DE29823618U1 - Vorrichtung zur Herstellung von Wickelgütern für elektrische und elektronische Bauelemente - Google Patents

Description

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Beschreibung

Vorrichtung zur Herstellung von Wickelgütern für elektrische und elektronische Bauelemente
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Wickelgütern für elektrische und elektronische Bauelemente, insbesondere für Kondensatoren, bei der bzw. dem Wickelmaterial von mindestens einer Vorratsrolle abgespult und über eine mit einem Drehmoment beaufschlagte Ausgleichsschwinge einer Aufspulrolle zugeführt wird.

Bei der Herstellung von Wickelgütern für elektrische und elektronische Bauelemente, wie beispielsweise Kondensatoren, Akkumulatoren und so weiter, wird gewöhnlich Wickelmaterial von mehreren Vorratsspulen abgespult und auf einer Aufspulrolle aufgespult. Die Wickelgüter stellen von solchen Bauelementen wesentliche Bestandteile dar, die in entscheidender Weise deren Belastbarkeit, Grenzparameter und Lebensdauer bestimmen. Dies bedeutet, daß dem Wickelprozeß, mit dem die Wickelgüter hergestellt werden, ganz besondere Bedeutung zukommt: es ist für die Qualität der Wickelgüter neben der Spulgüte wesentlich, daß das Wickelmaterial faltenfrei aufgespult ist und im Wickel selbst eine möglichst homogene Druck-5 verteilung herrscht.

Fig. 4 zeigt schematisch eine herkömmliche Wickelmaschine 1 mit zwei Vorratsrollen 2, 3, von denen Wickelmaterial 4, 5 über Umlenk- und Führungsrollen 6 und jeweils eine Ausgleichsschwinge 7 einer Aufspulrolle 8 zugeführt wird. Die Vorratsrollen 2, 3 und die Umlenk- und Führungsrollen 6 sind massebehaftet und beeinflussen so beim Beschleunigen und Abbremsen der Fördergeschwindigkeit des Wickelmaterials den in dem Wickelmaterial 4, 5 herrschenden Zug ungünstig. So erhöht sich durch die Haftreibung zwischen dem Wickelmaterial 4, 5 und den Rollen 2, 3, 6 der Zug beim Beschleunigen des Wickelmaterials. Umgekehrt verringert sich dieser auf das Wie-

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kelmaterial einwirkende Zug bei dessen Abbremsung. Weiterhin wird der in dem Wickelmaterial 4, 5 herrschende Zug verändert, wenn zusätzliche Materialien, wie beispielsweise Isolierfolien, eingewickelt werden, oder gleichzeitig in der Förderstrecke des Wickelmaterials 4, 5 eine weitere Bearbeitung, wie beispielsweise ein Materialabtrag, vorgenommen wird.

Bisher wird der in dem Wickelmaterial 4, 5 herrschende Zug beim Abspulen von den Vorratsrollen 2, 3 in der Weise geregelt, daß das Wickelmaterial über die Ausgleichsschwingen 7 geführt wird, welche mit einem konstanten Drehmoment beaufschlagt sind. Die Erzeugung dieses Drehmoments kann beispielsweise mittels Drehfedern oder Drehzylindern vorgenommen werden. Die Lageabweichung der Ausgleichsschwingen 7 wird zur Regelung eines das Wickelmaterial 4 bzw. 5 von den Vorratsrollen 2, 3 abspulenden Motors und einer gegenwirkenden elektrischen oder pneumatischen Bremse genutzt.

0 Mit anderen Worten, bei der bestehenden Wickelmaschine wird eine Regelstrecke geometrisch nahe im Bereich zwischen den Vorratsrollen 1, 2 und den Ausgleichsschwingen 7 aufgebaut, wobei diese Ausgleichsschwingen 7 mit einem konstanten Drehmoment beaufschlagt sind, um so dort für eine Förderung der Wickelmaterialien 4 bzw. 5 mittels dieses konstanten Drehmomentes zu sorgen.

Bei der bestehenden Wickelmaschine 1 wird also der Einfluß der hinter den Ausgleichsschwingen 7 angeordneten Umlenk- und Führungsrollen 6 und weiterer Aggregate bis hin zu der Aufspulrolle 8 nicht berücksichtigt. Dieser Einfluß kann infolge der Trägheit der einzelnen Rollen beträchtlich sein und dazu führen, daß beispielsweise die angestrebte homogene Druckverteilung in dem auf der Aufspulrolle 8 aufgespulten Wickel 5 nicht in befriedigender Weise erreicht wird.

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Speziell bei der Verarbeitung von immer dünneren Folien, Drähten und so weiter tritt der Einfluß der hinter den Ausgleichsschwingen 7 vorgesehenen Umlenk- und Führungsrollen und Aggregate stärker hervor. Gleiches gilt auch, wenn durch Erhöhung von Beschleunigung, Abbremsung und Geschwindigkeit die Wickelmaschine mit größerem Durchlauf an Wickelmaterial betrieben wird.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Herstellung von Wickelgütern für elektrische und elektronische Bauelemente zu schaffen, mit denen der Einfluß von Störgrößen des Zuges im Wickelmaterial weitgehend eliminiert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vor, daß das an der Ausgleichsschwinge liegende Drehmoment derart veränderbar ist, daß der auf das Wickelmaterial einwirkende Bandzug an das herzustellende Wickelgut anpaßbar ist.

Unter vollkommener Abkehr vom bisherigen Stand der Technik wird bei der Erfindung also von der Ausübung eines konstanten Drehmomentes bei der Ausgleichsschwinge abgegangen: vielmehr wird das Drehmoment, das bei der Ausgleichsschwinge ausgeübt wird, nicht konstant angelegt, sondern gezielt gesteuert.

Die Vorgabe des Zuges im Wickelmaterial erfolgt in Abkehr vom Stand der Technik nicht als konstanter Wert, sondern wird zur Erzielung gewünschter Eigenschaften des Wickels gezielt verändert. Hierzu werden die nicht gewollten und beim Stand der Technik auftretenden Veränderungen des Zuges im Wickelmaterial infolge insbesondere der Beschleunigungs- und Abbremsvorgänge bzw. der Wickelmaterialzufuhr von den Vorratsrollen und einer Bearbeitung des Wickelmaterials eliminiert. Außerdem wird der Zug so verändert, daß der Wickel mit den angestrebten Eigenschaften hergestellt werden kann. Es wird also

eine bewußte Änderung der Sollkennlinie des Zuges beim Wickelprozeß zur Erzielung besonderer Eigenschaften des Wickels ausgenutzt.

Grundsätzlich bestehen zwei Möglichkeiten, wie die Zugspannung im Wickelmaterial durch Ausübung eines veränderlichen Drehmomentes bei der Ausgleichsschwinge verändert werden kann:

Eine erste Möglichkeit besteht in einer Steuerung des Drehmomentes aufgrund bekannter Regelabweichungen und eines berücksichtigten gewünschten Verlaufes des Zuges im Wickel nach einem Kennlinienprofil. Dabei werden die tatsächlichen Zugverhältnisse durch Messung mittels einer Kraftmeßrolle möglichst nahe an der Aufspulrolle einmalig ermittelt, rechnerisch überarbeitet und als Kennlinienprofil beispielsweise aus der Analogausgabe eines Steuerrechners ausgegeben. Ein derartiges Vorgehen eignet sich besonders für einfachere Massenprodukte.

Zum anderen ist eine Regelung des Zuges im Wickelmaterial durch Vorgabe einer Sollkennlinie für diesen Zug möglich. Der Istwert des Zuges wird dabei ständig mittels einer Kraftmeßrolle nahe an der Aufspulrolle gemessen. Der ermittelte Wert wird dann als Regelgröße für den Zug eingesetzt. Hier erfolgt also die Vorgabe der gewünschten Eigenschaften im Wickel direkt als ein von einem Steuerrechner ausgegebenes Kennlinienprofil.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher 0 erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Wickelmaschine mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Wickelgütern für elektrisehe und elektronische Bauelemente,

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Fig. 2 und 3 den Bandzugverlauf beim Stand der Technik

(Fig. 2) bzw. bei der Erfindung (Fig. 3) und

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer bestehenden Vorrichtung zur Herstellung von Wickelgü

tern.

Die Fig. 4 ist bereits eingangs erläutert worden. In der Fig. 1 werden für einander entsprechende Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 4 verwendet und daher nicht näher erläutert.

Fig. 1 zeigt, wie bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nahe bei der Aufspulrolle 8 mittels einer Kraftmeßrolle 9 der Zug im Wickelmaterial 4, 5 möglichst nahe bei der Aufspulrolle 8 gemessen wird. Die so gemessene Zugspannung wird an einen mit einem Steuerrechner 11 verbundenen Regler 12 abgegeben, der über eine Drehmomentenregelung 13 einen Motor 14 für die Ausgleichsschwinge 7 ansteuert. Selbstverständlich können gege-0 benenfalls auch beide bzw. alle Ausgleichsschwingen 7 in entsprechender Weise gesteuert werden. Die Regelung des Bandzuges bei der Ausgleichsschwinge 7 erfolgt hier also unter Vorgabe einer Sollkennlinie aus dem Steuerrechner 11. Diese Sollkennlinie wird mit dem von der Kraftmeßrolle 9 gemessenen Istwert des Bandzuges nahe bei der Aufspulrolle 8 verglichen, um hieraus eine Regelgröße im Regler 12 bzw. in der Drehmomentenregelung 13 für den Motor 14 zu erhalten.

Wie oben bereits erläutert wurde, kann gegebenenfalls auf die Kraftmeßrolle 9 und die Ermittlung des Istwertes der Zugspannung verzichtet werden. In diesem Fall wird mit einem entsprechenden Kennlinienprofil gearbeitet, das von dem Steuerrechner 11 abhängig von den jeweiligen Wickelmaterialien 4 bzw. 5 direkt dem Motor 14 eingegeben wird, um für ein veränderliches Drehmoment bei den Ausgleichsschwingen 7 zu sorgen.

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Die Fig. 2 und 3 zeigen Meßergebnisse, die mit dem Stand der Technik (Fig. 2) bzw. mit der Erfindung (Fig. 3) zu erzielen sind. Dabei ist jeweils in den Fig. 2(a) bzw. 3(a) der Bandzug, also die auf das Wickelmaterial ausgeübte Kraft F in N in Abhängigkeit von der Zeit t in s aufgetragen, während die Fig. 2(b) bzw. 3(b) den Geschwindigkeitsverlauf am Wickeldorn, also bei der Aufwickelspule 8 zeigen.

Aus den Fig. 2 und 3 ist zu ersehen, daß bei praktisch gleiehern Geschwindigkeitsverlauf am Wickeldorn mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine um einen Faktor 10 bis 20 niedrigere Abweichung des Bandzuges von einem Sollwert 14 als beim Stand der Technik erhalten werden kann. Deutlich ist aus Fig. 3 zu ersehen, wie hier der Bandzug kaum vom Sollwert 14 abweicht, während beim Stand der Technik entsprechend Fig. 2 eine erhebliche Abweichung des Bandzuges vom Sollwert zu verzeichnen ist.

Gegebenenfalls könnten bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch noch eine Steuerung 15 für einen Motor 16 der Vorratsrollen 2, 3 sowie eine Steuerung 17 für einen Motor 18 der Aufwiekelspule 8 mit dem Steuerrechner 11 verbunden und abhängig von der mit der Kraftmeßrolle 9 ermittelten Zugspannung angesteuert werden, um eine noch größere Angleichung der Zugspannung an ihren Sollwert zu erreichen.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Herstellung von Wickelgütern für elektrische und elektronische Bauelemente, insbesondere für Kondensatoren, bei der Wickelmaterial (4, 5) von mindestens einer Vorratsrolle (2, 3) abgespult und über eine mit einem Drehmoment beaufschlagte Ausgleichsschwinge (7) einer Aufspulrolle (8) zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das an der Ausgleichsschwinge (7) liegende Drehmoment derart veränderbar ist, daß der auf das Wickelmaterial (4, 5) einwirkende Bandzug an das herzustellende Wickelgut anpaßbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandzug nach einem Kennlinienprofil zur Erzielung eines gewünschten Bandzugverlaufes änderbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandzug nach Messung seines Istwertes unter Vorgabe einer Soll-Kennlinie änderbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwert nahe bei der Aufspulrolle (8) mittels einer Kraftmeßrolle (9) meßbar ist.