch 17 zu erhalten. In
Fig. 3a ist dieser Vorgang lediglich schematisch vereinfacht dargestellt, wobei in diesem Fall
von Changierbewegung der Auflaufwinkel β des Zwischenlagebandes für einen Moment 0°
beträgt.
Anhand Fig. 4 ist erkennbar, daß in der Endposition des Bandvorschubes für Wickelrolle 12
(gemäß Fig. 1) auf Bandsegment B6 das Bandsegment B7 als neue Lage des Zwischen
lage-Bandes 15 aufgewickelt wurde und anschließend die Changierbewegung vorgenommen bzw.
die axiale Vorschubrichtung umgekehrt worden ist, so daß sich in horizontaler Richtung zum
seitlichen Gegen-Flansch 18 gerichtet entlang der Pfeilrichtung an Bandsegment B7 die Band
segmente B8, B9 anschließen. Zwischenzeitlich sind auch 9 Segmente von Kontaktsträngen A1
bis A9 des Wickelgutes 1 auf die aus B1, B2 und B3 bestehende Lage des Zwischenlage-Ban
des 15 aufgewickelt, wobei die Wickelrichtungen des Zwischenlage-Bandes 15 und des strang
förmigen Wickelgutes 1 mit ihren jeweiligen Auflaufwinkeln β und α sich gegenseitig kreuzen
und zwar in Bereich des strangförmigen Wickelgutes 1 von Strangabschnitt A9 zu A10 und im
Bereich des Zwischenlagen-Bandes 15 von Bandabschnitt B9 zu Bandabschnitt B10. Irgend
welche Probleme treten hier nicht auf, da das strangförmige Wickelgut 1 näherungsweise in
tangentialer Richtung auf der Oberseite der Trommel der Wickelspule 4 aufgebracht wird, wäh
rend das Zwischenlage-Band 15 näherungsweise tangential im unteren Teil der Wickelspule 4
aufgebracht wird. Bei Erreichen des Gegen-Flansches 18 wird die Vorschub-Vorrichtung für die
Wickelrolle 12 wiederum angehalten, so daß hier eine ausreichende Abdeckung der darunterlie
genden Profildrahtschicht A1, A2, A3 erfolgen kann. Gleichzeitig ist erkennbar, daß sich nach
dem Kreuzungspunkt von Abschnitt B9, B10 mit Abschnitt A9, A10 das strangförmige Wickel
gut 1 mit seinen Abschnitten A10, A11, A12 auf dem Zwischenlage-Abschnitt B9 befindet. So
mit ist erkennbar, daß beim Kreuzen bzw. in Gegenlaufrichtung von Wickelgut 1 und Zwichenla
gen-Band 15 aufgrund der größeren Auflaufwinkels β des Bandes 15 keinerlei Probleme auftre
ten können.
Anhand Fig. 5 ist eine fortschreitende Bewicklung der ausschnittsweise dargestellten Wickel
spule 4 bis zur Sektion A18 bzw. B18 erkennbar, wobei der Seitenvorschub im Bandabschnitt
B12 der Wickelrolle 12 (Fig. 1) gestoppt wurde und in der gleichen Sektion der Wickelspule, d. h.
im Bereich des seitlichen Gegen-Flansches 18 eine neuen Lage des Zwischenlagen-Bandes
15 mit der Bezeichnung B13 gewickelt worden ist. Weiterhin sind Sektionen des Wickelgutes
A11 bis A18 bis zum seitlichen Flansch 17 der Wickelspule 4 in der darunterliegenden Lage ge
wickelt, während ausgehend von dem Zwischenlagen-Band 15 die Abschnitte B14, B15, B16,
B17 und B18 bis zum Erreichen des Flansches 17 in einer Lage gewickelt worden sind, so daß
Zwischenlagen-Bandabschnitt B18 die Abschnitte A16, A17, A18 des strangförmigen Wickelgu
tes 1 bzw. Profildrahtes abdeckt. Im Bereich der Position A18 beträgt der Auflaufwinkel α des
Wickelgutes aufgrund der Changierbewegung für einen Moment 0°.
Anhand Fig. 6 ist erkennbar, daß nach Erreichen des seitlichen Flansches 17 durch Zwischen
lage-Band 15 im Abschnitt B18 die Vorschub-Einrichtung wiederum gestoppt wird und Bandab
schnitt B19 in der gleichen Sektion der Wickelfläche auf Abschnitt B18 aufgewickelt wird; so
dann wird der Vorschub für Zwischenlage-Band 15 bzw. Wickelrolle 12 (Fig. 1) vom Flansch
17 aus in Richtung Gegenflansch 18 umgekehrt und die Zwischenband-Abschnitte B20 und
B21 werden aufgewickelt. Gleichzeitig ist der Übergang des strangförmigen Wickelgutes 1 von
Abschnitt A18 über zwei Zwischenlagen B18, B19 in die Position A19 im Bereich des Flansches
17 erkennbar; dieser Sprung ergibt sich daraus, daß der relative Seitenvorschub zwischen Wic
kelspule 4 und Strangzuführung 2 (gemäß Fig. 1) für den Profildraht bzw. Wickelgut 1 im
Flanschbereich 17 bzw. Gegenflanschbereich 18 für eine Umdrehung gestoppt wird, d. h. der
Auflaufwinkel α ist für eine Umdrehung 0°.
Die Höhe des Profildrahtes als strangförmiges Wickelgut 1 und des Zwischenlagen-Bandes 15
sind hier zwecks Vereinfachung mit gleicher Höhe dargestellt; in der Praxis hat es sich als vor
teilhaft erwiesen, ein verhältnismäßig dünnes Band geringer Höhe - vorzugsweise aus Papier -
vorzusehen, während die Höhe des Wickelgutes 1 bzw. des Profildrahtes im Bereich von 0.1
bis 3 mm liegt darüber hinaus entstehen in der Praxis in den Randbereichen des Zwischenla
gen-Bandes 15 durch Stillstand des Vorschubes Überlappungen, so daß auf jeden Fall eine
ausreichende Sicherheit gegen die Kontaktierung von übereinanderliegenden, benachbarten
Lagen des strangförmigen Wickelgutes gewährleistet ist.
Fig. 7 stellt eine Wickel-Vorrichtung 3′ in Abänderung zu Fig. 1 in der Draufsicht dar, wobei
die mit Ziffer 4′ bezeichnete Wickelspule ortsfest angeordnet ist und sowohl die Strangzufüh
rung 2′ des Wickelgutes als auch die Wickelrolle 12 für das Zwischenlage-Band 15 parallel zur
Achse der Wickelspule 4′ verschiebbar angeordnet sind; anhand der Fig. 1 und 7 ist er
kennbar, daß die seitlichen Vorschubbewegungen zwischen Wickelgut, Zwischenlage und Wic
kelspule als relative Bewegungen zu deuten sind.
Gemäß Fig. 7 befindet sich die Wickelspule 4′ - durch Ausschnitt 30 in Halterung 9′ dargestellt -
in einer ortsfesten Position drehbar gelagert, während Strangzuführung 2′ für das strangförmi
ge Wickelgut 1 mit einer Seitenvorschub-Einrichtung 31 versehen ist, welche eine
lagengerechte Aufbringung des strangförmigen Wickelgutes auf der Wickelspule 4′ mit schrau
benförmigen Steigwindungen ermöglicht. Auf der Gegenseite ist Wickelrolle 12 erkennbar, die -
ebenso wie bereits anhand Fig. 1 erläutert - eine Halterung 26 mit seitlicher Vorschub-Einrich
tung für das Zwischenlage-Band 15 mittels Vorschubs-Antriebselement 14 aufweist; aufgrund
des größeren Auflaufwinkels β des Zwischenlage-Bandes gegenüber Auflauf Winkel α des Wic
kelgutes 1 weist Halterung 26 wenigstens eine dreifach höhere seitliche Vorschubgeschwindig
keit gegenüber dem Seitenvorschub 31 der Strangzuführung 2′ des Wickelgutes 1 auf; anhand
der Fig. 7 ist erkennbar, daß in axialer Richtung gesehen die Vorschubbewegung von Wickel
gut 1 und Zwischenlageband 15 gegenläufig ist bzw. in Gegenlaufrichtung erfolgt.
Die Regeleinrichtung zur Steuerung des Seitenvorschubs gemäß Fig. 1, 2 und 7 in Verbin
dung mit der Antriebsvorrichtung für Wickelspule 4 bzw. 4′ ist schematisch durch eine Nachlauf-Fol
geregelung über einen Winkelgeber mit den Seitenvorschub-Steuerungen für den Seiten-Vor
schub von Wickelspule 4 (Fig. 1, 2), Strangführung 2′ (Fig. 7) und für die Wickelrolle 12
dargestellt, welche hier mit den Bezugsziffern 25, 28, 29 (Fig. 1) bzw. 25, 29, 32 (Fig. 7) ver
sehen sind. Eine solche Seitenvorschub-Regelung ist vom Prinzip her gesehen dem Fachmann
bereits bekannt und beispielsweise durch die eingangs genannten DE 30 24 095 C2 bzw.
DE 41 27 319 C2 beschrieben.
Claims (11)
1. Verfahren zum lagenweisen Aufwickeln von strangförmigem Wickelgut (1), insbesondere
von Draht, strangförmigem Profil oder Bandmaterial, auf eine drehbare Wickel-Spule (4)
mit seitlicher Vorschub-Bewegung zwischen Strangzuführung (2) des Wickelgutes und
der Wickelspule, wobei das Wickelgut (1) zusammen mit einer als zusammenhängendes
Band ausgebildeten Zwischenlage (15) mit seitlicher Vorschub-Bewegung zwischen
Strangzuführung des Zwischenlage-Bandes und der Wickelspule (4) während eines Wic
kelvorgangs auf die Wickel-Spule aufgewickelt wird und Teilbereiche des Wickelgutes (1)
jeweils auf Teilbereiche der zuvor aufgebrachten Zwischenlage (15) gewickelt werden und
wobei die Geschwindigkeit der axialen Vorschubbewegung der Zwischenlage (15) größer
ist als die Geschwindigkeit der axialen Vorschubbewegung des Wickelgutes (1), dadurch
gekennzeichnet, daß der seitliche Vorschub des Wickelgutes (1) pro Wickelgut-Lage in
eine Richtung bewegt wird, wobei der seitliche Vorschub der Zwischenlage (15) gegen
über dem Wickelgut (1) pro Wickelgut-Lage zum Teil in gleicher Richtung als Gleichlauf
richtung und zum Teil in entgegengesetzter Richtung als Gegenlaufrichtung erfolgt, und
die Summe von Vorschubbewegungen in Gleichlaufrichtung und in Gegenlaufrichtung
stets eine ganze ungerade Zahl 3 ist wobei die Anzahl der Gleichlaufrichtungen abzüg
lich der Anzahl der Gegenlaufrichtungen 1 beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Beginn des Wickelvor
ganges Wickelgut (1) und Zwischenlage (15) am gleichen Spulenrand gleichsinnig in
axialer Richtung gestartet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Zwi
schenlage (15) größer ist als die Breite des Wickelgutes (1).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vor
schub in axialer Richtung pro Umdrehung der Wickelspule die Steigung der Zwischenlage
(15) größer ist als die Steigung des Wickelgutes (1).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach jeder
Wickellage des Wickelgutes (1) und der zugehörigen Anzahl der Zwischenlagen (15) am
jeweiligen Rand der Außenkontur des aufgespulten Wickelguts, wo sich Wickelgut (1) und
Zwischenlage (15) treffen, die seitliche Vorschubbewegung der Zwischenlage (15) für we
nigstens eine halbe Wickelspulen-Umdrehung angehalten wird, bis das Wickelgut (1) sei
nen Umkehrpunkt in axialer Richtung zur Aufbringung einer neuen Lage erreicht.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichen des Umkehr
punktes am Rand der Außenkontur des aufgespulten Wickelgutes (1) der seitliche Vor
schub sowohl der Zwischenlage (15) als auch des Wickelgutes (1) in die gleiche Vor
schubrichtung gemeinsam neu gestartet wird.
7. Vorrichtung zum lageweisen Aufwickeln von strangförmigem Wickelgut (1), insbesondere
von Draht- oder Bandmaterial, auf eine von einer Wickel-Einrichtung (3, 3′) angetriebenen
aufsetzbaren Wickel-Spule (4, 4′), wobei die Wickel-Einrichtung (3, 3′) eine erste Steue
rungs-Einrichtung zur Steuerung des seitlichen Vorschubs zwecks hin- und hergehender
Changierbewegung zwischen der Wickelspule und einer Strangzuführung (2, 2′) des Wic
kelgutes (1) aufweist und die Wickel-Einrichtung (3, 3′) eine zusätzliche Zuführung für ein
Zwischenlage-Band (15) aus einem einzigen zusammenhängenden Band in wenigstens
zwei Lagen, das jeweils zwischen zwei Lagen des Wickelgutes (1) plaziert ist, aufweist,
wobei eine zweite Steuerungseinrichtung zur Steuerung des seitlichen Vorschubes
zwecks hin- und hergehender Changierbewegung zwischen der Wickelspule (4, 4′) und
der Zuführung für das Zwischenlagen-Band (15) mit einer Voreilung gegenüber dem Wic
kelgut vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung wenigstens einer
zusätzlichen Zwischenlage eine gegenläufige Bewegung zwischen der Strangzuführung
von Wickelgut (1) und Zwischenlage-Band (15) vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung für das Zwi
schenlagen-Band (15) gegenüber der Strangzuführung (2, 2′) und der Wickel-Einrichtung
(3, 3′) parallel zur Achse (5) der Wickelspule (4, 4′) verschiebbar angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Strangzuführung
(2) für das Wickelgut (1) ortsfest angeordnet ist, während die Wickel-Einrichtung (3) mit
der Wickel-Spule (4) entlang der Achse (5) der Wickel-Spule verschiebbar angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickel-Spule (4′)
ortsfest drehbar angeordnet ist, während die Strangzuführung (2′) des Wickelgutes (1)
zwecks hin- und hergehender Changierbewegung parallel zur Achse (5) der Wickelspule
(4′) verschiebbar angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vor
schub-Bewegung der Wickel-Spule (4) oder der Strangzuführung (2′) sowie zur Vorschub-Be
wegung der Zuführung des Zwischenlage-Bandes (15) ein Folge-Regelkreis vorgese
hen ist, dessen Führungsgröße durch die Drehzahl der Wickelspule (4, 4′) vorgegeben ist.
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