DE2951917C2

DE2951917C2 - Einrichtung zum Steuern der Zugspannung eines elektrischen Leiterdrahtes in einer Wickelmaschine

Info

Publication number: DE2951917C2
Application number: DE2951917A
Authority: DE
Inventors: Takashi Fujisawa Kobayashi; Yukinori Yokohama Taneda; Kiyoshi Yano
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-12-22
Filing date: 1979-12-21
Publication date: 1986-11-06
Also published as: JPS6039622B2; US4480799A; JPS5584771A; DE2951917A1

Description

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— einen Drehantrieb für den Wicldungskörper,
dessen Drehzahl zwischen einem beschleunigten, einem konstanten und einem verzögerten Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Wickelbetrieb veränderbar ist, Oberbegriff des Anspruchs 1.

— einen längs des Wicklungskörpers verfahrbaren 15 Eine derartige Einrichtung ist aus der Betriebsvor-Drahtführer, schrift Wickelhalbautomat FL-167 der Firma Micafil,

— einen Drahtzugregler mit einer mehrere Win- 1977, bekannt

düngen des Leiterdrahtes aufnehmenden und Beim Bilden einer Spule mit perfekter Lage durch von <iner Bremse mit einer einstellbaren Aufwickeln eines kontinuierlichen elektrischen Leiter-Bremskraft beaufschiagbaren Bremsspuie, 20 drahtes um einen Wicklungsfcörper mit kreisförmigem

— einen Drehwinkelgeber zur Abgabe von einer Querschnitt wird es notwendig, den Draht abzuheben der Drehzahl des Wicklungskörpers proportio- bzw. stufenweise höher zu legen, der in einer nächsten nalen Anzahl von Impulsen, äußeren Lage gewickelt wird an beiden Enden des

— einen Zähler zur Addition der vom Drehwinkel- Wicklungskörpers, und zwar nacheinander, um so die geber abgegebenen Impalse, 25 übereinander gelagerten Stellungen des Drahtes in den

— einen Vergleicher zum Vergleich des Zähler- Wicklungslagen zu koordinieren. Zu diesem Zweck wird Standes des Zählers mit in zeitlicher Reihenfol- die Drehgeschwindigkeit des Wicklungskörpers verge vorgegebenen Soll-Werten und langsamt, wenn die Wicklungsstellung des Drahtes eine

— eine Steuereinheit zur Abgabe von Steuersigna- oder wenige WiHdungen kurz vor irgendeinem Ende des len in Abhängigkeit eines Ausgangssignals vom 30 Wicklungskörpers erreicht, wobei die Wicklungsstel-Vergleicher zur UmkeS-ung des Drahtführers lung zur nächsten oberen Lage stufenweise weiterge- und zur Beschleunigung bzw. zur Verzögerung bracht wird. Dann wird nach Aufwickeln des Drahtes des Drehantriebs, über eine einzige oder mehrere Windungen die Drehgeschwindigkeit des Wicklungskörpers wieder beschleu-

dad u rc h gekennzeichnet, 35 nigt auf eine vorgegebene konstante Drehgesehwindigdaß die Bremsspule (21) eine elektromagnetische keit. Als Folge der Verlangsamung der Drehgeschwin-Bremse (20) aufweist, digkeit des Wicklungskörpers, die erreicht wird, wenn daß die Steuereinheit (30) der elektromagnetischen die Wicklungsstellung des Drahtes fur die nächste äuße-Bremse (20) eine dem jeweiligen Betriebszustand für re Wicklungslage schrittweise fortgeführt wird, wird eibeschleunigten, konstanten und verzögerten Wik- 40 ne Verringerung in der Spannung erreicht, die auf den kelbetrieb entsprechende Bremsspannung (V_A, Vb, Draht ausgeübt wird und gegebenenfalls ein Durch-Vc) zuführt, und hang, da der von einer Zuführhaspel mit hoher Gedaß die Umschaltzeitpunkte der Umschaltung der schwindigkeit vor der Verlangsamung zugeführte Draht Bremsspanungen (V_A, Vb, V_c) zum Übergang in ei- aufgrund der Trägheit des zwischen dem Spulenkörper nen geänderten Betriebszustand dem Eintritt des ge- 45 und der Zuführhaspel gespannten Drahtabschnittes soänderten Betriebszustandes um eine Zeitspanne, die wie der Trägheit der Rollen zur Führung des elektrider Zeitkonstante der elektromagnetischen Bremse sehen Drahtes auf der gleichen Geschwindigkeit bleiben (20) entspricht, vorgezogen sind. möchte, d. h. der Draht wird von der Zuführhaspel in 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- größerer Menge zugeführt, als Draht um den Wickzeichnet, daß zum Ausgleich der Zugspannungsän- 50 !ungskörper gewickelt wird. Andererseits wird bei der derungen beim Bewickeln eines Wicklungskörpers Beschleunigung des Wicklungskörpers die Spannung mit rechteckigem Querschnitt (17) den Bremsspan- auf den gespannten Draht plötzlich erhöht aufgrund der nungen (V_A, V₈, V_c), die den einzelnen Betriebszu- auf den Draht zur Beschleunigung der Zuführgeschwinständen zugeordnet sind, zusätzliche Bremsspan- digkeit ausgeübten Zugkraft.

nungen (V]- V₅) durch eine zweite Steuereinheit 55 Bei einer Wickelmaschine, bei der ein Wicklungskör-

(40) überlagerbar sind, wobei die zweite Steuerein- per mit einem Wicklungsabschnitt mit Rechteckquer-

heit (40) von einem zweiten Vergleicher (39) ansteu- schnitt verwendet wird, unterliegt die auf den elektri-

erbar ist, in der jeweils ein voreingestellter Wert des sehen Draht ausgeübte Spannung einer plötzlichen Än-

Drehwinkels des Wicklungskörpers (17) mit dem derung jedesmal dann, wenn sich die Wicklungsstellung

p vom Drehwinkelgeber (27) in einem zweiten Zähler 60 des elektrischen Drahts über eine Kante des rechtecki-

ξ_: (38) angezeigten Wert des Drehwinkels des Wick- gen Wicklungskörpers während jeder Drehung des

$ lungskörpers (17) vergleichbar ist und daß bei Über- Wicklungskörpers bewegt zusätzlich zu den Änderun-

fji einstimmung der vorgenannten Werte im zweiten gen, die an beiden Enden des Wicklungskörpers auftre-

t' Vergleicher (39) durch die nachgeschaltete zweite ten.

; ' Steuereinheit (40) die den einzelnen Drehwinkelstel- 65 Beim Wickeln einer Spule mit perfekter oder voll-

;L lungen des Wicklungkörpers (17) zugeordneten zu- kommener Lage erreichen die schnellen Änderungen

jij sätzlichen Bremsspannungen CV1—V5) zu den der Spannung auf den Draht Verschlechterungen bei

r·>i Bremsspannungen (V_A, Vb, Vc), die den einzelnen der Drahtausrichtung zwischen den auf einen Wick-

lungskörper aufgewickelten Windungen der Spule. Insbesondere hat eine plötzliche oder schnelle Verringerung der auf den Draht ausgeübten Spannung die Erzeugung einer Lockerung oder eines Durchhanges zur Folge, wodurch es schwierig wird, den Draht richtig auf oder längs des Drahtes aufzuwickeln, der bereits um den Wicklungskörper gewickelt ist Andererseits hat eine plötzliche oder schnelle Zunahme der Spannung auf den Draht zur Folge, daß der Draht unerwünscht gestreckt wird, wodurch sich Änderungen des Widerstandswertes des Qrahtes pro Längeneinheit ergeben, sowie eine Abtrennung einer beschichteten Isolierschicht und im schlimmsten Fall ein möglicher Bruch des Drahtes.

Es zeigt sich aus der vorstehenden Erläuterung, daß Änderungen der Spannung auf den Draht der während is des Wickelbetriebs zur Bildung einer Spule zugeführt wird, verschiedene Probleme nach sich zieht, wobei es erwünscht ist daß die Spannung auf den Draht so konstant wie möglich gehalten wird, unabhängig von Änderungen der bei einer Drehung des Wicklungskörpers ausgeübten Spannung oder der Änderung der Drehgeschwindigkeit des Wicklungskörpers.

Es ist eine Wickelmaschine bekannt, bei der aus der mechanisch bewirkten Verschwenkung eines Zugkraftmessers eine elektrische Regelspannung gewonnen wird, die auf den Antrieb einwirkt (US-PS 35 65 357).

Eine Wickelmaschine mit einer elektromagnetischen Bremse, die mit einer Bremsspannung beaufschlagbar ist ist an sich bekannt (US-PS 36 06 183). Im Unterschied zur vorliegenden Erfindung dient die Bremse jedoch lediglich zum Abbremsen des Wickelantriebs und nicht zur Steuerung der Drahtzugspannung bei den jeweiligen Änderungen der Wickelbetriebszustände.

Bei der Einrichtung der eingangs genannten Art wird die Drehgeschwindigkeit beschleunigt konstant gchalten oder verzögert für den Antrieb des Wicklungskörpers vorprogrammiert Bei der bekannten Maschine ist auch ein längs des Wicklungskörpers verfahrbarer Drahtführer vorhanden sowie ein Drahtzugregler mit einer mehrere Windungen des Leiterdrahtes aufnehmenden und von einer Bremse mit einer einstellbaren Bremskraft beaufschlagbaren Bremsspule. Auch ist ein Impulsgeber vorhanden, der in Verbindung mit einem Zähler die jeweilig erreichte Windungszahl angibt. Schließlich werden bei dieser bekannten Einrichtung aus dem Vergleich der im Zähler angezeigten Windungszahlen und vorgegebenen Werten Steuersignale für die Umkehrung des Drahtführers und für die Beschleunigung bzw. Verzögerung des Drehantriebs für den Wickelkörper abgeleitet Eine Steuerung der Zugspannung des aufzuwickelnden Drahtes in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Wickelantriebs ist jedoch nicht vorgesehen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, daß die Zugspannung des Drähte·, auch bei einer Änderung des Wickelbetriebszustandes exakt einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Einrichtung, wie sie im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist.

In weiterer Ausbildung der vorliegenden Erfindung werden auch die Einflüsse auf die Zugspannung des Drahtes eliminiert, die durch die Form eines Spulenkörpers mit rechteckigem Querschnitt entstehen. Die Lösung hierfür ist im kennzeichnenden Teil des Patentan-Spruchs 2 angegeben.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführung^fbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild der Anordnung einer Steuereinrichtung für eine Spulenwickelmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

F i g. 2 in Seitenansicht einen Teil der Spulenwickelmaschine gemäß F i g. 1,

F i g. 3 Signalverläufe zur Erläuterung von Beziehungen zwischen Änderungen der Zuführgeschwindigkeit eines elektrischen Drahtes, auf den Draht ausgeübten Bremskräften abhängig von Änderungen dessen Zuführgeschwindigkeit und zur Erzeugung gesteuerter Bremskräfte beim Wickelbetrieb erforderlichen elektrischen Bremsspannungen,

F i g. 4 ein Blockschalbild zur Darstellung einer Einrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit rechteckigem Wicklungskörper,

F i g. 5 eine Seitenansicht eines Teils der Einrichtung gemäß F i g. 4,

F i g. 6 einen Signalverlauf zur f,vErstellung von Änderungen der Zuführgeschwindigkeit eines elektrischen Drahtes beim Wickelbetrieb zur Bildung einer Spule mit Rechteckquerschnitt

Fiig.7 zeitabhängig Signalverläufe zur Darstellung der Ä «iderung der Zuführgeschwindigkeit eines elektrischen Drahtes während einer einzigen Drehung eines Wicklungskörpers mit Rechteckquerschnitt zusammen mit zugeordneten Änderungen der Spannung auf den Draht der gesteuerten Bremskräfte entsprechend den Änderungen in der Spannung und der elektrischen Bremsspannungen zur Erzeugung der gesteuerten Bremskräfte.

Gemäß den F i g. 1 —3, die eine Einrichtung für eine Wickelmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen, wird ein von einer Draht-Zuführhaspei 1 abgegebener elektrischer Draht 2 mit einer vorgegebenen (mechanischen) Spannung mittels einer Vorspannungs-Vorrichtung 19 zugeführt und a'ann um eine Bremsspule 21 mit einer vorgegebenen Anzahl von Windungen gewickelt zur Versetzung in einen vorgegebenen Spannungszustand, der erforderlich ist für das Wickeln einer Spule. Die Bremsspule 21 isi mit einer Bremskraft mittels einer elektromagnetischen Bremse 20 versorgt. Der von der Bremsspuie 21 abgezogene elektrische Draht 2 wird über eine Führungsspule 22 und einem Paar von Drahtführungsrollen 23 für die Draht-Querführung abgezogen und um einer Wicklungskörper 26 gewickelt, der auf einer Wickelwelle 24 drehbar gehaltert ist. Die Größe der auf den elektrischen Draht 2 durch die Vorspannungseinrichtung 19 ausgeübten mechanischen Spannung ist vorzugsweise auf einen möglichen Minimalwert eingestellt, der jedoch ?.usi stehend groß sein muß, um sicherzustellen, daß kein Übergang in dem elektrischen Draht 2 längs des V/eges zwischen der Zuführhapsel 1 und dem Wickiungskörper 26 auftritt und daß kein Schluß des Drahtes 2 bezüglich der Bremsspule 21 auftritt durcii entsprechendes Steuern der (mechanischen) Spannung auf dem Draht 2 während des Wickelbetriebes. Die Drahtführungsrollen 23 werden synchron zur Drehung des Wieklungskörpes 26 so betrieben, daß sie hin- und hergehend bewegt werden in einer Richtung parallel zur Mittelachse des Wicklungskörpers 26, wodurch die Zuführstellung des Drahtes 2 bezüglich den- Wicklungskörper 26 auch axial verschoben wird, um ein perfektes Wickeln des Drahtes 2 sicherzustellen. Auf der Wickelwelle 24 ist an einem Ende ein Drehwinkelgeber 27 befestigt, der so ausgebildet ist, daß er einen Impulszug mit Impulspausen proportional der Drehgeschwindigkeit der Wickelwelle 24

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erzeugt. Der Ausgangs-Impulszug vom Drehwinkelgeber 27 wird einem Zähler 28 zugeführt, der zum Zählen der Impulse vom Geber 27 dient, um so den momentanen oder Ist-Drehwinkel des Wicklungskörpers 26 zu erfassen. Der Ausgang des Zählers 28 ist mit einem Vergleicher 29 gekoppelt, der seinerseits mit einer Steuereinheit 30 verbunden ist. In der Steuereinheit 30 sind verschiedene Daten von elektrischen Bremsspannungen voreingestellt, die abhängig von der Drehgeschwindigkeit des Wicklungkörpers 26 zu ändern sind unter Berücksichtigung der Zeitkonstante (Nacheilung im Betrieb) der elektromagnetischen Bremse 20.

Im Betrieb der Wickelmaschine, die mit einer Einrichtung zur Steuerung der Zugspannung versehen ist, wird zunächst der Wicklungskörper 26 fest auf der Wickelwelle 24 befestigt und wird dann das freie Ende des elektrischen Drahtes 2, das von den gepaarten Drahtführungsroüen 23 herausgeführt ist, an dem Wicklungskörper 26 oder der Wickelwelle 24 an einer vorgegebe nen Stelle befestigt Andererseits werden die Daten der verschiedenen Werte, die die der elektromagnetischen Bremse 20 zuzuführenden elektrischen Bremspannung V wiedergeben, sowie die Zeitpunkte zur Umschaltung der elektrischen Bremsspannungen, die Anzahl der Windungen für eine einzige Lage und die Gesamtzahl der Windungen in der Steuereinheit 30 vorgesehen. Nach dem Start des Wickelbetriebs beginnt die Steuereinheit 30 mit dem Schließen des Schalters 34, wodurch die mittels eines Potentiometers 31 einstellbare elektrische Bremsspannung V_A der elektromagnetischen Bremse 20 über einen Verstärker 37 zugeführt wird. Ausgehend vom laufenden Zustand wird die Wickelwelle 24 mittels eines (nicht dargestellten) Antriebsmotors gedreht, während die gepaarten Drahtführungsrollen 23 in einer Richtung parallel zur Achse des Wicklungskörpers 26 synchron zu dessen Drehung bewegt werden (Doppelpfeil DJl Wenn der Wickelkörper 26 vom Beginn des Wickels einmal umgedreht worden ist, wird der Wicklungskörper 26 schnell beschleunigt auf eine voreingesteiite Drehgeschwindigkeit. Folglich entspricht die Bremsspannung V_A, die der elektromagnetischen Bremse 20 durch das Schließen des Schalters 24 zugeführt ist, der Bremsspannung, die für die Beschleunigung eingestellt ist. Da die durch die elektromagnetische Bremse 20 bei der Beschleunigungs-Betriebsart erzeugte Bremskraft sehr geringe Größe besitzt, unterliegt der zugeführte Draht 2 keiner zunehmenden mechanischen Spannung, selbst wenn die lineare Geschwindigkeit des Drahtes 2, der zur Aufwicklung auf den Wicklungskörper 26 zugeführt wird, sich erhöht. Zu diesem Zeitpunkt wird der Wert, der der Drehgeschwindigkeit des Wicklungskörpers 26 unmittelbar vor dem Übergang von der Betriebsart mit beschleunigter auf die Betriebsart mit konstanter Drehgeschwindigkeit in dem Vergleicher 29 gesetzt Andererseits werden Impulse von dem Drehwinkelgeber 27, der auf der Wickelwelle 24 befestigt ist, mit synchronisierter Zeitsteuerung mit der Drehung des Wicklungskörpers 26 erzeugt und durch den Zähler 28 gezählt Wenn der Wert im Zähler 28 mit dem am Vergleicher 29 von der Steuereinheit 30 eingestellten Wert übereinstimmt wird ein Befehlssignal zur Änderung der elektrischen Bremsspannungen vom Vergleicher 29 erzeugt und der Steuereinheit 30 zugeführt Abhängig vom Befehissignai öffnet die Steuereinheit 30 den Schalter 34 und schließt simultan den Schalter 35, woraufhin nun die mittels eines Potentiometers 32 einstellbare elektrische Bremsspannung V_B der elektromagnetischen Bremse 20 zugeführt wird. Zu diesem Zeitpunkt

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65 wird ein Wert, der der Drehgeschwindigkeit des Wicklungskörpers 26 unmittelbar vor dem Übergang von der Betriebsart mit konstanter zur Betriebsart mit verzögerter Drehgeschwindigkeit entspricht, in den Vergleicher 29 geladen. Simultan mit dem Übergang des Wicklungskörpers 26 zur Betriebsart mit konstanter Drehgeschwindigkeit geht die bisher von der elektromagnetischen Bremse 20 ausgeübte Bremskraft F_A zu einer Bremskraft F_B über, wodurch der elektrische Draht 2 unter einer mechanischen Spannung einer Größe angeordnet wird, die für das Aufwickeln des elektrischen Drahtes 2 auf den Wicklungskörper 26 mit konstanter Drehgeschwindigkeit erforderlich ist. Durch die Drehung mit konstanter Drehgeschwindigkeit des Wicklungskörpers 26 wird eine erste Wickellage gebildet. Wenn die erste Lage bis zu einer Stelle nahe deren Ende ausgebildet ist, stimmt der Zählwert im Zähler 28 mit dem eingestellten Wert im Vergleicher 29 überein, woraufhin ein Befehl zur Änderung der elektrischen Bremsspannung vom Vergleicher 29 zur Steuereinheit 30 von neuem abgegeben wird. Abhängig von dem neuen Befehl öffnet die Steuereinheit 30 den Schalter 35 und schließt simultan den Schalter 36, wodurch nun eine mittels eines Potentiometers 33 einstellbare elektrische Bremsspannung Vc der elektromagnetischen Bremse 20 zugeführt wird. Zum gleichen Zeitpunkt wird der Wert, der dit Drehgeschwindigkeit des Wicklungskörpers 26 unmittelbar vor dem Übergang von der Betriebsart mit verzögerter zur Betriebsart mit konstanter Drehgeschwindigkeit entspricht, in dem Vergleicher 29 vorgesehen. Simultan mit dem Beginn der Verlangsamung der Drehung des Wicklungskörpers 26 erzeugt die elektromagnetische Bremse 20 eine Bremskraft Fc entsprechend der angelegten elektrischen Bremsspannung Vc um so die Drehung der Bremsspule 21 zu verlangsamen, u'mcf diesen umständen cnisichi, wenn durch die Zuführgeschwindigkeit des elektrischen Drahtes 2, der dem Wicklungskörper 26 zugeführt wird, auch die Drehzahl des Wicklungskörpers 26 verringert ist, kein Durchhang in dem zugeführien elektrischen Draht 2. Auf diese Weise kann die Drehgeschwindigkeit des Wicklungskörpers 26 auf einen vorgegebenen niedrigen Pegel verringert werden, während der elektrische Draht 2 weiterhin mit einer vorgegebenen (mechanischen) Spannung zugeführt wird. Unmittelbar bevor die Drehgeschwindigkeit der Wicklungsspule 26 den erwähnten vorgegebenen niedrigen Pegel erreicht hat, stimmt der Zählerstand im Zähler 28 mit dem am Vergleicher 29 eingestellten Wert überein, wodurch ein Befeh'· 'ignal zur Änderung der Bremsspannung von dem Vergleicher 29 zur Steuereinheit 30 abgegeben wird. Abhängig von dem Befehlssignal öffnet die Steuereinheit 30 den Schalter 36 und schließt simultan den Schalter 35, wodurch die elektrische Bremsspannung Vb der elektromagnetischen Bremse 20 zugeführt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Wert, der der Drehgeschwindigkeit des Wicklungkskörpers 26 unmittelbar vor dem Übergang von der Betriebsart mit konstanter zur Betriebsart mit beschleunigter Drehgeschwindigkeit entspricht, in den Vergleicher 29 eingegeben. Simultan mit dem Übergang des Wicklungskörpers 26 in die Betriebsart mit konstanter, niedriger Drehgeschwindigkeit geht die Bremskraft Fc der elektromagnetischen Bremse 20 in die Bremskraft F_B über, in diesem Stand kommt der Wicklungsbetrieb für die erste Wicklungslage zu einem Ende, woraufhin die Wicklungslage des elektrischen Drahtes 2 in axialer Richtung gegenüber dem Wicklungskörper 26 von der Beendigung der ersten Wicklungslage in eine

stufenariig darüberliegend« Anfangsstellung für eine zweite Wicklungslage verschoben wird. Danach stimmt bei Drehung des Wicklungskörpers 26 um einen vorgegebenen Winkel der gezählte Wert des Zählers 28 mit dem im Vergleicher eingestellten Wert, überein, der dann ein Befehlssignal zur Änderung der elektrischen Brfc.>r;sspannung zur Steuereinheit 30 abgibt. Abhängig davon öffnet die Steuereinheit 30 den Schalter 35, während sie simultan den Schalter 34 schließt.wodurch die elektrische Bremsspannung V_A der elektromagnetischen Bremse 20 zugeführt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der eine Drehgeschwindigkeit des Wicklungskörpers 26 unmittelbar vor dem Übergang von der Betriebsart mit beschleunigtes· zur Betriebsart mit konstanter Drehgeschwindigkeit wiedergebende Wert in dem Vergleicher 29 eingestellt. Simultan mit der Beschleunigung des sich drehenden Wicklungskörpers 26 wiu die bisher durch die elektromagnetische Bremse ausgeübte Bremskraft Fb durch die Bremskraft Fa ersetzt, um so die Drehung der Bremsspule 21 zu erleichtern. Daher wird der elektrische Draht 2 mit erhöhter Geschwindigkeit zugeführt, während er konstant unter der vorgegebenen mechanischen Spannung gehalten wird. In ähnlicher Weise wird das Wickeln des Drahtes 2 für eine erforderliche Anzahl von Windungen durchgeführt.

Auf diese Weise ist es durch Steuern der Bremskraft, die auf die Bremsspule 21 ausgeübt wird, abhängig von einer Änderung der Drehgeschwindigkeit des Wicklungskörpers 26, um dadurch zu verhindern, daß die auf den laufenden Draht 2 ausgeübte mechanische Spannung verändert wird, möglich, die Spannung auf den Draht 2 zu allen Zeiten konstant zu halten und so eine Spule 25 oder Wicklung mit richtig ausgerichtetem, vollkommenem Lagenzustand zu erreichen.

Die F i g. 4 bis 7 zeigen eine Wickelmaschine gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Wickelmaschine so ausgebildet, daß sie einen elektrischen Draht 2 um einen Wicklungskörper 17 wickelt, der einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt besitzt ta den Fig.4 bis 7 sind diejenigen Teile, die die gleiche oder ähnliche Funktion wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 1 bis 3 ausüben, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Der Wicklungskörper 17 zur Bildung einer Spule 16 mit Rechteckquerschnitt ist angepaßt auf einer Wickeltrommel 14 befestigt, die auf einer Wickelwelle 24 ausgebildet ist und mittels einer Mutter 15 gesichert ist. Die Wickelwelle 24 wird durch einen (nicht dargestellten) Elektromotor über einen Riemen 18 mit gesteuerten oder geregelten Drehzahlen angetrieben, wie das im folgenden erläutert wird. Auf der Wickelwelle 24 ist an einem Ende auch der Drehwinkelgeber befestigt, der so ausgebildet ist, daß er einen Impulszug erzeugt, der zur Zählung Zählern 28 und 38 zugeführt wird. Der Ausgang des Zählers 38 ist mit einem Vergleicher 39 gekoppelt, der seinerseits mit einer (zweiten) Steuereinheit 40 verbunden ist In der Steuereinheit 40 sind Daten zur Zeitsteuerung voreingestellt für das Umschalten der elektrischen Bremsspannungen abhängig vom Drehwinkel des Wicklungskörpers 17 während einer einzigen vollständigen Umdrehung davon. Der Vergleicher 39 wird aufeinanderfolgend mit den voreingesteüten Zeitsteuerdaten versorgt zum Vergleich mit den momentanen oder Ist-Zählwerten im Zähler 38 zur Bestimmung der Zeitsteuerung bzw. der Zeitpunkte, zu denen die elektrischen Bremsspannungen tatsächlich umzuschalten sind. Zur Ableitung erforderlicher elektrischer Bremsspannungen von der Quellenspannung sind die veränderbaren Widerstände 31, 32 und 33 mit jeweils Anschlüssen an einem bewegbaren Abgriff vorgesehen, mit denen die Schalter 34,35 bzw. 36 verbunden sind. Zum Zweck der Einstellung von elektrischen Spannungen in einem engeren Bereich zum Einstellen der elektrischen Bremsspannungen zur Steuerung der auf den Draht 2 ausgeübten mechanischen Spannung, um auf diese Weise Änderungen in der Lineargeschwindigkeit des elektrischen Drahtes 2 auszugleichen, der während jeder einzelnen vollständigen Drehung des Wicklungskörpers 17 zugeführt ist, sind Widerstände 41, 42, 43, 44 und 45 mit einem den Schaltern 34, 35 und 36 gemeinsamen Ausgangsanschluß verbunden. Die Widerstände 41, 42, 43, 44 und 45 sind ebenfalls durch veränderbare Widerstände mit jeweils bewegbarem Abgriff gebildet, die mit dem Schalter 46,47,48,49 bzw. 50 verbunden sind und die so ausgebildet sind, daß sie abhängig von von der Steuereinheit 40 abgegebenen Befehlen geöffnet und geschlossen werden. Der selektiv von dem Schalter 46, 47, 48, 49 oder 50 abgeleitete Spannung wird der elektromagnetischen Bremse 20 über den Differenzverstärker 37 zugeführt. Die Steuereinheit 40 ist mit der Steuereinheit 30 so gekoppelt, daß sie mit dieser synchron betreibbar ist.

Für den Fall des zweiten Ausführungsbeispiels, das nun erläutert wird, ändert sich die Lineargeschwindigkeit des elektrischen Drahtes 2 während des Wickeins einer ersten Lage in der durch eine Vollinie in F i g. 6 dargestellten Weise aufgrund der Tatsache, daß der Wickeltrommelabschnitt des Wicklungskörpers 17 Rechteckquerschnitt besitzt und nicht Kreisquerschnitt, wie bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel. Änderungen der Lineargeschwindigkeit des elektrischen Drahtes 2 sind aufteilbar in einen Bereich mit linearer Beschleunigung, einen Bereich mit konstanter Geschwindigkeit und einen Bereich mit linearer Verzögerung, die durch die Zweipunkt-Strich-Linie in Fig.6 dargestellt sind, und die Änderungen der Geschwindig ■ keiten, die während einer einzigen vollständigen Umdrehung des Wicklimgskörpers 17 auftreten, wie das in F i g. 7a dargestellt ist Folglich sind in der Steuereinheit 30 die Daten für die Zeitsteuerung der Umschaltung der elektrischen Bremsspannungen entsprechend den Änderungen der Lineargeschwindigkeit des Drahtes 2 voreingestellt zusammen mit D^tcn, die die Anzahl der Windungen für eine einzige Wicklungslage und die Gesamtzahl der für die vollstänge Spule 16 erwünschten Windungen wiedergeben. Andererseits sind in die (zweite) Steuereinheit 40 Daten zum Umschalten der Bremskräfte eingegeben, die durch die elektromagnetische Bremse 20 unter der Annahme erzeugt werden, daß die auf den Draht 2 augeübte Bremskraft an zwölf Punkten A, B, C, D, ... K und L geändert wird entsprechend

Änderungen der linearen Geschwindigkeit des Drahtes 2, die während einer einzigen vollständigen Umdrehung auftreten, wie das in F i g. 7a dargestellt ist Jeder Befehl zum Umschalten der Bremskraft wird zu einem Zeitpunkt abgegeben, der jedem der Zeitpunkte A, B,... K und L um eine Zeitspanne vorausgeht, die der Zeitkonstante (Betriebsverzögerung) der elektromagnetischen Bremse 20 entspricht Der Wicklungskörper 17 wird fest am Trommelabschnitt 14 der Wickelwelle 24 befestigt und daran mittels einer Kiemmutter 15 gesichert Dann wird der freie Endabschnitt des elektrischen Drahtes 2, der von den gepaarten sich quer erstreckenden Rollen 23 herausgeführt ist an dem Wicklungskörper 26 oder der Wickelwelle 24 an einer vorgegebenen Stelle befe-

stigt. Nach der erwähnten Auslöung beginnt die erste Steuereinheit 30 den Schalter 34 zu schließen, um dadurch eine elektrische Bremsspannung V_A anzulegen, während der Schalter 46 durch den Befehl von der zweiten Steuereinheit 40 geschlossen ist, um eine Bremsspannung Va ι abzugeben, die der elektromagnetischen Bremse 20 nach Verstärkung durch den Differenzverstärker 37 zugeführt wird. Abhängig von der elektrischen Bremsspannung V_A ι übt die elektromagnetische Bremse 20 eine entsprechende Bremskraft Fa ι auf die Bremsspule 21 aus. In diesem Zustand wird die Wickelwelle 24 gdreht, während erreicht wird, daß sich die gepaarten Führungsrollen 23 synchron in einer Richtung parallel zur Achse der Wickelwelle 17 bewegen. Der Wicklungskörper 17 wird so schnell in der Drehung beschleunigt, von der Anfangsgeschwindigkeit Null zu ein erhöheren Geschwindigkeit entsprechend einer vorgegebenen Anzahl von Drehungen. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt der Drehwinkelgeber 27 Impulse mit einem vorgegebenen Impulsintervall synchron zur Drehzahl des Wicklungskörpers 17, wobei diese Impulse sowohl dem Zähler 28 als auch dem Zähler 38 zur Zählung zugeführt werden. Wenn der Zählwert im Zähler 38 mit dem Datenwert übereinstimmt, der im Vergleicher 39 von der Steuereinheit 40 gesetzt ist, wird ein Befehlssignai zum Ändern oder Umschalten der elektrischen Bremsspannung der Steuereinheit 40 vom Vergleicher 39 zugeführt. Dann wird der Vergleicher 39 mit den folgenden Daten von der Steuereinheit 40 geladen und wird der Schalter 46 igsöffnet, während der Schalter 48 simultan geschlossen wird, um eine Bremsspannung Va 3 abzuleiten, die nun der elektromagnetischen Bremse 20 über den Differenzverstärker 37 zugeführt wird. Abhängig davon erzeugt die elektromagnetische Bremse 20 eine Bremskraft F^₃ entsprechend der elektrischen Bremsspannung Va 3 und übt diese auf die Brcir.sspulc 21 aus. Wenn der Zählwert des Zählers 39 mit dem am Vergleicher 39 eingestellten Wert bei weiterer Drehung des Wicklungskörpers 17 übereinstimmt, wird ein Bremsspannungs-Änderungsbefehlssignal von dem Vergleicher 39 zur Steuereinheit 40 abgegeben, die ihrerseits dann abhängig von dem Befehlssignal folgende Daten in den Vergleicher 39 eingibt und den Schalter 46 öffnet, während sie simultan den Schalter 49 schließt, weshalb nun eine elektrische Bremsspannung Va* abgeleitet ist und der elektromagnetischen Bremse 20 zugeführt wird. Folglich wird eine Bremskraft Fa α entsprechend der elektrischen Bremsspannung Va α durch die elektromagnetische Bremse 20 erzeugt und auf die Bremsspule 21 ausgeübt Bei Auftreten der Koinzidenz zwischen dem Zählwert im Zähler 38 und dem nur im Vergleicher 39 eingestellten Wert im Verlauf der weiteren Drehung des Wicklungskörpers 17 wird ein weiterer Bremsspannungs-Änderungsbefehl von dem Vergleicher 39 zur Steuereinheit 40 abgegeben, die dann abhängig davon die nächsten Daten in den Vergleicher 39 eingibt und den Schalter 49 öffnet, während simultan der Schalter 47 geschlossen wird zur Ableitung einer Bremsspannung Va 2. die der elektromagnetischen Bremse 20 zugeführt wird Letztere erzeugt dann eine Bremskraft F_A 2 entsprechend der elektrischen Bremsspannung Va 2- Wenn der Zählwert im Zähler 38 bei weiterer Drehung des Wicklungskörpers 17 mit dem Datenwert übereinstimmt der nun am Vergleicher 39 eingestellt ist, wird wieder ein weiterer Bremsspannungs-Änderungsbefehl von dem Vergleicher 39 an die Steuereinheit 40 abgegeben, woraufhin die Steuereinheit 40 die nächsten Daten dem Vergleicher 39 zugeführt und den Schalter 47 öffnet, während der Schalter 48 simultan geschlossen wird, um so die Bremsspannung Va i abzuleiten, die der elektromagnetischen Bremse 20 zugeführt wird. Daher erzeugt die elektromagnetische Bremse 20 eine Bremskraft Fa 3 entsprechend der elektrischen Bremsspannung V_A3 und übt diese auf die Bremsspule 21 aus. Wenn Übereinstimmung zwischen dem Zählwert des Zählers 38 und dem nun im Vergleicher 39 eingestellten Datenwert im Verlauf der weiteren Drehung des Wicklungskörpers 17 auftritt, wird wieder ein weiterer Bremsspannungs-Änderungsbefehl an die Steuereinheit 40 vom Vergleicher 39 abgegeben. Die Steuereinheit 40 gibt abhängig davon die nächsten Daten in den Vergleicher 39 ein und öffnet den Schalter 48, während der Schalter 50 simultan geschlossen wird zur Ableitung einer elektrischen Bremsspannung Ko, wobei diese der elektromagnetischen Bremse 20 zugeführt wird. Folglich übt die elektromagnetische Bremse 20 eine Bremskraft Fa 5 entsprechend der angelegten elektrischen Bremsspannung V_A 5 auf die Bremsspule 21 aus. Auf diese Weise wird die Steuerung der mechanischen Spannung, der der elektrische Draht 2 ausgesetzt ist, während einer Periode durchgeführt, die der Hälfte einer einzigen vollständigen Drehung des Wicklungskörpes 17 entspricht. Der hier erläuterte Vorgang wird periodisch wiederholt, wenn der Draht 2 fortschreitend um den Wicklungskörper 17 aufgewickelt wird. Wenn ein Zeitpunkt erreicht ist, der unmittelbar dem Übergang von der Betriebsart mit beschleunigter Drehgeschwindigkeit des Wicklungskörpers 17 zur Betriebsart mit konstanter Drehgeschwindigkeit vorhergeht, stimmt der Wert, der in dem anderen, ersten Zähler 28 zu diesem Zeitpunkt enthalten ist, mit dem voreingestellten Wert in dem anderen, ersten Vergleicher 29 überein, woraufhin ein Bremsspannungs-Änderungsbefehl von dem Vergleicher 29 der anderen, ersten Steuereinheit 30 zugeführt wird. Dann stellt die Steuereinheit 30 die nächsten Daten im Vergleicher 29 ein und öffnet nun den Schalter 34, während simultan der Schalter 35 geschlossen wird, um so eine elektrische Bremsspannung Vb abzuleiten. Folglich geht die Bremsspannung Va in die Bremsspannung Vjj über unmittelbar vor dem Übergang zur Drehung mit konstanter Drehgeschwindigkeit des wicklungskörpers 17, wodurch die von den Widerständen 41,42,43,44 und 45 abgeleiteten elektrischen Bremsspannungen Va 1, V_A 2, V_A 3, V_A α und V_A _ä nun durch elektrische Bremsspannungen V_Bu V_Bi, V₈J. Vb α bzw. Vb 5 ersetzt werden, wobei die Bremskräfte Fa i, Fa 2, F_A 3. Faα und F_A 5 in die Bremskräfte F_B 1, F_B2, Fb3, Fba bzw. Fbs übergehen, wie das in F i g. 7 dargestellt ist Während der Drehung mit konstanter Drehgeschwindigkeit des Wicklungskörpers 17 wird die Steuerung in der gleichen Weise wie erläutert durchgeführt, worauf hin die elektrischen Bremsspannungen Vg₁ bis V_B 5 aufeinanderfolgend in der erwähten vorgegebenen Sequenz ineinander umgeformt werden zur Steuerung der mechanischen Spannung, unter der der elektrische Draht 2 während der Drehung mit konstanter Drehgeschwindigkeit des Wicklungskörpers 17 steht Wenn der Wicklungsbetrieb zu einem Zeitpunkt fortschreitet unmittelbar vor dem Übergang von der Drehung mit konstanter Drehgeschwindigkeit des Wicklungskörpers 17 zu einer Betriebsart mit verzögerter Drehgeschwindigkeit, tritt Koinzidenz zwischen dem Zähiwert des Zählers 28 und dem im Vergleicher 29 eingestellten Wert auf, wodurch ein Bremsspannungs-Änderungsbefeh! vom Vergleicher 29 zur Steuereinheit 30 abgegeben wird. Letztere ordnet nun nächste Daten im Vereleicher

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29 an und öffnet den Schalter 35, während simultan der Schalter 36 geschlossen wird, um eine elektrische Bremsspannung Vc abzuleiten. Auf diese Weise werden, da die Bremsspannung Vb in die Bremsspannung Vc unmittelbar vor der Verzögerung der Drehgeschwindigkeit des Wicklungskörpers 17 umgeschaltet bzw. umgewandelt wird, die von den Widerständen 41,42,43,44 und 45 abgeleiteten elektrischen Bremsspannungen Ve 1, Vfl2, Vb3, Vb* bzw. Vgs in Bremsspannungen Vc 1, Vr 2, Vci. Vc* bzw. Vc5 umgewandelt, wobei die Bremskräfte Fb \, Fb2, Fb3, Fs4und Fb5 entsprechend in Bremskräfte Fc 1, Fc2, Fc3, Fc4 bzw. Fa umgewandelt werden, wie das ir· Fig. 7c und 7d dargestellt ist. Während der Abbremsung des Wicklungskörpers 17 werden die elektrischen Bremsspannungen Vc 1 bis Va nacheinander ineinander umgeschaltet in der vorgegebenen Sequenz, die oben erläutert worden ist, um so entsprechend die mechanische Spannung auf den elektrischen Draht 2 zu steuern. Weiter wird zum Umschalten der Drehung des Wicklungskorpers 17 von der Betriebsart mit verzögerter Drehgeschwindigkeit in die Drehung mit langsamer, konstanter Drehgeschwindigkeit und dann wieder in die beschleunigte Betriebsart, die mechanische Spannung auf den Draht 2 in ähnlicher Weise gesteuert, wie das vorstehend erläutert worden ist.

Auf diese Weise ist es möglich, die auf den elektrischen Draht 2 ausgeübte mechanische Spannung im wesentlichen konstant zu halten Tür die Herstellung einer Spule mit Rechteckquerschnitt, die in einem vollkommen ausgerichteten Zustand aufgewickelt wird durch Steuern der Änderung der mechanischen Spannung auf den Draht 2, wie sie aufgrund der Änderung der Drehgeschwindigkeit des Wicklungskorpers 17 erfolgt, mitteis der Steuereinheit 30, während die Änderung der mechanischen Spannung auf den Draht 2, die während einer einzigen Umdrehung des Wickiungskörpers 17 auftritt, mittels der Steuereinheit 40 gesteuert wird.

Bei der vorstehenden Erläuterung des Ausführungsbeispiels gemäß den Fig.4—7 war angenommen, daß die Änderungen der mechanischen Spannung auf den Draht 2, die während einer einzigen Umdrehung des Wicklungskörpers 17 auftreten, über zwölf unterschiedliche Intervalle oder Bereiche gesteuert werden. Es ist jedoch möglich, daß die Regelung in einer feiner unterteilten Weise durchgeführt wird. Weiter können beide Steuereinheiten 30 und 40 durch einen einzigen Mikrorechner gebildet sein. In einem solchen Fall können die Zähler 28 und 38 durch einen einzigen Zähler gebildet sein, der nach Art des Timesharing verwendbar ist Gleiches trifft für beide Vergleicher 29 und 39 zu. Weiter ist es auch möglich, die erforderliche elektrische Bremsspannung mittels einer einzigen Stufe der Spannungsteilerwiderstandsschaltung abzuleiten, durch entsprechendes Erhöhen der Anzahi der Widerstände (41 —45) anstelle der Verwendung zweier Stufen von Spannungsteilerschaltungen, wie das erläutert ist

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

eo

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Claims

1 2 Betriebszuständen zugeordnet sind, hinzuaddiert Patentansprüche: werden, wobei die jeweils voreingestellten Werte der Drehwinkel des Wicklungskörpers (17) so be-

1. Einrichtung zum Steuern der Zugspannung ei- stimmt sind, daß diese Werte vorbestimmte Dreh-

nes elektrischen Leiterdrahtes, der in einer Wickel- 5 Winkelstellungen des Wicklungskörpers (17) zeitlich maschine auf einen Wicldungskörper zur Bildung ei- im Wickelbetrieb um eine Zeitspanne vorgezogen

ner elektrischen Spule mit perfekten Wicklungsla- sind, die der Zeitkonstante der elektromagnetischen

gen aufgewickelt wird, wobei die Wickelmaschine Bremse (20) entspricht

aufweist: