DE4411447C2

DE4411447C2 - Wickeleinrichtung

Info

Publication number: DE4411447C2
Application number: DE19944411447
Authority: DE
Inventors: Harald Baedeker; Klaus Wolf
Original assignee: IWT IND WICKELTECHNIK GmbH
Current assignee: IWT IND WICKELTECHNIK GmbH
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 2000-12-14
Anticipated expiration: 2014-04-01
Also published as: DE4411447A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Vorrichtungen werden verwendet, um für die Bewicklung eines beliebigen Kerns Draht oder andere Wickelgüter für den eigentlichen Wickelvorgang an einer Wic kelmaschine bereitzustellen.

Nachteilig an den bisher verwendeten Überkopfabzügen von einer stehenden Vorrats rolle ist, daß die so in das Material eingebrachten Verdrillungen die Verarbeitung erheb lich erschweren und das Wickelergebnis negativ beeinflussen. Je nach Steifigkeit und Dicke des Materials springt dieses entweder aus der Drahtfüh rung oder es bilden sich Schlingen, die im ganzen weiteren Drahtverlauf leicht hängen bleiben und entweder den Draht unzulässig dehnen oder gar einen Abriß verursachen. Bei manchen Materialien wie zum Beispiel Lichtleitern kann die auf den Spulenkörper aufgewickelte Verdrillung zudem zu einer Beeinträchtigung der physikalischen Eigen schaften führen.

Bisher wurde in kritischen Fällen das Material radial von einer angetriebenen oder nur über den Draht mitgezogenen Vorratsrolle unverdrillt abgezogen. Außer bei Materialien mit hoher Zugfestigkeit muß die Vorratsrolle dabei geregelt ange trieben werden, da die durch das Wickelgut übertragbaren Kräfte für die Beschleuni gung einer Vorratsrolle zu gering sind. Dieses Vorgehen hat jedoch den Nachteil, daß jede Änderung der Drahtablaufgeschwindigkeit exakt und schnell mit der Drehzahl der Vorratsrolle nachgeführt werden muß und durch die mitzubeschleunigende Masse der Vorratsrolle zwangsläufig eine sehr aufwendige Regelung notwendig ist. Alle Fehler bei der Erfassung der Drehzahlen oder Totzeiten der Regelung führen zwangsläufig zu einer Überdehnung oder einem Riß des Wickelgutes.

Zur Einstellung der für eine lagengenaue Wicklung am Wickelort notwendigen Draht zugkraft wurden bisher Drahtbremsen verwendet, bei denen eine vom Wickelgut ein fach umschlungene Rolle auf unterschiedliche Weise gebremst wird. Solche Bremsen haben den Nachteil, daß sie durch ihre bewegten Massen träge und damit für Anwendungsfälle mit hoher Dynamik wie die Bewicklung unrunder Spulenkör per ungeeignet sind.

Auch zusammen mit einem Tänzerhebel ist die dynamische Ausgleichswirkung durch die Masse des Tänzerhebels und der Drahtvorrat durch Auslenkung des Hebels be grenzt.

Zudem ist in solchen Wickeleinrichtungen das Wickelgut mehrfach in sehr engen Ra dien umgelenkt, was abhängig von den Eigenschaften des verwendeten Materials zu Überbeanspruchung führt.

In der DE-OS 15 74 340 ist eine stationäre, nicht-drehende Spule be schrieben. Dabei wird ein auf eine angetriebene Rolle aufzuwickelnder Draht von einer Spule abgezogen, die zusammen mit einer Führungs scheibe und einer Welle ortsfest angeordnet ist. Durch Abziehen des Drahtes wird ein Wickelkopf in Drehung versetzt, der einen sich etwa senkrecht zur Drehachse erstreckenden Dreharm umfaßt, an dessen ei nem Ende eine Öse angebracht ist, durch die der Draht geführt wird. Bei dieser Abwickelvorrichtung kommt es zu einer Verdrillung des Drahtes, da sich der Punkt, an dem sich der Draht von der Spule löst, bezüglich der ortsfesten Gesamtvorrichtung auf einer Kreisbahn bewegt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die ein sicheres und schonendes Ab- und Aufwickeln von Wickelgut gewährleistet, ohne daß im Wickelgut Verdrillungen entstehen.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs ge nannten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angege benen Merkmale gelöst.

Die Vorratsspule wird von einem Antrieb so schnell in Drehung versetzt, bis von ihr pro Zeitenheit soviel Draht abgewickelt wird, wie zur Bewicklung des verwendeten Spulen körpers benötigt wird.

Der besondere Vorteil dieser Anordnung liegt nun in der bezüglich der angetriebenen Vorratspule axialen Drahtführung, die nach abrupten Änderungen der Drahtablaufge schwindigkeit bei geringen Verdrillungen ein verzögertes Nachregeln der Vorratsspule zuläßt und somit in manchen Fällen überhaupt erst eine Regelung ermöglicht.

Wenn die Antriebsgeschwindigkeit der Vorratsspule entsprechend der Drahtablaufge schwindigkeit eingestellt ist, befindet sich der Punkt, an dem sich das Wickelgut von der Vorratsspule ablöst, an einem bezogen auf die Gesamtvorrichtung festen Ort.

Zwischen dem Zeitpunkt einer Änderung der Drahtablaufgeschwindigkeit und dem Ab schluß des daraufhin einsetzenden Regelvorgangs vollzieht der Ablösepunkt eine Be wegung entlang des Umfangs der Vorratsspule.

Während dieser kurzen Zeitspanne entstehen lediglich geringe, die Wicklungsqualität nur unwesentlich beeinflussende Verdrillungen V, die durch die Formel V = (n_AπD_A- v)/vπD_A [rad/m] beschrieben werden, wobei n_A, D_A die Drehzahl und der Durchmesser der angetriebenen Voratsspule sind und v die Ablaufgeschwindigkeit des Drahtes.

In dieser einfachen Ausführung wird die Vorratsspule nur durch die an der Wickelma schine eingestellte und an der Vorratsspule abgegriffene Drehzahl über eine Anpas sungsschaltung geregelt und eine Möglichkeit geschaffen, von Hand die veränderli chen wirksamen Auf- und Abwickelradien durch Verstellung der eingestellten Drehzahl auszugleichen und in jeder Phase des Wickelvorgangs den Ablösepunkt des sich von der Vorratsspule abwickelnden Drahtes ortsfest zu halten.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Abzugseinrichtung besteht darin, daß bei einer abrupten Änderung der Drahtablaufgeschwindigkeit der Draht zu keiner Zeit mit mehr als der zur Beschleinigung seines Eigengewichts notwendigen Kraft belastet wird.

Insbesondere bei Geschwindigkeitsschwankungen kleinerer Amplitude ist auch dann eine insgesamt resultierende Verdrillung unerheblich.

Bei konstanter Drahtablaufgeschwindigkeit läßt sich mit einer erfindungsgemäßen Vor richtung die Abzugskraft auf zehn Prozent des mit einem stehenden Überkopfabzugs erreichbaren Wertes einstellen und zusätzlich, wie schon erwähnt, der Draht unverdrillt abziehen.

Damit ist in vom Aufbau her einfacher Weise eine verdrillfreie Abzugseinheit gefunden, die bei den unterschiedlichsten Materialien und zu bewickelnden Spulenkörpergeome trien eingesetzt werden kann.

Eine bevorzugte Ausführungsform des bisher beschriebenen, angetriebenen Axialab zugs besteht in einer zusätzlichen Vorrichtung zur Einstellung einer konstanten Zug kraft, bei der über der Vorratsrolle ein Arm in einem Träger drehbar gelagert befestigt wird, wobei der Arm mit Führungsösen oder -rollen für den ablaufenden Drahtverse hen ist.

Anstelle der Führungsösen bzw. Rollen kann der Arm auch rohrförmig ausgebildet wer den, wobei der Draht zumindest bereichsweise im Rohrinneren geführt wird.

Ein weiterer Antrieb ist mit dem Arm verbunden und prägt diesem ein einstellbares Drehmoment in Drehrichtung der Vorratsspule auf.

Dreht sich die Vorratspule der Ablaufgeschwindigkeit des Drahtes entsprechend schnell, befindet sich der Arm in Ruhe. Falls die Drehgeschwindigkeit der Vorratsspule nicht der Ablaufgeschwindigkeit des Drahtes entspricht, läuft der um die Achse der Vor ratsspule drehbar gelagerte Arm mit einer Geschwindigkeit um, deren Betrag der Diffe renz aus der Abwickelgeschwindigkeit und der Umfangsgeschwindigkeit der Vorrats spule entspricht.

Das dem drehbar gelagerten Arm aufgeprägte Drehmoment kann im Falle des Auftre tens von Fehlwicklungen auch dafür sorgen, daß bereits von der Vorratsspule abge wickelter Draht über den Arm wieder auf diese aufgewickelt wird.

In jedem Fall wird durch das dem Arm aufgeprägte Drehmoment eine konstante Zug spannung im Draht erzeugt.

Die im Zusammenhang mit mechanischen Drahtbremsen notwendigen Drahtspeicher in der Art einfacher Tänzerhebel können somit entfallen, da durch einen sehr leichten Abzugsarm nahezu massefrei auf den gesamten Drahtvorrat der Vorratsrolle zurückge griffen werden kann.

Eine Ausführung des Arms sieht vor, die Einlauföse oder Rolle beweglich zu lagern, um den Einlaufwinkel des Wickelgutes zu verringern und den Ablauf von der Vorratsrolle zu verbessern.

Dabei kann entweder der ganze Arm axial verschiebbar gelagert oder nur die Einlauf öse oder Rolle relativ zur Vorratsspule beweglich angeordnet sein.

Für die Bewicklung unrunder Spulenkörper oder in anderen Anwendungsfälle mit dyna misch veränderlicher Ablaufgeschwindigkeit wird eine entsprechend dem zu wickeln den Material flexible Ausführung des Arms für vorteilhaft erachtet, um Zugkraftstöße zu sätzlich zu einer Drehbewegung auch durch elastische Verformung des Arms auszugleichen.

Entweder mit einem geeigneten Sensor oder direkt aus der Kenntnis der Geometrie des Wickelkörpers kann über den Antrieb des Arms eine Regelung der Drahtspannung er folgen, um den verbleibenden Störeinfluß der Masse des Arms zu kompensieren.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abzugseinheit sieht vor, die Drehbewegung des Arms zur vollständigen Ausreglung der Verdrillungen im Draht an stelle der bereits beschriebenen manuellen Anpassung mithilfe einer geeigneten Ein richtung etwa einem Drehinkrementalgeber abzugreifen.

Je nach Drehrichtung des Arms sorgt die Regelung entweder für Beschleunigung oder Bremsen der Vorratsspule bis der Arm wieder in Ruhe ist und somit keine Verdrillungen mehr entstehen können.

Gegenüber den bisherigen Wickeleinrichtungen ist mit der beschriebenen Abzugsein heit eine geeignete Anordnung gefunden worden, die ein verdrillfreies Bewickeln belie big unrunder Spulenkörper mit unterschiedlichen Materialien und Durchmessern unter Beibehaltung einer gleichmäßigen Drahtspannung ermöglicht. Bei entsprechender Ausführung des Arms wird das Material nur geringfügig gebogen und während des Wickelvorgangs kann bei Fehlern nahezu unbegrenzt zurückgewic kelt werden.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben; es zeigt:

Fig. 1 ein Gestell (1) mit einer Platte (2), an deren Unterseite ein Antrieb (3) befestigt ist, dessen Welle (4) an eine runde Scheibe (5) geflanscht ist und mit einer Gewinde stange (6) mit zwei konischen Muttern zur Aufnahme der Vorratsspule (7) verbunden ist.

Das Wickelgut (8) wird in einer freien, normalerweise ortsfesten Schleife durch die Ab zugsöse (9) zur Bewicklung eines beliebigen Wickelkörpers (10) abgezogen.

Die Vorratsspule (7) wird durch den Motor (3) so angetrieben, daß das Wickelgut ge nauso schnell von der Vorratsspule abgewickelt wird, wie es der Wickelmaschine zur Bewicklung des Körpers (10) zugeführt werden muß.

Bei dieser Ausführung wird die Vorratsspule durch die an der Wickelmaschine einge stellte und an der Vorratsspule abgegriffene Drehzahl über eine nicht dargestellte An passungsschaltung gesteuert und so eine Möglichkeit geschaffen, von Hand die verän derlichen wirksamen Auf- und Abwickelradien auszugleichen und in jeder Phase des Wickelvorgangs den Ablösepunkt des sich von der Vorratsspule abwickelnden Materi als stillzusetzen und so Verdrillungen beim Abziehen von der Vorratsspule zu verhin dern.

Durch die bezüglich der Vorratsspule im wesentlichen axiale Drahtführung können Feh ler bei der Drehzahlerfassung oder abrupte Änderungen der Drehzahl in geringe Verdril lungen umgesetzt werden, wodurch in jedem Fall eine Überlastung des Wickelgutes verhindert wird.

Fig. 2 den bereits in Fig. 1 beschriebenen angetriebenen Axialabzug (1-10), bei dem zur Einstellung der für das Wickeln notwendigen Zugkraft das Wickelgut (8) von einem in der Lagerung (11) beweglichen und von dem Antrieb (12) angetriebenen Arm (13) geführt und gespannt wird.

Dieser Antrieb (12) prägt dem Wickelgut durch ein einstellbares Drehmoment in Dreh richtung der Vorratsspule eine konstante Zugspannung auf.

Dreht sich die Vorratspule der Ablaufgeschwindigkeit des Wickelgutes entsprechend schnell, befindet sich der Arm in Ruhe und läuft sonst mit der Differenz aus Abwickelge schwindigkeit und Ablaufgeschwindigkeit um.

In jedem Fall wird so aber eine konstante Zugspannung im Draht erzeugt.

Claims

1. Vorrichtung zum Bewickeln eines Wickelkörpers (10) mit Wickelgut (8) mit einer das Wickelgut tragenden Vorratsspule (7) und einer Antriebsvorrichtung für den Wickelkörper (10), mittels der das mit dem Wickelkörper (10) koppelbare Wickelgut (8) von der Vor ratsspule (7) abziehbar und auf den Wickelkörper (10) aufwickelbar ist, wobei die Drehachse der Vorratsspule (7) im wesentlichen par allel zur Abzugsrichtung des Wickelguts (8) ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorratsspule (7) mit einem Spulenantrieb (3) gekoppelt ist, welcher die Vorratsspule (7) mit einer Drehzahl antreibt, bei der von der Vorratsspule (7) eine Länge des Wickelguts (8) pro Zeiteinheit abgegeben wird, die der Abzugsgeschwindigkeit durch die Antriebs vorrichtung für den Wickelkörper (10) entspricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorratsspule (7) mit einem Drehzahlgeber gekoppelt ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Vorratsspule (7) einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher die Dreh zahl der Vorratsspule (7) jeweils entsprechend der Abzugsgeschwin digkeit einstellbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Vorratsspule (7) im wesentlichen hori zontal ausgerichtet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abzugsrichtung axial zur Vorratsspule (7) ver setzt ein sich im wesentlichen radial erstreckender Arm (13) um die Achse der Vorratsspule (7) drehbar gelagert ist, welcher mit Führungselementen für das Wickelgut (8) versehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (13) als Rohrkörper zur innenseitigen Füh rung des Wickelguts (8) ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (13) in der Weise ausgeformt ist, daß das Wickelgut (8) mit möglichst großem Radius umlenkbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (13) von einem Antrieb (12) zur Übertragung eines in Antriebsrichtung der Vorratsspule (7) wirkenden Drehmoments beaufschlagt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (12) über eine Kupplung mit dem Arm (13) verbunden ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb über ein riemenartiges Element mit dem Arm gekoppelt ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Antrieb (12) auf den Arm (13) übertragene Drehmoment einstellbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Antrieb (12) auf den Arm (13) übertragene Drehmoment entsprechend der jeweils gewünschten Wickel gut-Spannung regelbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (13) mit einer entlang des Armes (13) beweg lichen Einlauf-Führung für das Wickelgut (8) versehen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (13) axial verschiebbar gelagert ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (13) aus flexiblem Material besteht.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (13) mit einem Winkelgeber gekoppelt ist, welcher mit einem Regelmechanismus zur Einstellung der Drehzahl der Vorratsspule (7) verbunden ist.