DE2910396C2

DE2910396C2 - Vorrichtung zum Feinstdrahtaufwickeln

Info

Publication number: DE2910396C2
Application number: DE2910396A
Authority: DE
Inventors: Vambola I. Tallin Roose
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-03-08
Filing date: 1979-03-16
Publication date: 1986-01-30
Also published as: AT362020B; SE448226B; DE2910396A1; FR2451880B1; CH638753A5; FR2451880A1; SE7901963L; ATA171879A

Description

eine kleine Trägheit der Spindeln mit den auf sie aufge-

20 setzten Spulen. Die Spindeln drehen sich bei beliebigen Drehzahlen innerhalb des ganzen möglichen Drehzahl-

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vor- bereichs absolut gleichmäßig. Wegen der schnellen und

richtung zum Feinstdrahtaufwickeln mit durch jeweils fast trägheitsfreien Reaktion der Regelung kommt ein

ein magnetisches Drehfeld drehangetriebenen Spindeln Durchhängen des aufzuwickelndien Drahts bei einer

zum Aufsetzen einer Abwickelspule bzw. einer Aufwik- 25 Verminderung der Drehzahl der Aufwickelspindel nicht

kelspule, und mit einem Geber zur Einstellung der vor. Die elektrische Kupplung sichert eine maximale

Spannkraft im zwischen den Spulen laufenden Drahtab- Schnellwirkung bei der Regelung der Antriebsdrehzahl

schnitt, der die Drehzahl beider Spindeln elektrisch der Abwichelspule in Übereinstimmung mit einer

steuert Spannkraftänderung des aufzuwickelnden Drahts. All

Eine solche Vorrichtung ist der DE-OS 27 40 258 als 30 dies gewährleistet eine hohe Gcmauigkeit beim Aufbekannt entnehmbar. Dabei dient die bekannte Vorrich- rechterhalten des Sollwertes der Spannkraft tung zum Auf- und Abwickeln feinster fadenartiger tex- Im Folgenden wird die Erfindung durch die Beschreitiler Materialien mit konstanter Wickelspannung, wobei bung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung als Antrieb jeweils ein Elektromotor verwendet wird, weiter erläutert Die Zeichnung zeigt schematisch eine der mit den Spindeln verbunden ist und eine selbständi- 35 Vorrichtung zum Feinstdrahtaufwickeln. ge Baugruppe bildet Bei derartigen Antrieben verläuft Die Vorrichtung zum Aufwickeln von Feinstdraht hat die Drehbewegung bei Drehzahländerungen aufgrund eine Abwickelspule 2 und eine Aufwickelspule 3, die auf der Trägheit des Antriebssystems nicht absolut stoßfrei, je einer Spindel 1 sitzen, welche ihrerseits je einen eigewas insbesondere bei Fadenquerschnitten unter 50 μπι nen Antrieb 6 aufweisen. Weiterhin hat die Vorrichtung nachteilig ist 40 einen Geber 4 zur Einstellung der Spannkraft des aufzu-

In der elektronischen Industrie finden zur Herstellung wickelnden Drahts 5.

von Drahtwiderständen und Spulen feinste isolierte Jeder der Antriebe 6 besteht aus einem hohlen Zylin-

Drahtsorten Anwendung, deren Querschnitte unter der 7 aus einem magnetisch weichen Stoff, der auf der

50 μπι liegen, und deren Zerreißfestigkeit weniger als Spindel 1 starr befestigt ist, und einer Wicklung 8 zur

0,5 N beträgt Dabei erfordert oft nicht die Zerreißfe- 45 Erzeugung eines magnetischen Eirehfeldes um den Zy-

stigkeit, sondern die Stabilität der physikalischen Draht- linder 7. Wegen der hohlen Ausbildung der Zylinder

parameter eine außerordentlich geringe Zugkraft im haben die Antriebe 6 eine kleine Trägheit

Draht bei dessen Aufwickeln. Zum Teil darf die Zug- Der Geber 4 zur Einstellung der Spannkraft des auf·

kraft im Draht bei dessen Aufwickeln höchstens einige zuwickelnden Drahts 5 besteht aus einer Schwinge 9,

10 mN betragen. Diese Umstände stellen besondere An- 50 einer Rolle 10 und einem veränderlichen Widerstand 11.

forderungen an die Vorrichtungen zum Aufwickeln fein- Der veränderliche Widerstand 1:1 ist über einen Rück-

ster Drähte. kopplungsverstärker 12 und einen Transformator 13 mit

Bei der aus dem SU-Erfinderschein 3 98 484 bekann- der Wicklung 8 des Antriebs 6 der Abwickelspule 2

ten Aufwickelvorrichtung von Feinstdrähten dient zum gekoppelt.

Antrieb der Spulen nur ein Antriebsmotor, der auf die 55 Damit ein Rückspulen des Draihts 5 möglich ist, ent- Abwickelspule unmittelbar einwirkt, während der An- hält die Vorrichtung einen Rückkopplungsverstärker

trieb der Aufwickelspule unter Zwischenschaltung einer 14, der über einen weiteren Transformator 13 mit der

elektromagnetischen Kupplung erfolgt, wobei das von Wicklung 8 des Antriebs der Aufwickelspule 3 gekop-

dieser übertragene Drehmoment in Abhängigkeit von pelt ist Beim Rückspulen ist der veränderliche Wider-

der Stellung des Spannkraftgebers steht 60 stand 11 des Spannkraftgebers 4 an den Verstärker 14

Nachteilig dabei ist daß die Aufwickelspule, die über anzuschließen. Um den veränderlichen Widerstand U

die Spindel mit der Ausgangswelle der elektromagnet!- vom Verstärker 12 auf den Verstärker 14 umzuschalten,

sehen Kupplung starr gekuppelt ist, und die Abwickel- ist ein Schalter 15 vorgesehen.

spule, die über eine Spindel und ein kinematisches Ge- Die Speisung der Wicklungen 8 der Antriebe 6 erfolgt triebe mit der Welle des elektrischen Antriebsmotors 65 über einen Transformator 16, uv.r an die Rückkoppstarr gekuppelt ist, eine große Trägheit aufweisen. Die lungsverstärker 12 und 14 angeschlossen ist Zur Drehelektromechanische Rückkopplung kann den Trägheits- sinnänderung der Antriebe 6 dienen Schalter 17. kräften nicht effektiv entgegenwirken, die bei einer An- Der Betrieb der beschriebenen Vorrichtung verläuft

wie folgt:

Die Abwickelspule 2 und die Aufwickelspule 3 werden je an einer Spindel 1 befestigt Der Draht 5 wird von der Abwickelspule 2 über die Rolle 10 dts Spannkraftgebers 4 geführt und an der Aufwickelspule 3 befestigt

Im Umwickelbetrieb hält man die erforderliche Spannkraft des aufzuwickelnden Drahts 5 durch Regelung der Differenz der Drehmomentwerte an der Aufwickeispule 3 und der Abwickelspule 2 aufrecht Hierzu werden die entsprechenden Spannungswerte von den Transformatoren 13 an die Wicklungen 8 der Antriebe 6 gelegt

Wenn die Wicklungen 8 der Antriebe 6 gespeist werden, erzeugen diese magnetische Drehfelder. Unter der Wirkung dieser Felder beginnen sich die Zylinder 7 der Antriebe 6 zu drehen. Diese Zylinder sind aus einem magnetisch weichen Stoff ausgeführt und haben keine Nuten bzw. Wicklungen. Die Drehbewegung der Zylinder 7 erfolgt bei allen Drehzahlen absolut stoßfrei.

Die Antriebssysteme bestehend aus jeweils einer 20 Spule 2 bzw. 3, einer Spindel 1 und einem hohlen Zylinder 7, weisen eine sehr kleine Trägheit auf, was wesentlich zur genauen Aufrechterhaltung des Sollwertes der Spannkraft des aufzuwickelnden Drahts 5 beiträgt

Die Durchmesseränderung der Aufwickelspule 3 und der Abwickelspule 2 beim Drahtaufwickeln bewirkt eine Änderung der Spannkraft des Drahts 5. Infolgedessen dreht sich die Schwinge 9 des Spannkraftgebers 4 und ändert den Wert der veränderlichen Widerstandes 11. Diese Änderung des veränderlichen Widerstandes 11 gelangt über den Rückkopplungsverstärker 12 und den Transformator 13 zum Antrieb 6 der Abwickelspule und führt eine entsprechende Änderung von deren Drehzahl herbei Dadurch wird der Sollwert der Spann- III. kraft des Drahts 5 wiederhergestellt

Die rein elektrische Rückkopplung des Spannkraftgebers 4 auf den Antrieb 6 hat eine sehr schnelle Wirkung, was ebenfalls für die genaue Aufrechterhaltung des Sollwertes der Spannkraft von großer Bedeutung ist Die Kopplung des Spannkraftgebers 4 mit dem Antrieb 6 der Abwickelspule 2 schließt ein Durchhängen des aufzuwickelnden Drahts 5 bei einer Verminderung der Drehzahl der Aufwickelspule 3 aus.

Ein Umsteuern der Aufwicklung, wie es z. B. beim Aufwickeln von Widerständen erforderlich ist, erfolgt durch Änderung des Drehsinns der Aufwickelspule 3, was durch Umschalten der Wicklung 8 des Antriebs 6 dieser Spule mit Hilfe des Schalters 17 geschieht Dabei bleibt das Vorzeichen des Drehmoments der Abwickelspule 2 unverändert.

Falls es erforderlich ist, den Draht 5 von der Spule 3 auf die Spule 2 umzuwickeln, schaltet man den veränderlichen Widerstand 11 des Gebers 4 mit dem Schalter 15 vom Rückkopplungsverstärker 12 auf den Rückkopplungsverstärker 14 um und bringt die Schalter 17 der Wicklungen 8 der Antriebe 6 in die entgegengesetzte Stellung.

In Abhängigkeit vom erforderlichen Wert der Spannkraft des aufzuwickelnden Drahts 5 können die Antriebe 6 der Aufwickeispule 3 und der Abwickelspule 2 wie so folgt arbeiten:

|. I. Die Antriebe 6 der Aufwickelspule 3 und der Ab-Sp wickelspule 2 schaltet man gegenläufig ein, wobei

Iv das Drehmoment des Antriebs 6 der Aufwickelspu- 65

Ii Ie 3 das Drehmoment des Antriebs 6 der Abwickelte; spule 2 bedeutend übersteigt. Wenn dabei die Spult len 2 und 3 nicht durch den Draht 5 verbunden

wären, wurden sie sich gegenläufig drehen.

Wegen ihrer Verbindung durch den Draht 5 drehen sich die Spulen 2 und 3 im Drehsinn des Antriebs 6 der Aufwickelspule 3, und der Antrieb 6 der Spule 2 wirkt als elektromagnetische Bremse. Die Spannkraft des Drahts 5-ergibt sich aus dem Drehmoment des Antriebs 6 der Aufwickelspule 3 bzw. dem Drehmoment des Antriebs 6 der Aufwickeispule 2 unter Berücksichtigung der jeweils wirksamen Spulenradien und gegebenenfalls der vorhandenen Reibungen. Durch eine Änderung des Spannungswertes an der Wicklung 8 des Antriebs 6 der Abwickelspule 2 kann man die Spannkraft des aufzuwickelnden Drahts 5 in einem sehr weiten Bereich ändern.

Diese Betriebsart der Antriebe 6 ermöglicht es, eine Spannkraft in der Größenordnung von 10 mN bis zur Festigkeitsgrenze des aufzuwickelnden Drahts 5 zu erzielen.

Die Antriebe 6 der Aufwickelspule 3 und der Abwickelspule 2 schaltet man im gleichen Drehsinn, wobei aber das Drehmoment des Antriebs 6 der Aufwickelspule 3 größer als das Drehmoment des Antriebs 6 der Abwickelspule 2 ist so daß dieser bremsend auf den Antrieb 6 der Aufwickeispule 3 wirkt und eine Spannkraft im Draht erzeugt wird. Eine Änderung der Spannkraft des aufzuwickelnden Drahts 5 erzielt man, indem man die Spannung an der Wicklung 8 des Antriebs 6 der Abwickelspule 2 ändert

Diese Betriebsart der Antriebe 6 ermöglicht es, eine Spannkraft in der Größenordnung von 0,1 mN und weniger zu erzielen.

Die Antriebe 6 der Aufwickelspule 3 und der Abwickelspule 2 schaltet man im gleichen Drehsinn und mit gleichem Drehmoment ein. In diesem Falle ergibt sich die Spannkraft im aufzuwickelnden Draht 5 nur noch aus der Reibungskraft der Drehachse der Rolle 10 des Spannkraftgebers 4. Die Spannkraft liegt dabei in der Größenordnung von 0,01 mN.

In allen Betriebsarten ergibt sich eine hohe Genauigkeit bei der Aufrechterhaltung des Sollwertes der Spannkraft des aufzuwickelnden Drahts, wobei dieser Sollwert von etwa 0,01 mN bis zur Festigkeitsgrenze reichen kann. Somit können beliebig feine Drähte aufgewickelt werden. Die Drehzahlen können dabei von etwa 10 bis 2500 U/min betragen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 derung der Drehzahl der Aufwickel- und der Abwickel- Patentansprüche: spule entstehen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor-

1. Vorrichtung zum Feinstdrahtaufwickeln mit richtung zum Feinstdrahtaufwickeln zu schaffen, deren durch jeweils ein magnetisches Drehfeld drehange- 5 Antriebssystem bei einfacher Konstruktion und hoher triebenen Spindeln (1) zum Aufsetzen einer Abwik- Betriebszuverlässigkeit eine minimale Trägheit aufwein kelspule (2) bzw. einer Aufwickelspule (3), und mit und die eine zügige und stoßfreie Drahtbewegung geeinem Geber (4) zur Einstellung der Spannkraft im währleistet

zwischen den Spulen (2,3) laufenden Drahtabschnitt, Ausgehend von der gattungsgemäßen Vorrichtung

der die Drehzahl beider Spindeln (I) elektrisch steu- io wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß erfin-

ert, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder dungsgemäß an jeder Spindel zum Antrieb ein wick-

Spindel (1) zum Antrieb ein wicklungsfreier Zylinder lungsfreier Zylinder aus weichmagnetischem Werkstoff

(7) aus weichmagnetischem Werkstoff starr befestigt starr befestigt ist, auf welchen das magnetische Drehfeld

ist, auf welchen das magnetische Drehfeld wirkt wirkt Zweckmäßigerweise sind die Zylinder gemäß ei-

2. Vorrichtung zum Feinstdrahtaufwickeln nach is ner vorteilhaften Weiterbildung hohl ausgeführt Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylin- Durch die Einzelantriebe der Spindel in der erfinder (7) hohl ausgeführt ist dungsgemäßen Ausbildung werden irgendwelche kinematische Zwischenglieder entbehrlich, und es ergibt sich