DE4100211C2

DE4100211C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Kernwickels für einen elektrischen Transformator aus Streifen amorphen ferromagnetischen Metalls

Info

Publication number: DE4100211C2
Application number: DE4100211A
Authority: DE
Inventors: Donald Emerson Ballard; Willi Klappert
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1990-01-11
Filing date: 1991-01-07
Publication date: 1996-02-29
Anticipated expiration: 2011-01-08
Also published as: JPH0636957A; GB2242786A; DE4100211A1; GB2242786B; CA2030086C; US5093981A; JPH0834164B2; GB9100559D0; CA2030086A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zum Herstellen eines Kernwickels eines elektrischen Transformators aus Streifen amorphen ferromagnetischen Metalls gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 13.

Verfahren und Vorrichtung der eingangs genannten Art finden sich in der US-PS 4 741 096, in der eine Art von Überlappstoßkonstruktion, die umfangreich benutzt wird und gute magnetische Eigenschaften hat, bei der die Überlappstöße winkelversetzt oder gestaffelt sind und sich treppenförmig wiederholen, wenn man von dem Fenster zu dem äußeren Umfang des Kerns geht, benutzt wird. Diese Art von Konstruktion wird hier als Stufenüberlapp- oder verteilte Überlappstoßkonstruktion bezeichnet. Ein Nachteil dieses Typs von Stoßkonstruktion ist, daß ihre Verwendung zu einem zusätzlichen Aufbau in der Querschnittsfläche des Kernwickels in dem Stoßgebiet führt und daß dieser Aufbau üblicherweise als eine "Beule" erscheint, die an der äußeren Oberfläche des Kernwickels radial nach außen vorsteht. Diese Beule bringt beträchtliche Probleme bei der Herstellung des Kernwickels mit sich, was im folgenden noch näher beschrieben ist. Die Beule kann eliminiert werden, wenn bei dem Kernwickel sogenannte "kurze Bleche" verwendet werden, indem ein kurzes Blech jedesmal dann benutzt wird, wenn sich das Stufenmuster der Überlappstöße wiederholt. Ein solches kurzes Blech ist jeweils ein eine Teillänge aufweisendes Kernblech, das mit einem seiner Enden stumpf an das überlappende Ende des letzten Kernbleches eines Stu fenüberlappstoßmusters anstößt und dessen anderes Ende stumpf an das unterlappende Ende des ersten Kernbleches des nächsten Stufenüberlappmusters anstößt. Das Vorhandensein dieser kurzen Bleche baut den Querschnitt des übrigen Teils des Kerns auf, so daß er gleich dem Querschnitt des Stoßge bietes wird, wodurch die oben beschriebene "Beule" elimi niert wird. Aber aus Gründen, die im Stand der Technik be kannt und beispielsweise in der vorgenannten US-PS 4 741 096 erläutert sind, führt das Vorhandensein von kurzen Ble chen zu örtlich begrenzten Gebieten hoher Flußdichte, die unerwünschte Sättigungseffekte erzeugen können.

Einige der Probleme, die mit der oben beschriebenen, nach außen vorstehenden Beule verbunden sind, sind folgende: Wenn der Kernzwickel aus einander überlagerten dünnen Streifen amorphen Metalls zusammenzusetzen ist, macht das Vorhanden sein der Beule es sehr schwierig, die Ränder der Streifen während des Kernzusammensetzvorganges wirk sam zu führen und festzulegen, z. B. dann, wenn die amorphen Streifen um einen rotie renden Dorn gewickelt werden, und zwar mit Unterstützung eines bewegten Bandes, welches den Dorn teilweise umgibt. Ein weiteres Problem, das aus dem Vorhandensein der Beule bei einem solchen Kernzusammensetzvorgang resultiert, ist, daß die zunehmend exzentrische Masse des Kernwickels, wenn dieser um den Dorn aufgebaut wird, die Geschwindigkeit be grenzt, mit der der Dorn gedreht werden kann, wodurch die Geschwindigkeit des Zusammensetzvorganges begrenzt wird. Noch ein weiteres Problem ist die Tendenz von Kernblechen, die Winkellage zu ändern, wenn sich der Dorn dreht. Unter diesem letztgenannten Gesichtspunkt ist es schwierig, den inneren Dorn und das äußere Winkelband sich mit derselben Winkelgeschwindigkeit bewegen zu lassen, insbesondere wenn das Band die Beule berührt.

Ein weiteres Problem, das sich beim Aufbau eines Kernwickels aus Streifen amorphen Metalls stellt, welche das Kernfenster umschließen, ist, daß, weil die Streifen amorphen Metalls sehr dünn sind (üblicherweise haben sie eine Dicke von nur etwa 25 µm, was nur etwa 1/10 bis 1/20 der Dicke der üblicherweise benutzten herkömmli chen Siliciumstahlstreifen ist), eine sehr große Anzahl von Streifen um das Kernfenster gewickelt oder anderweitig zu sammengesetzt werden muß, damit der gewünschte Aufbau des Kerns zu erzielen ist. Individuelles Wickeln dieser großen An zahl von streifen um das Kernfenster wäre ein übermäßig zeitraubendes und teueres Verfahren. Zum Vermeiden der Not wendigkeit des Einzelwickelns dieser großen Anzahl von Streifen ist bereits vorgeschlagen worden, bei Kernen mit Überlappstößen die Streifen gleichzeitig um das Kernfenster in Gruppen zu wickeln, die einzeln aus der Anzahl von Streifen hergestellt werden, welche für einen Überlappstoß geeignet ist, z. B. 10 bis 20 Streifen. Es wäre erwünscht, wenn die Streifen in größerer Zahl gleichzeitig gewickelt werden könnten, damit eine Vielzahl von Überlappstößen zu bilden ist, und zwar im Fall des Stufenüberlappstoßkerns eine Vielzahl von Überlappstößen, die in genauem vorbestimmtem Ausmaß versetzt sind. Bei Anwendung der herkömmlichen Ver fahren zum zusammensetzen eines Kerns ist es schwierig, diese vielen amorphen Streifen gleichzeitig derart zu wickeln oder anderweitig zusammenzusetzen, daß ihre Enden präzise so angeordnet sind, daß sich die gewünschten präzise festgelegten Stufenüberlappstöße ergeben.

Eine Möglichkeit zum Mildern von einigen der oben beschrie benen Probleme des präzisen Festlegens der Streifen besteht darin, die Streifen vor dem Zusammensetzen des Kerns mit einer geeigneten Flüssigkeit zu benetzen. Die Flüssigkeit ist bestrebt, benachbarte Streifen während des Zusammenset zens durch Oberflächenspannung zusammenzuhalten und so eine unerwünschte Verlagerung der Streifen zu blockieren. Jedoch kann die Verwendung von solchen Flüssigkeiten Umweltpro bleme mit sich bringen oder Rosten des amorphen Metalls verursachen, insbesondere dann, wenn die Flüssigkeit wäh rend des Kernherstellverfahrens nicht vollständig verdampf bar ist. Es ist deshalb erwünscht, die Notwendigkeit sol cher Flüssigkeiten bei dem Kernzusammensetzverfahren zu eliminieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche ermöglichen, den Kernwickel zusammenzusetzen, indem eine außergewöhnlich große Anzahl von Streifen amorphen Metalls gleichzeitig um das Kernfenster gewickelt wird, wobei ein Stufenüberlappstoß-Kernwickel dadurch hergestellt wird, daß gleichzeitig eine Vielzahl von gegeneinander versetzten Gruppen amorpher Streifen, d. h. ein Paket, um das Kernfenster gewickelt wird und daß die Pakete eines nach dem anderen um einen Dorn gewickelt werden, und welches sich somit ohne weiteres zum Herstellen von Überlappstößen zwischen entgegengesetzten Enden jeder Gruppe eignet.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. die Vorrichtung gemäß Anspruch 13 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 12.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 14 bis 16.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden un ter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Teils der Vorrichtung nach der Erfin dung, insbesondere einer Schereinrich tung zum Abschneiden von Gruppen von Streifen amorphen Stahls von einem durchgehenden Verbundstreifen, wobei der durchgehende Streifen mit seinem vorderen Ende über einem stationären Bett unmittelbar vor einem Schervorgang gezeigt ist,

Fig. 1a eine Querschnittansicht eines Pakets, das aus einer Vielzahl von Gruppen von Streifen gebildet ist, die gegeneinan der versetzt übereinander gestapelt sind, nach der Linie 1a-1a in Fig. 3, nachdem das Paket auf einem dort ge zeigten Träger zusammengesetzt worden ist,

Fig. 2 eine schematische Ansicht nach der Li nie 2-2 in Fig. 3, welche neben dem Bett nach Fig. 1 eine geneigte Ebene zeigt, auf der jede Gruppe von Streifen hinabbewegt wird, und einen Träger am unteren Ende der geneigten Ebene zum Empfangen jeder Gruppe, nachdem sie die geneigte Ebene hinabbewegt worden ist,

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 2, wobei der Ver bundstreifen mit ausgezogenen Linien gezeigt ist, wobei eine Gruppe von da von abgeschnittenen Streifen mit ge strichelten Linien auf dem Bett der Schereinrichtung gezeigt ist, wobei eine Verschiebeeinrichtung schematisch auf der geneigten Ebene gezeigt ist und wobei ein zuvor abgescherter Streifen auf dem Träger ruht,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Trä gers bei Betrachtung desselben von ei nem Rand her, wobei ein Paket auf ihm angeordnet ist, wobei der Träger in zwei verschiedenen Positionen gezeigt ist und wobei in der Rechten dieser beiden Positionen auf dem Träger ein Paket an einem Dorn angeordnet ist, um den das Paket zu wickeln ist,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Wickeleinrich tungsunterbaugruppe, die ein an dem Dorn der Unterbaugruppe in Vorbereitung auf das Wickeln angeordnetes Paket zeigt,

Fig. 6 eine weitere Draufsicht auf die Wickel einrichtungsunterbaugruppe nach Fig. 5, welche die Unterbaugruppe in mehreren frühen Phasen eines Wickelvorganges zeigt,

Fig. 7 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Wickeleinrichtung nach Fig. 6, wel che einen Teil der Wickeleinrichtung in einer fortgeschritteneren Phase des Wickelvorganges zeigt,

Fig. 8 eine Ansicht ähnlich der nach Fig. 7, mit der Ausnahme, daß eine noch fortge schrittenere Phase des Wickelvorganges und insbesondere eine Phase dargestellt ist, in der das rechte Ende eines Pa kets auf den Dorn aufgelegt worden ist und das linke Ende dieses Pakets gerade um das rechte Ende des Dorns herumge legt wird,

Fig. 8a eine Schnittansicht nach der Linie 8a- 8a in Fig. 8, welche ausführlicher die Klemmfinger zeigt, die einen Teil der Wickeleinrichtung bilden,

Fig. 9 eine Draufsicht auf einen Teil der Wic keleinrichtung, nachdem ein erster Satz von Überlappstößen an den Enden eines Pakets gebildet worden ist, und während dieses Paket in gewickeltem Zustand durch die Klemmfinger nach den Fig. 8 und 8a gehalten wird,

Fig. 10 eine Draufsicht, die einen Kernwickel zeigt, nachdem er bis zu seiner vollen Dicke durch wiederholtes Wickeln von Paketen um den Kern aufgebaut worden ist, wobei eine äußere Schutzhülle an dem äußeren Umfang des Kernwickels ge zeigt ist,

Fig. 11 den Kernwickel, nachdem er von dem Dorn entfernt und insgesamt zu einer Kreis- oder Ringform aufgeweitet worden ist,

Fig. 12 eine Draufsicht, welche den Kernwickel zeigt, nachdem dieser in seine im we sentlichen endgültige Form gebracht worden ist,

Fig. 13 eine schematische Ansicht, welche einen unerwünschten Zustand zeigt, der sich während des Wickelns ergeben würde, wenn der Dorn an seiner Rückseite keine Konkavität aufweisen würde,

Fig. 14 eine schematische Darstellung eines Meß- und Steuersystems zum Steuern des Grades der Überlappung, welche in den Überlappstößen des Kernwickels erfolgt, wenn dieses aufgebaut wird, wobei in dieser Figur der Kernwickel zu einer Zeit dargestellt ist, zu welcher ein erstes Paket teilweise um den Dorn ge wickelt worden ist,

Fig. 15 eine Ansicht nach der Linie 15-15 in Fig. 14,

Fig. 15a eine Ansicht von derselben Stelle wie in Fig. 15 aus, aber nachdem das erste Paket vollständig um den Dorn gewickelt worden ist,

Fig. 16 eine vergrößerte Ansicht des Stoßberei ches des Kernwickels nach der Erfin dung, nachdem einige, aber nicht alle Pakete um den Dorn gewickelt worden sind, und

Fig. 17 eine Ansicht ähnlich der in Fig. 1, mit der Ausnahme, daß der Verbundstreifen in einer frühen Phase bei einem Strei fenvorschubvorgang gezeigt ist, wenn das Vorderende des Streifens mit Farbe besprüht wird.

Abscheren von Gruppen 19 von dem Verbundstreifen 12

Fig. 1 zeigt einen durchgehenden Verbundstreifen 12 aus amorphem Stahl, aus dem der Transformatorkern hergestellt werden soll, von dem ein Zwischenformstück oder -wickel bei 10 in Fig. 10 gezeigt ist. Der Verbundstreifen 12 besteht aus vielen einzelnen Streifen oder Bändern amorphen Stahls, z. B. 10 bis 20, die übereinander gestapelt sind. Die ein zelnen Streifen sind im wesentlichen identisch und haben jeweils eine Dicke von etwa 25 µm. Innerhalb des Verbundstreifens sind die seitlichen Ränder der einzelnen Streifen im wesentlichen ausgerichtet.

Der Verbundstreifen wird durch Scherblätter 14 und 16, die am Anfang auf vertikal entgegengesetzten Seiten des Ver bundstreifens angeordnet sind, in Abschnitte vorbestimmter Länge zerschnitten. Diese Scherblätter sind vorzugsweise so ausgebildet, wie es in einer europäischen Patentan meldung EP 0 391 194 A1 der Anmelderin, beschrieben ist.

Wenn der Verbundstreifen ausreichend weit nach rechts vorgeschoben worden ist, so daß die gewünschte Streifenlänge rechts von der Schneidebene 17 der Scherblätter angeordnet ist, dann wird das obere Scherblatt 16 vertikal nach unten getrieben, um den Verbundstreifen in der Schneidebene 17 durchzutrennen. Der sich ergebende Abschnitt, welcher rechts von der Schneidebene erscheint, wird hier als Gruppe 19 von Strei fen bezeichnet. In jeder Gruppe werden die sich quer er streckenden Ränder der Streifen an dem Ende der Gruppe aus gerichtet sein, und die sich in Längsrichtung erstreckenden Seitenränder der Streifen werden üblicherweise im wesent lichen ausgerichtet sein.

Zusammenfügen von Gruppen 19 zu Paketen 52 zum anschließenden Wickeln um einen Dorn 50

Die folgende ausführlichere Beschreibung wird zeigen, daß der Transformatorkernwickel (bei 10 in Fig. 10 gezeigt) hergestellt wird durch Wickeln von Gruppen 19 von Streifen (die auf oben beschriebene Weise von dem durchgehenden Streifen 12 abgeschnitten worden sind) um einen stillste henden Dorn 50, der am besten in den Fig. 5-10 zu erkennen ist. Der Dorn 50, der im folgenden noch näher beschrieben wird, hat eine zentrale Längsachse 47, eine äußere Oberflä che 49, welche die Achse umgibt und sich über die Länge des Dorns erstreckt, und einen zu der Achse normalen Quer schnitt eines massiven Körpers mit einem äußeren Umfang, welcher einen konkaven Oberflächenteil 130 aufweist, der eine Vertiefung 131 in dem Umfang bildet. Die Gruppen 19 von Streifen werden auf Längen zugeschnitten, die ausrei chen, damit jede Gruppe den Dorn vollständig umgeben und sich an ihren Enden in einem vorbestimmten Ausmaß überlap pen kann, das für jede Gruppe während des gesamten Kernauf baus im wesentlichen konstant gehalten wird, was im folgen den noch deutlicher werden wird. Eine übliche Überlappung beträgt etwa 12,5 mm. Darüber hinaus werden, wie im folgenden noch näher beschrieben wird, die Gruppen zu Paketen zusammengesetzt, bevor sie um den Dorn 50 gewickelt werden. Ein übliches Paket ist, bevor es gewickelt wird, bei 52 in Fig. 1a gezeigt. Gemäß Fig. 1a weisen diese Pa kete 52 jeweils eine Vielzahl von Gruppen 19 auf, wobei die Gruppen in jedem Paket in Längsrichtung gegeneinander ver setzt angeordnet sind, so daß an jedem Ende 54 des Pakets die Enden von aufeinanderfolgenden Gruppen einander überlap pen und an dem anderen Ende 56 des Pakets die Enden der aufeinanderfolgenden Gruppen einander unterlappen. Wenn ein Paket um den Dorn 50 gewickelt wird, wird jede Gruppe 19 mit ihrem vorderen Rand (an dem Ende 54) unmittelbar an dem hinteren Rand (an dem Ende 56) der ihr unmittelbar vorange henden Gruppe angeordnet.

Zum Vorschub des Verbundstreifens, wie es in dem zweiten Abschnitt dieser ausführlichen Beschreibung beschrieben ist, ist eine geeignete Teil- oder Schalteinrichtung 20 (in den Fig. 2 und 3 schematisch dargestellt) vorgesehen. Die Schalteinrichtung 20 erfaßt den Verbundstreifen und zieht den Streifen längs eines horizontalen Bettes 23 in Richtung eines Pfeils 21 vorwärts in die genaue Position, welche zum Erzielen der verlangten Gruppenlänge benötigt wird und in der der Streifen festgehalten wird, während er in auf oben beschriebene Weise durchgetrennt wird. Die Schalteinrich tung 20 weist in einer Ausführungsform einen Kettentrieb 22 auf, der seine Kette 24 längs der gewünschten Bewegungsbahn 21 des Verbundstreifens vorwärts bewegt. Eine Greifeinrich tung 26, die an der Kette 24 befestigt ist, kuppelt den Verbundstreifen lösbar mit der Kette während des Vorschub vorganges. Die Greifeinrichtung 26 hat einen herkömmlichen Aufbau und ist deshalb nur schematisch ge zeigt. Zum anfänglichen Vorschieben des Verbundstreifens 12 in eine Position, in welcher er durch die Greifeinrichtung 26 erfaßt werden kann, ist eine stromaufwärtige Betätigungseinrichtung 210 (in Fig. 17 zu erken nen) vorgesehen. Die stromaufwärtige Betätigungseinrichtung 210 gibt den Streifen 12 in einem Zeitpunkt dann frei, nachdem die Schalteinrichtung 20 die Kontrolle über den Streifen übernommen hat.

Nachdem der Verbundstreifen auf oben beschriebene Weise vorgeschoben und durchgetrennt worden ist, wird die sich ergebende Gruppe 19 von Streifen, die noch durch die Greif einrichtung 26 gehalten wird, durch die Schalteinrichtung als eine Einheit um eine zusätzliche Strecke d1 in der Richtung des Pfeils 21 bewegt, woran anschließend die Gruppe 19 durch die Greifeinrichtung 26 freigegeben wird. Unmittelbar nach dieser Freigabe wird die Kette 24 durch ihre Kettenräder in zu dem Pfeil 21 entgegengesetzter Rich tung angetrieben, wodurch die Schalteinrichtung 20 in ihre Position in Fig. 1 zurückgebracht und dadurch darauf vorbe reitet wird, auf dieselbe Weise, wie es oben beschrieben worden ist, den Verbundstreifen 12 und die nächste Gruppe von Streifen, welche von dem Verbundstreifen 12 abgeschert wird, zu handhaben.

Die Größe d1 der Vorwärtsbewegung, um die die Schaltein richtung 20 die erste Gruppe 19 längs des Bettes 23 vor schiebt, nachdem diese erste Gruppe 19 von dem Verbund streifen 12 abgetrennt worden ist, legt die Stelle auf dem Umfang des Dorns 50 fest, wo sich der zwischen den Enden dieser ersten Gruppe gebildete Überlappstoß befinden wird. In dem gewickelten Kernwickel ist dieser Überlappstoß in der ersten Gruppe 19 der letzte oder äußerste Überlappstoß in dem ersten oder inneren Paket 52. Die Größe d1 dieser Vorwärtsbewegung wird derart gewählt, daß der Überlappstoß in Winkelausrichtung mit der Vertiefung 131 in dem konkaven Oberflächenteil 130 des Dorns 50 und, genauer gesagt, rechts von einer halbierenden Mittelebene 51 liegen wird, die durch den Nadir der Vertiefung 131 an dem Dorn hin durchgeht, wie es beispielsweise in den Fig. 5 und 16 zu erkennen ist.

Danach wird die Gruppe 19 von Streifen, die auf oben be schriebene Weise gebildet und vorgeschoben worden ist, als eine Einheit quer zur Streifenlänge eine geneigte Ebene 34 abwärts und auf einen Träger 36 befördert, wo sie durch ge eignete Klammern 40, die an dem Träger vorgesehen sind, festgespannt wird. Diese Querbewegung der Gruppe erfolgt durch eine geeignete Verschiebeeinrichtung 42 (Fig. 3), die diese Querbewegung der Gruppe bewirkt, ohne daß die Längs position der Gruppe, d. h. deren in der Richtung des Pfeils 21 betrachtete Position verändert wird. Da die Einzelheiten dieser Verschiebeeinrichtung 42 nicht Teil der Erfindung sind, ist diese Einrichtung nur schematisch gezeigt. Es reicht anzugeben, daß die Verschiebeeinrichtung 42 gemäß der Darstellung in Fig. 3 umfaßt (1) einen Rahmen 44, der längs der geneigten Ebene 34 in zu dem Pfeil 21 rechtwinke liger Richtung hin- und herbewegbar ist, und (2) lösbare Klammern 46, die an dem Rahmen 44 befestigt sind. In Fig. 3 ist der Rahmen 44 gezeigt, wie er gerade eine Zwischenposi tion längs der geneigten Ebene 34 passiert. Gemäß der Dar stellung in Fig. 3 wird, wenn die Schalteinrichtung 20 die Gruppe 19 von Streifen auf oben beschriebene Weise frei gibt, der Rahmen 44 der Verschiebeeinrichtung 42 in eine Position bewegt, in welcher die auf ihm angeordneten Klam mern 46 den linken Rand der Gruppe 19 erfassen können. Die Klammern 46 werden dann automatisch betätigt, um den Rand der Gruppe festzuspannen und dadurch die Gruppe mit dem Rahmen 44 zu kuppeln, während der Rahmen in Fig. 3 nach links bewegt wird, um die Gruppe auf den Träger 36 zu be fördern. Wenn die Gruppe auf dem Träger richtig positio niert ist, werden die Klammern 40 auf dem Träger automa tisch betätigt, um den linken Rand der Gruppe zu erfassen und die Klammern 46 auf dem Rahmen 44 der Verschiebeein richtung werden gelöst. Wenn das erfolgt ist, wird der Rah men 44 zurück in eine Position über dem Bett 23 bewegt, wo seine Klammern 46 eine neu abgescherte Gruppe 19 von Strei fen erfassen können und der Querverschiebevorgang wieder holt werden kann. Während die erste Gruppe von Streifen zu dem Träger 36 gebracht wird, wird der vordere Rand des Ver bundstreifens wieder in eine neue Position vorgeschoben, in welcher eine zweite Gruppe mit etwas kürzerer Länge als die erste Gruppe von dem Verbundstreifen abgeschert wird. Die Länge dieser zweiten Gruppe (und jeder folgenden neuen Gruppe in dem ersten Paket) wird so gewählt, daß sie um ein Ausmaß 2 · π · t kleiner als die unmittelbar vorhergehende Gruppe ist, wobei t eine repräsentative Dicke der einzelnen Gruppen ist. Nach diesem Abscheren wird diese zweite Gruppe in Fig. 3 um eine Strecke nach rechts vorgeschoben, die etwas größer als die Strecke d1 ist, um welche die erste Gruppe bewegt wurde, plus der Größe der Überlappung, die für jeden Überlappstoß gewählt wird. Dann wird die zweite Gruppe quer zur Streifenlänge die geneigte Ebene 34 nach unten und auf den Träger 36 bewegt. Die zweite Gruppe wird auf der ersten Gruppe derart positioniert, daß ihr rechter Rand gegenüber dem rechten Rand der ersten Gruppe um eine Strecke vorschoben ist, die etwas größer als das Ausmaß der für jeden Überlappstoß gewählten Überlappung ist.

Ein Paket 52 wird üblicherweise 4 bis 14 überlagerte Grup pen aufweisen. Auf oben beschriebene Weise wird jede fol gende Gruppe von dem Verbundstreifen 12 abgeschnitten und auf der ihr unmittelbar vorangehenden Gruppe in der ge eigneten gestaffelten Position plaziert, bis ein vollstän diges Paket zusammengesetzt worden ist. Dieses Zusammenset zen erfolgt auf dem Träger 36, wo das vollständige Paket durch die Klammern 40 festgehalten wird, bis der Träger 36 das Paket in seine in Fig. 4 gezeigte Position an dem Dorn 50 transportiert hat, was im folgenden noch näher beschrie ben ist.

Ein wichtiger Punkt, der in bezug auf jedes auf dem Träger 36 zusammengesetzte Paket 52 anzumerken ist, ist, daß die erste Gruppe des Pakets, die auf den Träger aufgebracht worden ist, die äußerste Gruppe des Pakets ist (in Fig. 1a mit dem Buchstaben O bezeichnet), und daß die letzte Gruppe des Pakets, die auf den Träger 36 aufgebracht worden ist, die innerste Gruppe des Pakets ist (in Fig. 1a mit dem Buchstaben I bezeichnet). Die Gruppen innerhalb des Pakets werden von der zuerst aufgebrachten bis zu der zuletzt auf gebrachten Gruppe des Pakets fortschreitend kürzer gemacht, wobei jede Gruppe zunehmend kürzer als die unmittelbar vor ihr aufgebrachte Gruppe ist, und zwar um ein Ausmaß 2 · π · t, wobei t eine repräsentative Dicke der einzelnen Gruppen ist. Aufeinanderfolgende Gruppen sind um ein Ausmaß ver schoben, welches etwas größer ist als die gewählte Größe der Überlappung in jedem Stoß, welche in dieser Ausfüh rungsform 12,7 mm beträgt.

In dem nächsten Paket 52, das auf dem Träger zusammenge setzt worden ist, hat die zuerst aufgebrachte Gruppe 19 eine Länge, die gleich der Länge der zuerst aufgebrachten des unmittelbar vorangehenden Pakets plus n · 2 · π · t ist, wo bei n die Anzahl der Gruppen in diesem Paket und t dieselbe Menge wie oben ist. Jede der nacheinander aufgebrachten Gruppen dieses Pakets wird um eine Größe 2 · π · t kürzer ge macht als ihr unmittelbarer Vorgänger und ebenfalls in der selben Richtung wie in der ersten Gruppe um ein Ausmaß ver schoben, das etwas größer als die gewählte Überlappung in jedem Stoß ist. Die erste aufgebrachte Gruppe 19 dieses nächsten Pakets 52 wird auf den Träger 36 etwas überstehend (in der Richtung des Pfeils 21 in Fig. 1) über die zuerst aufgebrachte Gruppe des unmittelbar vorhergehenden Pakets aufgebracht, so daß in dem gewickelten Kernwickel, der in Fig. 16 gezeigt ist, diese zuerst aufgebrachten Stöße längs einer insgesamt radialen Linie 47 erscheinen, welche eine Grenze des Stoßgebietes markiert. Eine weitere, insgesamt radiale Linie 53 markiert die andere Grenze des Stoßgebie tes.

Transportieren eines Pakets 52 zu einer Stelle zum Wickeln

Gemäß Fig. 4 ist der Träger 36 an einer Basis 60 schwenkbar gehaltert, welche auf gegenseitigen Abstand aufweisenden Führungsstangen 62 linear bewegbar montiert ist, die sich durch Löcher in der Basis erstrecken. Wenn ein vollständi ges Paket 52 auf dem Träger 36 zusammengesetzt worden ist, wird die Basis 60 längs der Führungsschienen 62 horizontal in eine Position bewegt, in welcher das Paket 52 mit dem Dorn 50 ausgerichtet ist. Der Dorn 50 ruht auf einem Tisch 64, der eine ebene horizontale obere Oberfläche 65 und einen Rand 69 hat. Wenn das Paket in Ausrichtung mit dem Dorn 50 angeordnet ist, wird der Träger 36 im Gegenuhrzei gersinn um einen Drehpunkt 66 geschwenkt, bis das auf ihm befindliche Paket 52 den Dorn 50 berührt. Der Tisch 64 hat eine Leiste 68, die Nuten in dem Rand 69 zu Aufnehmen der Klammern 40 hat, so daß das Paket bis in Kontakt mit dem Dorn geschwenkt werden kann, wenn noch kein Paket auf dem Dorn vorhanden ist, oder bis in Kontakt mit dem letzten Pa ket, das um den Dorn gewickelt worden ist, wenn ein Paket oder mehrere Pakete bereits gewickelt worden sind.

Im folgenden wird noch deutlicher werden, daß der Kern wickel nach den Fig. 10 und 16 aufgebaut wird, indem Pa kete, die auf oben beschriebene Weise zusammengesetzt wor den sind, sequentiell um den Dorn 50 gewickelt werden. Die Pakete werden einzeln um den Dorn gewickelt, wobei jedes Paket um die zuvor gewickelten Pakete des Kernwickels ge wickelt wird.

Die Wickeleinrichtungsunterbaugruppe 70 und ihre Arbeits weise während der ersten Phasen des Wickelns eines der Pakete 52

Wenn das erste Paket 52 in seine Position von Fig. 4 ge bracht worden ist, wird eine Wickeleinrichtungsunterbau gruppe 70, die am besten in den Fig. 5 und 6 zu erkennen ist, in Stellung bewegt, um das Paket um den Dorn 50 zu wickeln. Diese Wickeleinrichtungsunterbaugruppe 70 weist vier Wickelarme 72, 74, 76 und 78 auf, die jeweils zur Be wegung in zwei horizontalen Richtungen x und y (Fig. 5) und außerdem zur Bewegung in einer vertikalen Richtung z gemäß der Darstellung in den Fig. 4 und 5 geeignet befestigt sind.

Die vollständige Befestigungseinrichtung für diese Arme ist nicht gezeigt, es sind aber horizontale Führungsstangen 80 gezeigt, längs welchen ein Paar Wickelarme 72 und 74 in x- Richtung bewegbar ist, und zusätzliche horizontale Füh rungsstangen 81, längs welchen das andere Paar Wickelarme 76 und 78 in x-Richtung bewegbar ist. Darüber hinaus sind Führungsstangen 82 gezeigt, die an dem vorderen Arm 74 be festigt sind und längs welchen der hintere Wickelarm 72 in y-Richtung in bezug auf seinen zugeordneten vorderen Wic kelarm 74 horizontal bewegbar ist. Ähnliche Führungsstangen 84, die an dem vorderen Arm 78 befestigt sind, sind ge zeigt, längs welchen der andere hintere Wickelarm 76 in be zug auf seinen zugeordneten vorderen Arm 78 bewegbar ist. Die Führungsstangen 80 und 81 können horizontal in der y- Richtung und außerdem vertikal in der z-Richtung bewegt werden. Die Einrichtungen und Stellantriebe zum Bewirken einer dieser Bewegungen der Wickelarme sind herkömmlich und deshalb in den Zeichnungen nicht im einzelnen dargestellt worden.

Gemäß Fig. 5 weist die Wickeleinrichtungsunterbaugruppe 70 weiter ein flexibles Wickelband 90 auf, das zwei Enden 92, 94 hat. Das Ende 92 ist mit einem Anschlußstift 95 durch eine Aufwickelspule 91 und eine Vorspanneinrichtung 96 ge kuppelt, die über die Aufwickelspule 91 eine Vorspannkraft auf das Band längs desselben ausübt, um dieses gespannt zu halten. Die Vorspanneinrichtung 96 weist gemäß der schema tischen Darstellung eine Schraubenfeder auf, in einer be vorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt sie aber einen Fluidmotor (nicht gezeigt), der eine Kraft auf das Band im wesentlichen in derselben Richtung wie die darge stellte Schraubenfeder ausübt. Das andere Ende 94 des Ban des 90 ist mit einem Anschlußstift 97 über eine entspre chende Aufwickelspule 99 und eine Vorspanneinrichtung 98 gekuppelt, welch letztere entgegengesetzt zu der Vorspann einrichtung 96 wirkt und ebenfalls bestrebt ist, das Band gespannt zu halten.

Das Wickelband 90 erstreckt sich von seinem Ende 92 zu sei nem Ende 94 über eine Stelle zwischen den beiden Wickelar men 72 und 74 und dann über eine Stelle zwischen den ande ren beiden Wickelarmen 76 und 78. In der Mitte der Band länge befindet sich eine Stabilisiereinrichtung 100, die einen Block 102 aufweist, der eine Vorderseite 104 hat, an der das Band durch einen sich vertikal erstreckenden Stift 106 gehalten wird, welcher durch den Block 102 auf der ent gegengesetzten Seite des Bandes gehaltert ist. Der Stift 106 und die Blockvorderseite 104 bilden einen insgesamt U- förmigen Durchlaß zum Aufnehmen des Bandes 90. Nachdem der Block 102 in der richtigen Höhe (in z-Richtung) angeordnet worden ist, kann er in der y-Richtung betätigt werden, um die Vorderseite 104 des Blockes 102 in eine Position zu be wegen, in der das Band 90 die hintere Fläche des Pakets er faßt, das dann um den Dorn 50 gewickelt wird. Unmittelbar bevor der Träger 36 in seine in Fig. 4 gezeigte Position bewegt wird, werden die Teile der Wickeleinrichtungsunter baugruppe 70, welche in Fig. 5 gezeigt ist, oberhalb des Dorns 50 angeordnet, damit der Träger 36 im Gegenuhrzei gersinn in seine in Fig. 4 gezeigte Position geschwenkt werden kann, ohne daß er durch die Wickeleinrichtungsunterbau gruppe 70 behindert wird.

Nachdem der Träger 36 derart geschwenkt worden ist, wird das auf ihm angeordnete Paket von dem Träger freigegeben und so positioniert, daß es auf seinem unteren Rand in Kontakt mit der hinteren Fläche des Dorns 50 (oder im Fall von aufein anderfolgenden Paketen mit dem letzten Paket, das um den Dorn gewickelt worden ist) ruht. Der Träger 36 wird dann im Uhrzeigersinn um den Drehpunkt 66 aus seiner Position in Fig. 4 in eine nichtstörende Position in bezug auf die Wickeleinrichtungsunterbaugruppe 70 geschwenkt, woran un mittelbar anschließend die Wickeleinrichtungsunterbaugruppe 70 abgesenkt wird, bis das Band 90 auf halber Höhe an dem Dorn 50 angeordnet ist. An diesem Punkt sind die linken Wickelarme 70 und 74 auf entgegengesetzten Seiten des Pa kets an dem linken Ende des Pakets angeordnet, und die rechten Wickelarme 76 und 78 sind auf entgegengesetzten Seiten des Pakets an dem rechten Ende des Pakets in densel ben, weiten Abstand aufweisenden Relativpositionen angeord net, wie sie in Fig. 5 gezeigt sind. Danach werden die bei den hinteren Arme 72 und 76 gemeinsam zu ihren vorderen Ar men 74 bzw. 78 hin in ihre in Fig. 6 mit ausgezogenen Li nien dargestellten Positionen bewegt. In Fig. 6 befinden sich die hinteren Wickelarme 72 und 76 nahe bei den vorde ren Wickelarmen 74 und 78, das Paket wird aber noch nicht durch die Wickelarme oder das Band 90 eng gehalten.

Während eines Wickelvorganges bewegen sich das Band 90 und das zugeordnete Ende des Pakets 52 in Längsrichtung inner halb des Zwischenraums zwischen den hinteren und vorderen Wickelarmen, was im folgenden noch deutlicher werden wird. Zum Erleichtern dieser Bewegung ist der linke hintere Arm 72 mit Rollen 125 und 126 an seinem rechten bzw. linken Ende versehen. Der andere hintere Arm 76 ist mit entspre chenden Rollen 127 und 128 versehen, die eine entsprechende Funktion erfüllen. Diese Rollen sind jeweils an ihrem zuge ordneten hinteren Arm durch geeignete Mittel befestigt, welche eine freie Drehung der Rolle um eine vertikale Achse gestatten, die relativ zu dem zugeordneten Arm fest ist. Wenn ein hinterer Arm 72 oder 76 in x- oder y-Richtung be wegt wird, wie z. B. während eines Wickelvorganges, bewegt sich das Band 90 in bezug auf den zugeordneten Arm in Längsrichtung des Bandes, was bewirkt, daß die Rollen sich drehen und so die Reibung zwischen dem Band und dem hinte ren Arm 72 reduzieren. Ähnliche Rollen 129 sind jeweils an dem vorderen Arm 74 und dem vorderen Arm 78 vorgesehen, da mit das Paket längs des vorderen Arms mit weniger Reibung in Längsrichtung bezüglich des vorderen Arms bewegt werden kann. Zum weiteren Erleichtern der oben beschriebenen Bewe gung des Bandes 90 und des Paketendes in bezug auf die Wickelarme 72 und 74 ist genug Zwischenraum zwischen diesen beiden Armen während des Wickelvorganges vorhanden, um zu verhindern, daß das Band oder das Paket an den Wickelarmen in diesem Zwischenraum haftet.

Festklemmen eines Pakets an der Rückseite des Dorns 50 in einer frühen Phase des Wickelvorganges

Als nächster Schritt in dem Wickelvorgang wird der Block 102 der Stabilisiereinrichtung 100 vorwärts in seine in Fig. 6 mit gestrichelten Linien dargestellte Position be wegt, wodurch das Band 90 gegen die Rückfläche des Pakets gedrückt und außerdem das Paket an einer Stelle 110 an der Rückfläche des Dorns 50 festgespannt wird. Ein pneumatischer Stellantrieb (nicht dargestellt) wird be nutzt, um den Block 102 auf diese Weise vorwärtszubewegen, wobei die Betätigung des Stellantriebs automatisch einge leitet wird, wenn die hinteren Arme 72 und 76 in ihren in Fig. 6 mit ausgezogenen Linien dargestellten Positionen an kommen. Der pneumatische Stellantrieb hält den Block 102 in seiner mit gestrichelten Linien dargestellten Position, bis das Wickeln des Pakets abgeschlossen ist, wobei während dieses gesamten Intervalls eine mäßige Spannkraft auf das Band 90 und den Dorn 50 ausgeübt wird.

Die durch den Block 102 ausgeübte Spann- oder Klemmkraft dient einer Anzahl von wichtigen Funktionen. Erstens, sie verhindert, daß das Band 90 auf seiner Länge tangential zu dem Dorn 50 gleitet, falls aus irgendeinem Grund ungleiche Kräfte an Stellen auf entgegengesetzten Seiten der Klemm stelle 110 auf das Band ausgeübt werden sollten. Diese Tan gentialbewegung des Bandes 90 ist unerwünscht, weil sie da zu führen würde, daß die Gruppe 19 von amorphen Metall streifen oder sogar die die Gruppen bildenden Streifen selbst sich auf ihrer Länge aufeinander verschieben und so die gewünschte Präzision der Lage der Enden der Streifen während des Wickelns beeinträchtigen würden. Eine weitere wichtige Funktion, die durch die Klemmwirkung an der Stelle 110 erfüllt wird, ist, daß sie hilft zu verhindern, daß sich das Band verdreht oder sich in vertikaler Richtung un erwünscht verlagert.

Fortsetzen des Wickelvorganges

Nach dem oben beschriebenen Festklemmen an der Stelle 110 werden die Wickelarme 72 und 74 sowie 76 und 78 im Gleich lauf vorwärts (hauptsächlich in y-Richtung) in ihre in Fig. 6 mit gestrichelten Linien dargestellten Positionen bewegt. Das hat zur Folge, daß das Band 90 teilweise um die Seiten 120 und 122 des Dorns 50 gewickelt wird, wodurch wiederum das Paket 52 teilweise um diese Seiten 120 und 122 gewickelt wird, da das Paket zwischen dem Band und dem Dorn angeord net ist. Diese Vorwärtsbewegung der Wickelarme bewirkt eine gewisse Längsbewegung jedes Endes des Pakets 52 innerhalb des Zwischenraums zwischen den benachbarten vorderen und hinteren Wickelarmen, z. B. 72 und 74, wobei aber diese Längsbewegung wegen des Vorhandenseins der die Reibung re duzierenden Rollen 125, 126, 127, 128 und 129 und wegen der oben erwähnten Tatsache, daß der Zwischenraum zwischen den vorderen und hinteren Armen ausreichend groß ist, um zu verhindern, daß die Wickelarme die dazwischen befindlichen Band- und Paketteile fest erfassen, frei erfolgt.

Nachdem die Wickelarme ihre in Fig. 6 mit gestrichelten Li nien dargestellten Positionen erreicht haben, werden die rechten Wickelarme 76 und 78 nach links (in x-Richtung) durch ihre Position in Fig. 7 bewegt. Diese Bewegung führt dazu, daß das Band 90 eng um das gesamte rechte Ende 122 des Dorns 50 gewickelt wird, wodurch außerdem die rechte Hälfte des Pakets 52 eng um das gesamte rechte Ende des Dorns gewickelt wird. Die weitere Bewegung der rechten Wickelarme 76 und 78 nach links bewirkt, daß das Ende der rechten Hälfte des Pakets 52 in Längsrichtung vollständig aus dem Zwischenraum zwischen den Wickelarmen 76 und 78 herausbewegt wird, woran anschließend dieses Ende des Pa kets an der konkaven vorderen Seite 130 des Dorns 50 zu liegen kommt, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.

Nach dem Einnehmen der Position in Fig. 8 wird das Ende der rechten Hälfte des Pakets 52 an der konkaven Seite 130 des Dorns 50 durch mehrere Finger 135, 136 und 137 festge klemmt. Gemäß der Darstellung in den Fig. 8 und 8a sind die Finger 135, 136 und 137 jeweils in obere und untere Unter finger (z. B. 135a und 135b) gegabelt, zwischen welchen ein Zwischenraum 140 zum freien Aufnehmen der inneren Enden der Wickelarme 76 und 78 vorhanden ist. Wenn die Wickelarme 76 und 78 aus ihren Positionen in Fig. 6 in und durch ihre Po sitionen in Fig. 7 gehen, sind die Finger 135, 136 und 137 von dem Dorn 50 zurück in eine Position gezogen, welche durch die mit gestrichelten Linien dargestellte Position des Fingers 135c in Fig. 8a angedeutet ist. Dieses Zurück ziehen gestattet, das Paketende an den Fingern vorbeizu transportieren, ohne daß es durch die Finger behindert wird. Wenn aber das Paketende an der Position eines Fingers vor beitransportiert worden ist, wird der Finger zurück in seine in den Fig. 8 und 8a mit ausgezogenen Linien darge stellte Position bewegt, um das Paketende an dem Dorn 50 festzuklemmen. Dafür sind zum Steuern der Finger 135-137 herkömmliche pneumatische Stellantriebe (nicht gezeigt) vorgesehen, einer für jeden Finger. Zugehörige Steuerein richtungen für diese Stellantriebe veranlassen diese, die Finger entsprechend der Bewegung der Wickelarme durch vor bestimmte Positionen dann, wenn sich die Arme aus ihrer Position in Fig. 6 in die in Fig. 8 bewegen, zurückzuziehen und wie der vorzubewegen.

Der Zwischenraum 140, der in jedem Finger zwischen seinem oberen und seinem unteren Unterfinger vorgesehen ist, ge stattet das Zurückbewegen des Fingers in seine Klemmposi tion ohne Behinderung durch die Wickelarme, obgleich diese noch in einer Position zwischen dem Finger und dem Dorn sein können, wie z. B. in den Fig. 7 und 8.

Nachdem die rechte Hälfte des Pakets 52 vollständig um die rechte Seite 122 des Dorns 50 gewickelt und sein Ende auf die konkave Seite 130 des Dorns gelegt und daran festge klemmt worden ist, wie oben beschrieben, wird das Wickeln der linken Hälfte des Pakets 52 fortgesetzt und zum Ab schluß gebracht. Dieses Fortsetzen des Wickelns der linken Hälfte erfolgt durch Bewegen der linken Wickelarme 72 und 74 aus ihren in Fig. 6 mit gestrichelten Linien dargestell ten Positionen nach rechts in und durch ihre in Fig. 8 dar gestellten Positionen. Das hat zur Folge, daß das Ende der linken Hälfte des Pakets 52 auf im wesentlichen dieselbe Weise wie oben für die rechte Hälfte beschrieben abgelegt wird, mit der Ausnahme, daß das Ende der linken Hälfte über dem Ende der rechten Hälfte abgelegt wird. Das linke Ende jeder Gruppe 19 in dem Paket überlappt, nachdem dieses ab gelegt worden ist, dessen rechtes Ende, so daß ein Über lappstoß zwischen diesen beiden Enden jeder Gruppe gebildet wird, wie es in Fig. 9 gezeigt ist.

Finger 145, 146 und 147 sind entsprechend den oben be schriebenen Fingern 135, 136 und 137 vorgesehen, um das Ende der linken Hälfte des Pakets 52 an dem Dorn festzu klemmen, und diese Finger 145, 146 und 147 wirken im we sentlichen auf dieselbe Weise wie die Finger 135, 136, 137, um dieses Festklemmen zu bewirken. Die Finger 145, 146 und 147 haben ebenfalls jeweils einen pneumatischen Stellan trieb (nicht gezeigt), der die Finger zurückzieht, damit das Paket die Stelle, an der sich die Finger befinden, pas sieren kann, woran anschließend der Stellantrieb die Finger zurück zu dem Dorn 50 bewegt. Wenn diese Finger zurück zu dem Dorn 50 bewegt werden, dann klemmen sie das abgelegte Ende der linken Hälfte des Pakets an dem Dorn in der in Fig. 9 gezeigten Position fest.

Wenn das rechte Ende des Pakets abgelegt wird, dann müssen auch ein oder mehrere linke Finger 145-147 zurückgezogen werden, um das rechte Ende des Pakets an dem Ort der Finger vorbei bewegen zu können, wenn das rechte Ende abgelegt wird. Ebenso müssen, wenn das linke Ende eines Pakets abgelegt wird, ein oder mehrere rechte Finger 135-137 zurückgezogen werden, um das Vorbeibewegen des linken Endes des Pakets an dem Ort der Finger zu gestatten, wenn dieses linke Ende ab gelegt wird. Der Stellantrieb für jeden Finger wird derart ge steuert, daß er dieses Zurückziehen des erforderlichen Fin gers und außerdem das Zurückbewegen dieses Fingers in seine Klemmposition, unmittelbar nachdem das Paketende abgelegt worden ist, bewirkt. In Fig. 8 ist mit gestrichelten Linien eine Position 137c für einen der rechten Finger 137 ge zeigt. In diese Position 137c wird der Finger 137 bewegt, damit das linke Ende des Pakets 52 auf dem bereits abgeleg ten rechten Ende angeordnet werden kann. Anschließend wird der Finger 137 in seine in Fig. 8 gezeigte Klemmposition zurückbewegt, in welcher er dann beide Enden des Pakets an dem konkaven Flächenteil des Dorns 50 festklemmt, wie es in Fig. 9 gezeigt ist.

Rückstellen der Wickeleinrichtungsunterbaugruppe 70 nach dem Wickeln des ersten Pakets

Nachdem das erste Paket 52 um den Dorn 50 gewickelt und in seinem vollständig gewickelten Zustand an der vorderen Seite des Dorns festgeklemmt worden ist, wie es oben be schrieben ist, werden die Wickelarme zusammen mit dem Band 90 aus ihrer Position an der vorderen Seite des Dorns zu rückgezogen und in ihre in Fig. 5 gezeigten Positionen zu rückbewegt. Diese Zurückbewegung bringt die Wickelarme und das Band 90 nacheinander in deren mit gestrichelten Linien in Fig. 6 gezeigten Positionen, in deren in Fig. 6 mit aus gezogenen Linien gezeigten Positionen und dann in deren in Fig. 5 gezeigte Positionen, wodurch sie in Vorbereitung auf das Wickeln des nächsten Pakets um den Dorn 50 vollständig zurückgestellt werden.

Gleichzeitig mit dem Zurückstellen der Wickelarme und des Bandes wird der Klemmblock 102 an der hinteren Seite des Dorns 50 aus seiner in Fig. 6 mit gestrichelten Linien dar gestellten Position in seine mit ausgezogenen Linien darge stellte Position und dann in seine Ausgangsposition in Fig. 5 zurückgezogen.

Wickeln des nächsten Pakets und von nachfolgenden Paketen

Das nächste Paket wird auf die im wesentlichen gleiche Weise wie das erste Paket um den Dorn 50 gewickelt, mit der Aus nahme, daß dieses Paket um den äußeren Umfang des bereits gewickelten ersten Pakets gewickelt wird. Zum Berücksichti gen des Vorhandenseins des ersten Pakets werden die Wickel arme während des Wickelns des zweiten Pakets auf Bahnen be wegt, welche einen etwas größeren Abstand von dem Dorn 50 als die Bahnen, welche während des Wickelns des ersten Pa kets zurückgelegt werden, von dem Dorn haben.

Dieses Justieren der Bewegungsbahn der Wickelarme erfolgt durch eine Steuerung, welche eine Einrichtung um faßt zum Erfassen der äußeren Abmessungen des Kerns, nach dem jedes Paket um den Dorn 50 gewickelt worden ist. Auf dieselbe Weise wie während des ersten Wickelvorgangs werden die Klemmfinger 135, 136, 137 und 145, 146, 147 dann zurückgezo gen, wenn sich die Paketenden an ihren Stellen vorbeibewe gen, und werden schnell in ihre Klemmpositionen zurückge bracht, wenn sich die Paketenden an diesen Stellen vorbei bewegt haben. Das erste Paket bleibt trotz des kurzen Zu rückziehens der Finger fest um den Dorn 50 gewickelt, weil das Band 90 weiterhin den Kernwickel umschließt und den Kernwickel während dieses Intervalls in seinem gewickelten Zustand hält.

Das zweite Paket wird in bezug auf das erste Paket so ange ordnet, daß sich die erste Stufe oder der erste Stoß des zweiten Stufenmusters insgesamt in radialer Ausrichtung mit der ersten Stufe oder dem ersten Stoß des ersten Stufenmu sters befindet und sich die letzte Stufe des zweiten Stu fenmusters insgesamt in radialer Ausrichtung mit der letz ten Stufe des ersten Stufenmusters befindet, wie es in Fig. 16 dargestellt ist.

Stufenmuster, welche im wesentlichen auf diese Weise angeordnet sind, sind aus der US-PS 4 734 975 (Fig. 1a und 1b) und aus der US-PS 4 741 096 (Fig. 2 und 3) bekannt.

Die oben beschriebenen Schritte des Zuschneidens von Grup pen 19 aus dem Verbundstreifen 12, des Zusammensetzens von Paketen 52 aus den Gruppen und des Wickelns der Pakete in gegenseitiger Überlagerung um den Dorn 50 werden immer wie der wiederholt, bis ein Kernwickel der gewünschten Dicke oder des gewünschten Aufbaus erzielt worden ist. Die zu sätzlichen Pakete, die nach den ersten beiden gewickelt werden, werden so positioniert, daß ihre Stufenüberlap pungsmuster insgesamt in radialer Ausrichtung mit den Stu fenüberlappungsmustern der ersten beiden Pakete angeordnet sind. Alle diese Stufenüberlappungsmuster sowie die einzel nen Überlappstöße werden in Winkelausrichtung mit dem kon kaven Oberflächenteil 130 des Dorns 50 angeordnet.

Das Stoßgebiet des die volle Dicke aufweisenden Kernwickels hat eine fortschreitend zunehmende Länge in Richtung von dem Fenster zu dem äußeren Umfang des Kernwickels, wie es in Fig. 2 der oben erwähnten US-PS 4 741 096 dargestellt ist.

Blockieren der Drehung des Dorns 50 während des Wickelns, aber schrittweises Wegbewegen des Dorns von dem Tischrand 69 mit fortschreitendem Wickelvorgang

Während jedes Wickelvorgangs bleibt der Dorn 50 im wesent lichen stationär. Es erfolgt keine Drehung des Dorns 50, wie es bei einigen bekannten Bandwickelmaschinen der Fall ist. Dieses Fehlen der Dorndrehung ist bedeutsam, weil die Drehung des Dorns 50 häufig Kräfte an den Kernblechen, die gewickelt werden, hervorruft, welche in Längsrichtung der Kernbleche wirksam und daher bestrebt sind, die Kernbleche in Umfangsrichtung des Dorns zu verlagern. Solche in Längs richtung wirksamen Kräfte sind besonders unerwünscht bei einem Wickelvorgang, bei dem viele Kernbleche gleichzeitig gewickelt werden (was bei dem hier beschriebenen Wickelvor gang tatsächlich der Fall ist), da jede Gruppe von Streifen amorphen Metalls aus vielen Streifen besteht, und da jedes Paket viele Gruppen von Streifen enthält, die in dieser Phase jeweils nicht miteinander verbunden sind.

Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird zwar der Dorn 50 während des Wickelns gegen Drehung festgehalten, der Dorn wird aber quer von dem Rand 69 des Tisches 64 wegbewegt, unmittelbar bevor jedes Paket auf der Tischleiste 68 in Vorbereitung auf einen Paketwickelvorgang plaziert wird. In der Darstellung in Fig. 4 hat der Dorn 50 einen Abstand von dem Rand 69, der gleich der Dicke eines Pakets 52 ist. Nachdem dieses erste Paket 52 vollständig um den Dorn 50 gewickelt worden ist, wird der Dorn durch einen hydrauli schen Stellantrieb 150 (Fig. 4) inkrementell nach links be wegt, welcher den Dorn um eine Strecke bewegt, die gleich der Dicke des nächsten Pakets 52 ist, das um den Dorn ge wickelt werden soll. Nach dem Wickeln jedes Pakets um den Dorn dient der Stellantrieb 150 als eine Teil- oder Schalt einrichtung, die den Dorn 50 um eine Strecke nach links be wegt, welche gleich der Dicke des nächsten zu wickelnden Pakets ist. Diese Schaltbewegung nach links gewährleistet, daß auf der Leiste 68 immer Platz für das nächste Paket ist, das in Vorbereitung zum Wickeln auf sie aufgebracht wird.

Gemäß der Darstellung in Fig. 4 weist der hydraulische Stellantrieb 150 einen Kolben 151 und eine Kolbenstange 152 auf, die mit dem Kolben verbunden ist und sich durch einen horizontalen Durchlaß in dem Tisch 64 unter dessen oberer Oberfläche 65 erstreckt. Das rechte Ende der Kolbenstange 152 ist mit einer sich vertikal erstreckenden Achse 153 verbunden, welche an ihrem oberen Ende mit dem Dorn 50 ver bunden ist. Der Tisch 64 ist geeignet genutet, um die ver tikale Achse 153 aufzunehmen und deren Horizontalverschie bung zu gestatten, wenn sie durch den Stellantrieb 150 an getrieben wird.

Die Klemmfinger 135-147 werden in der Darstellung in den Fig. 4 und 8a ebenfalls nach links bewegt, wenn der Dorn 50 durch seinen Stellantrieb 150 gemäß Fig. 4 nach links ge schaltet wird. Zum Ermöglichen dieser Bewegung der Klemm finger sind die Klemmfinger auf einem Zusatztisch (nicht dargestellt) befestigt, der auf dem Haupttisch 64 montiert ist. Dieser Zusatztisch wird gleichzeitig mit der Links schaltbewegung des Dorns 50 nach links bewegt, wobei er auf diese Weise um eine Strecke bewegt wird, die ungefähr gleich dem Doppelten der Dornbewegungsstrecke plus einer Strecke ist, welche gleich dem Extraaufbau ist, welcher sich in dem Stoßgebiet des Kernwickels ergibt. Diese Bewe gung des Zusatztisches kompensiert eine Zusatzbewegung des Dorns 50 und den Kernaufbau auf der Rückseite des Dorns.

Aufbringen eines inneren und eines äußeren Mantels und Nachformen des Kernwickels

Es wird nun auf Fig. 10 bezug genommen. Nachdem eine aus reichende Anzahl von Paketen 52 sequentiell um den Dorn 50 gewickelt worden ist, um den gewünschten Kernaufbau zu erzielen, wird eine äußere Hülle (Mantel) 160, die (der) vorzugsweise aus einem 254 µm dicken Siliciumstahlstreifen besteht, dessen Länge größer als der Umfang des Kernwickels ist, um den Kernwickel angeordnet, und seine überlappenden Enden werden passend aneinander be festigt. Die äußere Hülle 160 ist vorzugsweise derart aufge baut, wie es in der US-PS 4 024 486 beschrieben ist. Diese Hülle hat überlappende Enden, welche durch eine Nase 162 aneinander befestigt sind, die in einem Ende gebildet ist und sich durch einen ausgerichteten Schlitz in dem anderen Ende erstreckt, wobei die Nase zurückgebogen wird, um die Enden aneinander befestigt zu halten.

Der Kernwickel wird derart gehalten, daß er den Dorn 50 eng um schließt, während die äußere Hülle 160 aufgebracht wird, so daß diese Beziehung während des Aufbringens und unmittelbar nach dem Aufbringen der äußeren Hülle aufrechterhalten wird.

Als nächster Schritt wird der Kernwickel, der mit der äuße ren Hülle 160 versehen worden ist, von dem Dorn 50 ab gehoben. Unmittelbar anschließend wird ein gerolltes Blech 170 (in Fig. 11 gezeigt) aus rostfreiem Stahl, das eine Dicke von etwa 508 µm hat und normalerweise flach ist, in dem Kernfenster in dem Raum plaziert, der zuvor von dem Dorn eingenommen wurde. Dieses gerollte Blech, dessen Enden nicht miteinander verbunden sind, kehrt dann durch seine natürliche Elastizität in seinen ursprünglichen fla chen Zustand zurück, wobei es den Kernwickel in eine unge fähre Kreisform aufweitet, wie es in Fig. 11 gezeigt ist. Das Vorhandensein dieses rostfreien Stahlbleches, das eng in das Kernfenster eingepaßt ist, gestattet, den Kernwickel während der anschließenden Schritte zu handhaben, ohne daß er innen zusammenfällt, wozu er sonst tendieren würde, weil die Streifen amorphen Metalls des Kernwickels eine zu ge ringe Umfangsfestigkeit haben, um sich diesem Zusammen fallen widersetzen zu können.

Wenn das innere Blech 170 aus rostfreiem Stahl sich in seine Kreisform aufweitet, wie es oben beschrieben ist, dann weitet sich die äußere Hülle ebenfalls in eine unge fähre Kreisform auf, da es in dieser Phase Flexibilität aufweist. Das Aufweiten des Kernwickels in eine Kreisform, wie es oben beschrieben worden ist, ruft eine geringfügige Verschiebung der Enden jeder Gruppe in Längsrichtung der Gruppe hervor, wodurch das Ausmaß an Überlappung zwischen diesen Enden etwas reduziert wird. Aber diese Reduktion der Überlappung beträgt nur einige Mikrometer im Ver gleich zu der normalen Überlappung von etwa 12,7 mm, und diese relativ geringe Reduktion ist nicht sehr bedeutsam.

Gemäß Fig. 10 hat der Kernwickel eine nach innen vorstehen de Beule an seinem inneren Umfang, wobei sich diese Beule, wenn sich der Kernwickel noch auf dem Dorn 50 befindet, in der Vertiefung an der konkaven vorderen Fläche 130 des Dorns 50 befindet. Wenn aber der Kernwickel in seine Kreis form aufgeweitet wird, wie es oben beschrieben worden ist, wird diese Beule vom inneren zum äußeren Umfang des Kernwickels verschoben.

Danach wird der Kernwickel durch einen herkömmlichen Nach formvorgang verformt, welcher beinhaltet, zuerst den Kern wickel auf zwei geeigneten Formelementen (in Fig. 11 mit gestrichelten Linien bei 175 gezeigt) anzuordnen, welche sich durch sein Fenster erstrecken. Diese Formelemente wer den dann auseinandergedrückt, um den Kernwickel in die in Fig. 12 gezeigte rechteckige Form zu bringen. Der innere Mantel 170 und der äußere Mantel 160 sowie die amorphen Streifen werden bei diesem Formvorgang in rechteckige Form gebracht. Während des Formvorganges dient der innere Mantel als Pufferschicht, um eine Beschädigung der innersten Streifen des Kerns zu verhindern, wenn der Kern durch die Formelemente erfaßt wird, und der äußere Mantel dient als Pufferschicht zum Schutz der äußersten Kernstreifen.

Ähnliche innere und äußere Mäntel sind in der oben erwähnten US- PS 4 734 975 beschrieben.

Zusätzliche Merkmale des Wickelvorganges

Der hier beschriebene Wickelvorgang wird ausgeführt, indem die Pakete 52 um den Dorn 50 oder um den zuvor aufgelegten Kernwickel herumgelegt werden. Der Mittelabschnitt jedes Pakets 52 wird zuerst an der Rückseite des effektiv statio nären Dorns festgeklemmt, und die Enden des Pakets werden dann um die Seiten 120 und 122 des Dorns herumgelegt. Wäh rend dieses Herumlegens erfolgt keine Drehung des Dorns und werden keine nennenswerten Längskräfte auf die Streifen ausgeübt, da das jeweils die Tendenz hätte, die Streifen oder Gruppen von Streifen auf einander in Längsrichtung der Streifen zu verschieben und deren Enden gegenüber den ge wünschten präzisen Lagen zu verschieben.

Das in dem vorangehenden Absatz beschriebene Herumlegen ist durch folgende Beziehungen während des Wickelns eines Pa kets durch das Band gekennzeichnet: (i) keine wesentliche Relativbewegung zwischen dem Band 90 und der äußeren Gruppe 19 des Pakets, das gewickelt wird, und (ii) keine wesentli che Relativbewegung bei dem Erfassen der Oberflächen der inneren Gruppe 19 des Pakets relativ zu dem Dorn oder dem umschlossenen Kernwickel, nachdem die Erfassung zwischen der inneren Gruppe und dem Dorn oder dem umschlossenen Kernwickel erfolgt ist. Die erste dieser Beziehungen hilft, jede Verlagerung der äußeren Gruppe durch das Band zu ver hindern, und die zweite dieser Beziehungen hilft, jedes Verschieben der inneren Gruppe auf dem Dorn oder dem um schlossenen Kernwickel zu verhindern und so alle uner wünschten Verlagerungen der Streifen oder Gruppen zu ver meiden, die aus diesem Verschieben resultieren könnten.

Andere Faktoren, die dazu tendieren, eine unerwünschte Längsverlagerung der Streifen oder Gruppen von Streifen während des Wickelvorgangs zu verhindern, sind (1) das am Anfang des Wickelvorganges erfolgende Festklemmen des Mit telabschnitts jedes Pakets an der Rückseite des Dorns 50 durch die Klemmeinrichtung (Stabilisiereinrichtung) 100, wie es oben beschrieben worden ist, und (2) das Festhalten des Dorns gegen Drehung, wie es oben beschrieben worden ist.

Weiter ist es möglich, den hier beschriebenen Wickelvorgang ohne spezielle Randführungen für die Streifen oder Gruppen von Streifen auszuführen. Die einzige Randführung, die bei dem Wickelvorgang benutzt wird, ergibt sich aufgrund der horizontalen oberen Seite 65 des Tisches 64, auf welcher der Dorn 50 angeordnet ist. Diese Tischoberseite, welche eine Oberfläche bildet, auf der sich die unteren Ränder der Streifen abstützen können, trägt die Streifen während des Wickelvorganges.

Ein weiteres wichtiges Merkmal ist, daß der Wickelvorgang und die Streifenhandhabungsvorgänge vor dem Wickelvorgang ausgeführt werden können, ohne daß die Streifen oder Grup pen von Streifen mit irgendeiner Flüssigkeit benetzt wer den. Eine solche Flüssigkeit hat sich beim Zusammenhalten der Streifen durch einen Oberflächenspannungseffekt als hilfreich erwiesen, aber das Vorhandensein der Flüssigkeit kann Umweltprobleme im Falle von leicht verdampfbaren Flüs sigkeiten wie Perchloräthylen oder Korrosionsprobleme im Falle von anderen Flüssigkeiten wie Wasser mit sich brin gen. Durch den Verzicht auf solche Flüssigkeiten können diese Probleme eliminiert werden. Das Verfahren kann ohne diese Flüssigkeiten ausgeführt werden, weil die oben be schriebenen Maßnahmen eingesetzt werden, um die Tendenz der Streifen zu reduzieren, sich während des Wickelvorganges aufeinander in Längsrichtung zu verschieben.

Die langgestreckte Konfiguration des Dorns 50 in Richtung seiner Breite spielt ebenfalls eine wichtige Rolle bei der Ausführung des Wickelvorganges auf oben beschriebene Weise. Der Dorn hat eine wesentlich größere Breitenabmessung (d. h. die Abmessung, die sich zwischen seinen Enden 120 und 122 erstreckt) als seine Tiefenabmessung (die sich zwischen seiner Rückseite und seiner Vorderseite erstreckt).

Die Ausdehnung des Dorns 50 in Richtung dieser Breite hilft zu gewährleisten, daß auf die Streifen auf dem gesamten Teil von deren Länge, der nicht durch die Finger 135, 136, 137, 145, 146, 147 festgeklemmt ist, eine radial einwärts gerichtete Kraft ausgeübt wird, wodurch die Festigkeit der Streifen um den Dorn erhöht wird. Wenn der Dorn 50 in Richtung rechtwinkelig zu seiner dargestellten Breiten abmessung langgestreckt wäre, würde eine stark verringerte radial einwärts gerichtete Kraft auf die Streifen längs der Seiten des Kernwickels, welche an diese langgestreckten Seiten angrenzen, ausgeübt werden. Die abgerundete und kon vexe Form des Dorns 50 an dessen Enden 120 und 122 hilft außerdem zu gewährleisten, daß eine radial einwärts ge richtete Kraft auf die Streifen längs dieser gesamten Endbereiche ausgeübt wird. Ebenso hilft die konvexe Form des Dorns 50 an dessen Rückseite zu gewährleisten, daß eine radial einwärts gerichtete Kraft auf die Streifen in diesem Bereich ausgeübt wird. Der Dorn 50 hat eine konvexe Form an allen Stellen auf seinem Umfang, ausgenommen an seiner kon kaven Vorderseite 130, wo die Finger 135-147 in der Lage sind, eine radial einwärts gerichtete Kraft auszuüben.

Das Band 90 hilft dann, wenn es den Dorn 50 oder den Kernwickel 10 vollständig umschließt, die Festigkeit der Pakete auf dem Dorn zu gewährleisten, indem es die Pakete zwischen sich und dem Dorn einklemmt. Diese Wirkung wird durch die konvexe Form des Dorns 50 in allen Bereichen seines Umfangs mit Ausnahme seiner konkaven Vorderseite 130, wo die Finger 135-147 die Pakete fest an dem Dorn halten, erleichtert.

Weil der Dorn 50 an seiner Vorderseite 130 konkav ist, wird keine nennenswerte, nach außen vorstehende Beule an dem Kernwickel in dem benachbarten Stoßbereich gebildet, wäh rend der Kernwickel aufgebaut wird. Die Konkavität an der Vorderseite 130 des Dorns 50 hat zwar zur Folge, daß eine radial nach innen vorstehende Beule an dem Kern in dessen Stoßbereich vorhanden ist, diese Art von Beule verursacht jedoch nicht die Probleme, welche die allmählich größer werdende, radial nach außen vorstehende Beule verursacht, was im folgenden noch näher erläutert ist.

Gemäß Fig. 10 bildet sich an dem dargestellten Kernwickel 10 zwar eine größere Dicke in dem Stoßbereich als anderswo aus, wenn er aufgebaut wird, diese Verdickung hat jedoch die Wirkung, daß das Ausmaß, in welchem die Pakete in dem Stoßbereich radial nach innen gebogen werden, wenn der Kernwickel aufgebaut wird, zunehmend reduziert wird. Zu der Zeit, zu der die radial außen angeordneten Pakete gewickelt werden, wird kein nach innen vorstehender Bogen in den Pa keten in dem Stoßbereich ausgebildet. Diese Pakete erstrec ken sich in dem Stoßbereich auf im wesentlichen geradlini gen Bahnen. In einigen Fällen (nicht dargestellt) kann es sogar eine sehr geringfügige Biegung nach außen in diesen Paketen in deren Stoßbereich geben, diese Biegung ist aber nicht ausgeprägt genug, um die Art von Problemen hervorzu rufen, welche durch die typischere und ausgeprägtere, nach außen vorstehende Beule verursacht würden, welche mit Über lappstoßkonstruktionen verbunden ist, bei denen die oben in der Beschreibungseinleitung beschriebene Lösung mit kurzen Blechen nicht angewandt wird. Bei den Studien, die zu der vorliegenden Erfindung geführt haben, ist die Verwendung eines stationären Dorns ähnlich dem gezeigten, aber ohne eine mit der Vertiefung 131 vergleichbare Vertiefung, un tersucht worden, wobei Pakete auf insgesamt die hier be schriebene Weise um ihn gewickelt worden sind, um einen Kernwickel zu bilden, der die übliche, nach außen vorste hende Beule hat. Ein solcher Kernwickel ist in Fig. 13 ge zeigt, in welcher der Kernwickel mit 300, der Dorn mit 302 und die Beule mit 304 bezeichnet ist. Es hat sich gezeigt, daß das Vorhandensein der relativ großen, nach außen vor stehenden Beule 304 zur Folge hat, daß die äußersten Enden 100 der Streifen an dem zuerst aufgelegten Ende 100 des Pa kets 52 von der Oberfläche der Beule vorstehen. Als ver sucht worden ist, das andere Ende 102 des Pakets auf das erste Ende 100 aufzulegen, haben sich die beiden Enden oft verheddert, und es haben sich in den Streifen amorphen Stahls in diesem Bereich häufig unerwünschte Falten gebil det. Durch Eliminieren einer nach außen vorstehenden Beule während des Wickelvorganges ist es mög lich, diese Tendenz zur Faltenbildung stark zu reduzieren.

Die relative Breite des Dorns 50 in der x-Richtung ermög licht, sämtliche Stöße in Deckung mit der konkaven Seite 130 des Dorns anzuordnen. Das ist erwünscht, weil, wenn die Stöße in Deckung mit einem konvexen Teil des Dorns 50 ange ordnet wären, die äußersten Enden der Streifen in diesem Bereich dazu tendieren würden, von der benachbarten Dorn oberfläche weg nach außen vorzustehen und das Faltenbil dungsproblem zu verursachen, das vorstehend beschrieben worden ist.

Die obige Beschreibung zeigt, daß bei dem hier beschriebe nen Verfahren der Kernwickel aufgebaut wird, indem sequen tiell (nacheinander) Pakete 52 von Streifen amorphen Me talls um einen statischen Dorn 50 gewickelt werden, wobei jedes Paket eine Vielzahl von in Längsrichtung versetzten Gruppen 19 von Streifen enthält. Diese Lösung ermöglicht, eine außergewöhnlich große Anzahl von Streifen bei jedem Wickelvorgang der Wickelarme 72, 74 und 76, 78 zu wickeln und so die Zeit zu verkürzen, welche zum Wickeln des voll ständigen Kernwickels im Vergleich zu der Zeit erforderlich ist, welche Verfahren erfordern, bei denen einzelne Gruppen eine nach der anderen gewickelt werden.

Die folgenden Pa tentschriften beschreiben das Wickeln von Streifen amorphen Metalls in einzelnen Gruppen: US-PS 4 413 406 und 4 734 975. Bei dem in der letzteren US-Patentschrift be schriebenen Kernherstellverfahren werden die Pakete nicht zusammengesetzt, bevor sie gewickelt werden, sondern auf dem Dorn selbst zusammengesetzt. Die US-Patent schrift 3 049 793 beschreibt das Zusammen setzen von Paketen vor dem Wickeln derselben um einen Dorn; die Streifen in diesen Paketen sind aber tradi tionelle Siliciumstahlstreifen, die nicht in Gruppen zusam mengesetzt werden, und außerdem wird während des Wickelns der Pakete der Dorn gedreht, was, wie oben beschrieben, die Tendenz hervorruft, daß sich die Enden der Streifen ver schieben. Die letztgenannte Tendenz ist besonders lästig, wenn es sich dabei um die relativ großen und dünnen Streifen amorphen Metalls handelt, die bei dem hier beschriebenen Verfahren benutzt werden.

Patentschriften wie z. B. die US-PS 3 003 225 und 4 709 471 beschreiben das Herstellen eines Transforma torkerns durch Anordnen von im wesentlichen sämtlichen Kernblechen an einem Dorn und anschließendes Wickeln oder Herumlegen aller dieser Kernbleche gleichzeitig um den Dorn. Das ist eine Lösung, die von der hier be schriebenen Lösung, bei der sequentiell oder nacheinander einzelne Pakete um den Dorn gewickelt werden, sehr ver schieden ist. Bei der hier beschriebenen Lösung des sequen tiellen Wickelns von Paketen können ohne weiteres Überlapp stöße zwischen den entgegengesetzten Enden der einzelnen Gruppen in einem Paket gebildet werden, und außerdem können die Gruppen, wenn der Wickelvorgang von statten geht, auf eine kontrollierte Länge zugeschnitten werden, um unvorher sagbare Veränderungen zu kompensieren, die sich in der Fe stigkeit oder Überlappung der Gruppen ergeben könnten, wel che in einer früheren Phase in dem Wickelvorgang gewickelt worden sind. Ein System, daß diese Kontrolle der Länge der Gruppen ermöglicht, wird nun beschrieben.

Erfassungs- und Steuersystem 180 zum Steuern der Überlap pung in den Überlappstößen

Aus einer Anzahl von Gründen besteht die Tendenz, daß sich die Überlappung in den Überlappstößen verändert. Ein Grund dafür ist, daß die Streifen amorphen Metalls üblicherweise ein Dicke haben, die sich über der Länge der Streifen und von einem Streifen zum anderen zwischen den Streifen mit derselben nominellen Dicke verändert. Ein weiterer Grund ist, daß der Füllfaktor für jede Gruppe und jedes Paket sich aus dem obigen Grund und wegen Änderungen in der Fe stigkeit des Wickelns etwas verändern kann. Die Veränderung in der Überlappstoßüberlappung ist besonders unerwünscht, wenn sie eine kumulative Veränderung in der Überlappung ge genüber dem gewünschten konstanten Wert ergibt, wenn der Kernaufbau voranschreitet. Um zu verhindern, daß dieser Zu stand eintritt, und um die Überlappung in den Überlappstö ßen in dem gesamten Kernaufbau insgesamt konstant zu ma chen, ist das in Fig. 14 schematisch dargestellte Erfas sungs- und Steuersystem 180 vorgesehen. Das System 180 um faßt eine herkömmliche CCD- Kamera 181, welche die Position der beiden sich quer er streckenden Ränder der äußersten Gruppe 19 jedes Pakets er faßt, einen Computer herkömmlicher Bauart und einen Codie rer 184 zum Empfangen der erfaßten Information aus der Ka mera und zum Übertragen derselben zu dem Computer in einer für die Verarbeitung durch den Computer geeigneten Form. Die Kamera 181 erfaßt zuerst die Position des sich quer er streckenden vorderen Randes (z. B. des Randes 185 in Fig. 14) der letzten Gruppe in jedem Paket, wenn dieser Rand aufgelegt wird, und diese Information wird über den Codie rer 184 an den Computer 182 abgegeben, in welchem sie ge speichert wird. Das erfolgt, bevor das linke Ende des Pa kets 52 aufgelegt wird. Wenn das linke Ende anschließend aufgelegt wird, erfaßt die Kamera 181 die genaue Position des hinteren Randes 186 der äußeren Gruppe und sendet diese Information über den Codierer 184 zu dem Computer 182. Der Computer 182 berechnet dann die Differenz zwischen dieser letzten Größe und der gespeicherten Größe, und diese Diffe renz ist gleich der Überlappung in dem letzten Stoß.

Wenn diese Überlappung, die durch das System 180 bestimmt wird, kurz ist im Vergleich zu dem Sollwert von 12,7 mm bei der hier beschriebenen Ausführungsform, dann werden die Längen der Gruppen für das nächste Paket, das um den Dorn 50 gewickelt wird, in einem Ausmaß vergrößert, das ausreicht, um Defizite in der Überlappung des gemessenen Pakets zu kompensieren.

Ebenso dann, wenn die gemessene Überlappung lang ist, werden die Längen der Gruppen für das nächste Paket in einem Ausmaß verkleinert, das ausreicht, um den Überschuß in der Über lappung des gemessenen Pakets zu kompensieren. Die gemes sene Überlappung gibt, um das noch genauer zu veranschauli chen, den dann vorhandenen äußeren Durchmesser des Kernwickels an, und der Computer 182 kann aus der ge messenen Überlappung und anderen gespeicherten Daten den Umfang des Kernwickels zur Zeit der Überlappungsmessung bestimmen. Der Computer 182 addiert dann zu diesem äußeren Umfang eine Größe, die gleich der gewünschten Überlappung (d. h. 12,7 mm) plus n · 2 · π · t ist, wobei n die Gruppenzahl in dem nächsten Paket und t die nominelle Dicke jeder Gruppe ist, und wobei diese Summe die Länge ist, auf die die nächste Gruppe (welches die äußerste Gruppe des nächsten Pakets ist) zuzuschneiden ist. Wenn die gemessene Überlappung groß ist, was einen relativ kurzen Umfang angibt, dann ist die Summe, die auf vorstehend beschriebene Weise berechnet worden ist, relativ klein, was die gewünschte kürzere Länge der zuzuschneidenden nächsten Gruppe und damit die gewünschte, im wesentlichen konstante Überlappung ergibt. Diese Meß- und Kompensiervorgänge wer den bei dem Wickeln jedes Pakets ausgeführt, wodurch die Überlappung überwacht und während des gesamten Kernaufbaus etwa konstant gehalten wird.

Nachdem die erste Gruppe des nächsten Pakets auf vorstehend beschriebene Weise zugeschnitten worden ist, werden die nächsten Gruppen dieses Pakets zugeschnitten, und zwar jede mit einer Länge, die um eine Größe 2 · π · t kürzer als die der unmittelbar vorhergehenden Gruppe ist.

Der Computer 182 gibt Eingangsinformation an eine Steuer einrichtung 187 für den Stellantrieb 188 der Teil- oder Schalteinrichtung 20 (Fig. 3) und außerdem an eine Steuer einrichtung 190 für den Stellantrieb 192 des Scherblattes 16 ab. Die Steuereinrichtung 187 bewirkt aufgrund dieses aus dem Computer empfangenen Signals, daß der Schaltein richtungsstellantrieb 188 die Schalteinrichtung über eine ausreichende Strecke bewegt, um das vordere Ende des Ver bundstreifens 12 so zu positionieren, daß das Blatt 16 bei dem nächsten Schervorgang eine Gruppe 19 mit der Länge ab schneidet, die erforderlich ist, damit sich die gewünschte Überlappung ergibt.

Gemäß der Darstellung in Fig. 15 und 15a hat die CCD-Kamera 181 ein Sichtfeld 195, welches den Bereich überdeckt, wo die betreffenden, sich quer erstreckenden Ränder der äußeren Gruppe 19 angeordnet sind. Die Kamera 181 ist auf Führungs schienen 200 (Fig. 14) befestigt, längs welchen die Kamera durch eine Vortriebseinrichtung 202 verschoben wird, bis der vordere Rand 185 der Gruppe 19 in der Mitte des Sicht feldes 195 angeordnet ist. In diesem Zeitpunkt wird die Be wegung der Kamera 181 gestoppt, und die Kamera erfaßt die genaue Position des Randes 185 und überträgt diese Informa tion zu dem Computer 182.

Zum Unterstützen der Randaufzeichnungsoperationen und der Steuerung der Bewegung der Kamera 181 auf ihren Führungs schienen 200 wird die äußere Gruppe 19 von Streifen amor phen Metalls jedes Pakets, welche tatsächlich die erste Gruppe ist, die für das Paket zugeschnitten worden ist, an ihrem vorderen, sich quer erstreckenden Rand mit einer schnell trocknenden schwarzen Farbe markiert, wie es bei 205 in Fig. 15 gezeigt ist. Diese schwarze Markie rung 205 ist eine langgestreckte Markierung, die sich auf einer ausreichenden Strecke über die Länge der äußeren Gruppe erstreckt, derart, daß, wenn diese Gruppe um den Dorn 50 gewickelt wird, wie es in den Fig. 9 und 15a gezeigt ist, sich die Markierung 205 von dem vorderen, sich quer er streckenden Rand 185 aus an dem hinteren, sich quer er streckenden Rand 186 vorbei erstreckt. Wenn das rechte Ende das Pakets 52 auf den Dorn 50 aufgelegt wird und bevor das linke Ende auf dasselbe aufgelegt wird, sieht das rechte Ende dieses Pakets für die Kamera so aus, wie es in Fig. 15 gezeigt ist. Wenn die Kamera 181 auf den Führungsschienen 200 nach rechts bewegt wird, erfaßt sie das Vorhandensein des Randes 185, der diesen Bereich scharfen Kontrasts markiert, und erzeugt ein Signal, das als Stopsignal an ih re Vortriebseinrichtung 202 abgegeben wird. Die Kamera ver sorgt außerdem den Computer 182 wie oben beschrieben mit Information über die Lage des Randes 185, und der Computer speichert diese Information. Wenn das linke Ende des Pakets 52 anschließend aufgelegt wird, bietet sich der Kamera die in Fig. 15a gezeigte Ansicht dar. Gemäß Fig. 15a befindet sich ein neuer Bereich scharfen Kontrasts (markiert durch den Rand 186) in dem Sichtfeld 195 der Kamera. Die Kamera erfaßt diesen neuen Bereich scharfen Kontrasts und sendet zu dem Computer Information über die Lage des Randes 186, der diesen neuen Bereich scharfen Kontrasts markiert. Der Computer 182 berechnet dann, wie oben erwähnt, die Diffe renz zwischen dieser letzten Größe und der ersten Größe und erzeugt ein Signal, welches diese Differenz darstellt, wo bei dieses Signal auch die Überlappung repräsentiert. Nach dem diese Berechnung ausgeführt worden ist, kann die Vortriebseinrichtung 202 die Bewegung der Kamera 181 auf den Führungsschienen 200 in Vorbereitung auf die nächste Gruppe von Randlageaufzeichnungsereignissen fortsetzen.

Der sich quer erstreckende vordere Rand jeder Gruppe wird auf oben beschriebene Weise mit Hilfe einer Farbsprühein richtung 212 markiert, die in den Fig. 1 und 17 gezeigt ist. Die Sprüheinrichtung ist unter dem Tisch 23 angeordnet und wird zu gewissen Zeitpunkten automatisch betätigt, um den vorderen Rand der betreffenden Gruppe zu markieren. Wenn das Sprühen stattfindet, ist die Position des Verbundstrei fens 12 unter Kontrolle der stromaufwärtigen Betätigungs einrichtung 210, welche in Fig. 17 schematisch gezeigt ist. Die stromaufwärtige Betätigungseinrichtung 210 verschiebt, nachdem eine Gruppe 19 von dem Streifen 12 abgeschnitten worden ist, den übrigen Teil des Verbundstreifens 12 in eine Position, in welcher der Verbundstreifen durch die Greifeinrichtung 26 der Schalteinrichtung 20 erfaßt werden kann. Die stromaufwärtige Betätigungseinrichtung 210 wird so gesteuert, daß sie zuerst den Verbundstreifen in die in Fig. 17 gezeigte Position vorschiebt und dann kurz pau siert, bevor sie den Verbundstreifen weiter vorschiebt. Während dieser Pause wird der vordere Rand mit Farbe be sprüht, wie es in Fig. 17 gezeigt ist, um die Markierung 205 herzustellen.

Die durch die Kamera 181 auf oben beschriebene Weise er zeugten Signale werden zwar zum Bestimmen der Überlappung benutzt, welche in der äußeren Gruppe jedes Pakets vorhan den ist, diese Signale können jedoch auch benutzt werden, um die Lage der sich quer erstreckenden Ränder (z. B. 185 und 186) in bezug auf einen festen Referenzort an dem Dorn 50, z. B. der zentralen Halbierungsebene 51 (Fig. 16), zu bestimmen. Wenn diese Ränder während des Wickelvorganges in bezug auf die Referenzebene 51 nicht genau positioniert sind, erzeugt das Steuersystem 180 ein Fehlersignal, das der Steuereinrichtung 187 für den Schalteinrichtungsstell antrieb 188 zugeführt wird und bewirkt, daß dieser Stellan trieb passende Justierungen der Positionen vornimmt, in denen die Schalteinrichtung 20 anschließend zugeschnittene Gruppen auf dem Bett 23 (Fig. 3) deponieren wird. Diese Ju stierungen werden bewirken, daß die sich quer erstreckenden Ränder dieser Gruppen in bezug auf die Referenzebene 51 korrekter positioniert werden und daß dadurch das Fehlersi gnal auf etwa null reduziert wird.

Zusätzliche Schritte bei dem Herstellen eines Transforma tors

Nachdem der Kernwickel in die in Fig. 12 gezeigte Form ge bracht worden ist, wird er weiter verarbeitet und dann mit einer herkömmlichen zylindrischen Transformatorspule auf in der US-PS 4 734 975 beschriebene Weise versehen. Der Kern wickel wird geglüht; ein Bindemittel wird auf seine Seiten aufgetragen, um einen elastischen Überzug zu bilden, wel cher die Ränder der Streifen amorphen Metalls miteinander verbindet, mit Ausnahme in dem Joch des Kerns, wo die Stöße angeordnet werden; der Kern wird an den Stößen geöffnet, um ein U-förmiges Gebilde herzustellen, das zwei langge streckte Schenkel hat; einer dieser Schenkel wird durch das Fenster der Spule geschoben; und schließlich wird der Kern in seinen Zustand mit geschlossenem Stoß zurückgebracht. Selbstverständlich kann der Kern mit mehr als einer Spule versehen werden, wie es in den Fig. 2-5 der vorerwähnten US-PS 4 734 975 gezeigt ist, wobei in diesem Fall jeder Schenkel des U-förmigen Gebildes durch das Fenster einer Spule geschoben wird, bevor der Kern in seinen Zustand mit geschlossenem Stoß zurückversetzt wird.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Kernwickels für einen elektrischen Transformator aus Streifen amorphen ferro magnetischen Metalls, gekennzeichnet durch:

a) Herstellen einer Mehrzahl von Paketen, die jeweils eine Mehrzahl von längs versetzten Gruppen von Streifen des amorphen Metalls aufweisen, wobei in jeder Gruppe die Streifen des amorphen Metalls im wesentlichen ausgerich tete Längsränder und im wesentlichen ausgerichtete Quer ränder an den gegenüberliegenden Enden der Gruppe haben,
b) Festlegen jedes Pakets und
c) sequentielles Wickeln der Pakete in überlagerter Be ziehung um einen Dorn, derart, daß sich das Überlappen der gegenüberliegenden Enden der Gruppen in dem Paket er gibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Festhalten des Dorns gegen Drehung während des Wickel schrittes.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Dorn an seiner äußeren Oberfläche einen Flächenteil aufweist, der eine konkave Form hat und, daß das Überlappen im Winkelbereich des konkaven Oberflächen teils erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Erfassen eines Parameters, der die Lage eines um den Dorn gewickelten Paketes anzeigt und das Ausführen eines nach folgenden Schrittes des Verfahrens in Abhängigkeit vom erfaßten Parameter.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Parameter die Strecke der Überlappung der gegen überliegenden Enden einer der Gruppen des Paketes ist, nachdem das Paket um den Dorn gewickelt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der nachfolgende Schritt das Zuschneiden wenigstens einer der Gruppen in dem folgenden Paket auf eine kon trollierte Länge beinhaltet, welche eine Funktion der Strecke der Überlappung ist, die durch die Erfassungsein richtung in dem vorherigen Paket erfaßt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch fol gende weitere Schritte:

a) Anordnen des Paketes, das zu wickeln ist, zwischen ei ner flexiblen Einrichtung und dem Dorn und
b) Bewegen der flexiblen Einrichtung um den Dorn derart, daß das Paket um den Dorn gewickelt wird,
c) Wegbewegen der flexiblen Einrichtung vom Dorn und
d) Festklemmen des gewickelten Paketes an dem Dorn.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 7, gekennzeichnet durch ein Nachformen des abgenommenen, aus den sequen tiell gewickelten Paketen bestehenden Kernwickels.

9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein Glühen des nachgeformten Kernwickels.

10. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn ein massiver Körper ist, dessen Umfang mit Ausnahme des konkaven Oberflächenteils eine konvexe Form hat, derart, daß beim Wickeln eine Radialkraft auf die Pakete in im wesentlichen allen konvexen Bereichen des Umfangs ausgeübt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekenn zeichnet durch Abtasten der äußeren Oberfläche des Kern wickels mit einer Sensoreinrichtung, wodurch ein Signal gebildet wird, das die Position eines der Querränder an zeigt; Abtasten der äußeren Oberfläche des Kernwickels mit der Sensoreinrichtung, nachdem das Paket um den Dorn gewickelt worden ist, wodurch ein zweites Signal gebildet wird, das die Position des anderen Querrandes anzeigt und Ableiten eines Ausgangssignals, das die Überlappung zwi schen den Rändern anzeigt, durch Vergleichen der beiden genannten Signale.

12. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch An bringen einer Markierung, die sich zum Abtasten mit der Sensoreinrichtung von dem einen Querrand genügend über den anderen Querrand erstreckt.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch:

a) einen Tisch (64), der eine im wesentlichen horizontale Oberfläche (65) hat,
b) den Dorn (50), der sich von der Oberfläche (65) aus vertikal aufwärts erstreckt und eine seine Achse (47) um gebende äußere Oberfläche (49) hat, welche eine Vorder fläche und eine Rückfläche des Dorns (50) umfaßt,
c) eine Einrichtung (20, 23) zum Zusammensetzen der Pakete (52) aus den Streifen,
d) eine Einrichtung (36) zum Plazieren der Pakete (52) auf der Oberfläche (65) des Tisches in der Nähe der Rück fläche des Dorns (50), derart, daß die Längsränder der Streifen auf der Oberfläche (65) des Tisches aufliegen und eine Zwischenzone der Streifen mit der Rückfläche des Dorns (50) ausgerichtet ist,
e) eine Einrichtung (70) zum Wickeln der Pakete (52) um den Dorn (50), derart, daß die gegenüberliegenden Enden der Streifen in jedem Paket an der Vorderfläche des Dorns (50) liegen, wobei die Wickeleinrichtung umfaßt
- i) ein erstes Paar Arme (72, 74), zwischen welche sich Teile der Streifen lose erstecken,
- ii) ein zweites Paar Arme (76, 78), zwischen welche sich andere Teile der Streifen lose erstrecken,
- iii) eine Einrichtung (80, 82) zum Bewegen des ersten Armpaares (72, 74) um einen ersten Teil der äußeren Oberfläche (49) des Dorns (50), derart, daß einer der Teile der Streifen um den ersten Teil des Dorns (50) gewickelt wird,
- iv) eine weitere Einrichtung (81, 84) zum Bewegen des anderen Armpaares (76, 78) um einen zweiten Teil des Dorns (50), derart, daß der andere Teil der Streifen um den zweiten Teil des Dorns (50) gewickelt wird und
- v) die flexible Einrichtung als ein flexibles Band (90) ausgebildet ist, daß sich zwischen den Armen (72, 74; 76, 78) jedes Paares und außerhalb der genann ten Streifenteile erstreckt, wobei das Band (90) die Streifen in gewickelter Beziehung zu dem Dorn (50) hält, während sich die Arme um die Dornteile bewegen und die genannten Streifenteile auf die äußere Ober fläche (47) des Dorns (50) auflegen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (100) zum Festklemmen der Zwischenzone der plazierten Streifen an der Rückfläche des Dorns (50).

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch ge kennzeichnet, daß das flexible Band (90) eine Zwischen zone hat, die sich längs,der Außenseite der plazierten Streifen durch eine Stelle erstreckt, welche mit der Rückfläche des Dorns (50) ausgerichtet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (135 bis 137) zum Festklemmen eines bereits um den ersten Dornteil gewic kelten Endes der Streifen an der Vorderfläche des Dorns (50) während des Wickelns des anderen Streifenteils um den zweiten Dornteil.