DE69107518T2

DE69107518T2 - Process for manufacturing a transformer core.

Info

Publication number: DE69107518T2
Application number: DE1991607518
Authority: DE
Inventors: William Kirk Houser; Willi Nmn Klappert
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1990-06-11
Filing date: 1991-06-10
Publication date: 1995-11-09
Anticipated expiration: 2011-06-11
Also published as: DE69107518D1; EP0461829B1; JPH04241408A; JPH069180B2; EP0461829A1; CA2042253A1; CA2042253C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Kerns für einen elektrischen Transformator, der mehrere Streifen bzw. Bänder aus amorphem Stahl aufweist, die übereinanderliegend um das Fenster des Kerns gewickelt sind, und beispielsweise bezieht sie sich auf ein Verfahren dieses Typs, das einen Gurtverschachteler verwendet zum Wickeln von Paketen, die aus einer Gruppe derartiger Streifen bzw. Bänder hergestellt sind, um einen drehbaren Dorn, der gedreht wird, wenn die Pakete um ihn herumgewickelt werdenThe invention relates to a method of manufacturing a core for an electrical transformer comprising a plurality of strips of amorphous steel wound one above the other around the window of the core, and for example it relates to a method of this type which uses a tape nester for winding packets made from a group of such strips around a rotatable mandrel which is rotated as the packets are wound around it

Ein Typ von Kernfertigungsmaschinen, der für viele Jahre verwendet worden ist, um Transformatorkerne zu fertigen, ist der Gurtverschachteler. Typischerweise weist ein Gurtverschachteler einen drehbaren Dorn auf, um den Abschnitte aus magnetischem Bandstahl von gesteuerter Länge in einer übereinanderliegenden Relation gewickelt werden, wenn der Dorn gedreht wird, wodurch eine Kernform aufgebaut wird, deren Durchmesser zunimmt, wenn zusätzliche Bänder um diese zuvor gewickelten Bänder gewickelt werden. Das Wickeln der Bänder bzw. Streifen wird durch Verwendung eines flexiblen Gurtes herbeigeführt, der den Dorn umschließt und angetrieben wird, um eine Rotation des Dorns und irgendwelcher Bänder zu bewirken, die zuvor um den Dorn gewickelt worden sind. Bänder werden in einer derartigen Weise in den Gurtverschachteler eingeführt, daß sie zwischen dem Dorn und dem umgebenden Gurt eintreten; und wenn der Gurt und der Dorn sich miteinander bewegen, wird ein eintretendes Band oder eine Gruppe von Bändern durch den Gurt gezwungen, den Dorn oder irgendeine Kernform dicht zu umschließen, die bereits auf dem Dorn aufgebaut worden ist. Ein Beispiel von einem Gurtverschachteler dieses Typs ist in dem US-Patent 3 049 793-Cooper beschrieben.One type of core making machine that has been used for many years to make transformer cores is the tape nester. Typically, a tape nester comprises a rotatable mandrel around which sections of magnetic steel strip of controlled length are wound in superimposed relation as the mandrel is rotated, thereby building up a core shape which increases in diameter as additional strips are wound around these previously wound strips. The winding of the strips is accomplished by using a flexible belt which encircles the mandrel and is driven to cause rotation of the mandrel and any strips previously wound around the mandrel. Strips are fed into the tape nester in such a manner that they enter between the mandrel and the surrounding belt; and as the belt and mandrel move together, an incoming A belt or group of belts is forced by the belt to tightly enclose the mandrel or any core form already built up on the mandrel. An example of a belt nester of this type is described in U.S. Patent 3,049,793-Cooper.

Gurtverschachteler des oben angegebenen Typs sind bisher zur Fertigung von Kernen verwendet worden, die Streifen bzw. Bänder aus amorphem Stahl ausweisen, die um den rotierenden Dorn gewickelt werden. Da die amorphen Bänder sehr dünn sind (z.B. typisch nur etwa 1 mil bzw. 1/1000 Zoll dick), ist es üblich und höchst erstrebenswert, sie in Gruppen in den Gurtverschachteler einzuführen, wobei jede Gruppe eine Dicke von wenigstens 10 Bändern hat. Aber ein Problem, das vorhanden ist, wenn ein Gurtverschachteler mit Gruppen aus Bändern aus amorphem Stahl verwendet wird, ist, daß während des Verschachtelungsprozesses die Bänder die Tendenz haben, sich innerhalb der Gruppe und auf dem drehbaren Dorn oder auf der rotierenden, teilweise aufgebauten Kernform zu verschieben, und dies ist ein ernstes Problem, weil diese Bänder präzise und vorhersagbar angeordnet werden müssen. Um dieses Problem zu überwinden, hat die Anmelderin der vorliegenden Erfindung die Bänder, unmittelbar vor der Gurtverschachtelung, mit einer verdampfbaren Flüssigkeit, wie beispielsweise Perchloräthylen, überzogen, das die Bänder in einer Weise zusammenhalten kann, die für eine effektive Gurtverschachtelung erforderlich ist. Die Flüssigkeit verdampft später. Dies ist jedoch keine zufriedenstellende Lösung, weil das Perchloräthylen teuer ist, umweltmäßig unerwünscht ist und Rost oder Korrosionsprobleme erzeugen kann.Tape nesters of the type indicated above have been used to manufacture cores comprising amorphous steel strips which are wound around the rotating mandrel. Since the amorphous strips are very thin (e.g. typically only about 1 mil or 1/1000th of an inch thick), it is common and highly desirable to feed them into the tape nester in groups, each group having a thickness of at least 10 strips. But one problem that exists when using a tape nester with groups of amorphous steel strips is that during the nesting process the strips have a tendency to shift within the group and on the rotating mandrel or on the rotating partially built core mold, and this is a serious problem because these strips must be precisely and predictably positioned. To overcome this problem, the applicant of the present invention has coated the belts, immediately prior to belt nesting, with a vaporizable liquid, such as perchloroethylene, which can hold the belts together in a manner required for effective belt nesting. The liquid later evaporates. However, this is not a satisfactory solution because the perchloroethylene is expensive, environmentally undesirable, and can create rust or corrosion problems.

US-A-4 741 096 beschreibt einen Transformatorkern, der durch Wickeln eines Bandes aus amorphem Metall auf einem Wickeldorn hergestellt wird, um eine erste Ringspule zu bilden, und diese Ringspule einmal durchgeschnitten wird, um mehrere einzelne Bleche hervorzurufen, die dann in Pakete zusammengesetzt werden, um einen verschachtelnden Dorn mit einem kleineren Durchmesser als den Wickeldorn, um eine zweite Ringspule zu bilden. Jedes Paket besteht aus einer vorbestimmten Anzahl von Gruppen von Blechen, wobei die Enden von jeder Blechgruppe sich einander umlappen, um eine Überlappungsverbindung zu bilden. Ein Problem mit dieser Anordnung ist dasjenige, daß der Transformatorkern aus einem einzigen Band aus amorphem Stahl hergestellt wird, was die Massefestigkeit der Gruppen verkleinert.US-A-4 741 096 describes a transformer core which is made by winding a strip of amorphous metal on a winding mandrel to form a first toroidal coil, and this toroidal coil is cut once to produce a plurality of individual laminations which are then assembled into packs around a nesting mandrel of smaller diameter than the winding mandrel to form a second toroidal coil. Each pack consists of a predetermined number of groups of laminations, the ends of each group of laminations overlapping each other to form a lap joint. A problem with this arrangement is that the transformer core is made from a single strip of amorphous steel, which reduces the mass strength of the groups.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen eines Transformatorkerns mit Streifen aus amorphem Stahl, die um das Fenster des Kerns gewickelt werden, enthaltend die Schritte: (a) Bereitstellen mehrerer Trommeln des Bandes aus amorphem Stahl; (b) Abwickeln der Streifen bzw. Bänder von den Trommeln und Zusammenfügen der ungewickelten Bänder zu einem zusammengesetzten Band in der Weise, daß gegenüberliegende Bänder in dem zusammengesetzten Band von unterschiedlichen Trommeln sind; (c) Schneiden des zusammengesetzten Bandes; (d) Formen der Abschnitte von Gruppen der Bänder, wobei jede Gruppe einen oder mehr Abschnitte von zusammengesetzten Bändern aufweist, wobei die Bänder in jeder Gruppe im wesentlichen ausgerichtete, longitudinal verlaufende Ränder und im wesentlichen ausgerichtete transversal verlaufende Ränder an gegenüberliegenden Enden der Gruppen aufweisen; (e) Zuführen der Gruppen, während sie im wesentlichen trocken sind, in einer Folge in einen Gurtverschachteler, der (i) ein drehbaren Dorn und (ii) eine Wickeleinrichtung aufweist, die einen Gurt aufweist, der sich um den Dorn erstreckt, um die Gruppen in superpositionierter Relation um den Dorn zu wickeln, wenn der Dorn gedreht wird, wodurch eine Kernform um den Dorn herum aufgebaut wird.The present invention provides a method of making a transformer core having strips of amorphous steel wound around the window of the core, comprising the steps of: (a) providing a plurality of drums of the amorphous steel strip; (b) unwinding the strips from the drums and assembling the unwound strips into a composite strip such that opposite strips in the composite strip are from different drums; (c) cutting the composite strip; (d) forming sections of groups of the strips, each group having one or more sections of composite strips, the strips in each group having substantially aligned longitudinally extending edges and substantially aligned transversely extending edges at opposite ends of the groups; (e) feeding the groups, while substantially dry, in sequence into a belt nester having (i) a rotatable mandrel and (ii) a winding device having a belt extending around the mandrel for winding the groups around the mandrel in superposed relation when the mandrel is rotated, thereby building a core shape around the mandrel.

Ausführungsbeispiele der Erfindung, wie sie hier offenbart werden, versuchen zur Herstellung eines Transformatorkerns aus Bändern aus amorphem Stahl, die sich um das Kernfenster herum erstrecken, ein Verfahren zu schaffen, das in der Lage ist, auf wirksame Weise mit einem Gurtverschachteler ausgeführt zu werden, der einen drehbaren Dorn aufweist, um den Bänder aus amorphem Stahl gewickelt werden, die in Gruppen in den Gurtverschachteler eingeführt werden; und/oder ein Verfahren, das keine Flüssigkeit erfordert, um die Bänder aus amorphem Stahl zusammenzuhalten, während sie um den Dorn gewickelt werden.Embodiments of the invention as disclosed herein seek to provide a method for making a transformer core from amorphous steel ribbons extending around the core window that is capable of being efficiently carried out with a tape nester having a rotatable mandrel around which are wound amorphous steel ribbons fed into the tape nester in groups; and/or a method that does not require fluid to hold the amorphous steel ribbons together as they are wound around the mandrel.

Beim Ausführen der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel werden mehrere Pakete von Bändern aus amorphem Stahl zusammengesetzt, wobei jedes Paket aus superpositionierten Gruppen von Bändern aus amorphem Stahl aufgebaut sind und jede Gruppe aus wenigstens einem Abschnitt von einem vielschichtigen Band aus amorphem Stahl aufgebaut ist. Die Abschnitte der Bänder aus amorphem Stahl werden dadurch gebildet, daß ein zusammengesetztes Band von einem Band aus amorphem Stahl in kontrollierte Längen geschnitten wird, wobei das Stahlband dadurch aufgebaut ist, daß eine vielschichtige Dicke aufweisende Bänder kombiniert werden, die von mehreren Hauptspulen bzw. -trommeln abgeleitet werden. Das eine vielschichtige Dicke aufweisende Band in jeder dieser Haupttrommeln ist durch einen Vorspulvorgang hergestellt, bei dem eine Vorspulmaschine mehrere walzengewickelte Spulen von eine einschichtige Dicke aufweisendem Band nimmt und Bänder aus diesen im Walzwerk gewickelten Spulen kombiniert, um die eine vielschichtige Dicke aufweisenden Bänder in den Hauptspulen zu bilden.In carrying out the invention in one embodiment, multiple packages of amorphous steel strips are assembled, each package being constructed of superposed groups of amorphous steel strips, and each group being constructed of at least one section of a multi-layered amorphous steel strip. The sections of amorphous steel strips are formed by cutting a composite strip of amorphous steel strip into controlled lengths, the steel strip being constructed by combining multi-layered thickness strips derived from multiple main reels or drums. The multi-layered thickness strip in each of these main reels is produced by a pre-winding operation in which a pre-winding machine takes multiple roll-wound reels of single-layered thickness strip and combines strips from these mill-wound reels to form the multi-layered thickness strips in the main reels.

Wir haben gefunden, daß, wenn dieser ein Vorspulen enthaltender Prozeß verwendet wird, um das vorgenannte zusammengesetzte Band zu fertigen, die Bänder in jedem Abschnitt, der von dem zusammengesetz-en Band abgeschnitten ist, obwohl er im wesentlichen trocken ist, an benachbarten Bändern anhaftet, nahezu als wenn ein Klebstoff zwischen ihnen vorhanden ist. Diese anhaftende Wirkung ermöglicht uns, bindige bzw. kohäsive Pakete aus diesen Abschnitten herzustellen und diese Pakete in den einen drehbaren Dorn aufweisenden Gurtverschachteler einzuführen, ohne daß es notwendig ist, auf die zuvor verwendete Flüssigkeit zu vertrauen, um die Bänder gegen Verschiebung festzuhalten, während sie im Laufe des Verschachtelungsvorganges um den drehbaren Dorn gewickelt werden.We have found that when this process involving pre-winding is used to make the aforesaid composite tape, the tapes in each section cut from the composite tape, although substantially dry, adhere to adjacent tapes almost as if there were an adhesive between them. This adhesive action enables us to make cohesive packages from these sections and to feed these packages into the belt nester having a rotatable mandrel without the need to rely on the previously used fluid to hold the tapes against displacement as they are wound around the rotatable mandrel during the nesting process.

Für ein besseres Verständnis der Erfindung wird nun Bezug genommen auf die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung (die hier als "unsere Erfindung" oder ähnliche Redewendungen bezeichnet sein kann) in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug genommen in denen:For a better understanding of the invention, reference is now made to the following description of embodiments of the invention (which may be referred to herein as "our invention" or similar expressions) taken in conjunction with the accompanying drawings in which:

Figur 1 eine vergrößerte Seitenansicht von einem Paket von Bändern aus amorphem Stahl ist, das für viele derartige Pakete repräsentativ, die beim Ausführen unseres Verfahrens verwendet werden;Figure 1 is an enlarged side view of a package of amorphous steel ribbons representative of many such packages used in carrying out our process;

Figur 2 eine Draufsicht auf das in Figur 1 gezeigte Paket ist;Figure 2 is a plan view of the package shown in Figure 1;

Figur 3 eine teilweise schematische Seitenansicht von einem Gurtverschachteler ist, der zum Aufbauen einer Kernform aus mehreren Paketen des in den Figuren 1 und 2 gezeigten Typs verwendet wird. Ein Teil von einem der Führungsflansche des Gurtverschachtelers ist weggebrochen;Figure 3 is a partially schematic side view of a belt nester used to build up a core mold from multiple packages of the type shown in Figures 1 and 2. A portion of one of the guide flanges of the belt nester is broken away;

Figur 4 ein Schnittbild entlang der Linie 4-4 in Figur 3 ist;Figure 4 is a sectional view taken along line 4-4 in Figure 3;

Figur 4A eine vergrößerte Ansicht von einem Teil von Figur 3 ist, ohne daß von dem Führungsflansch irgendetwas weggebrochen ist;Figure 4A is an enlarged view of a portion of Figure 3 without any of the guide flange broken away;

Figur 5 ein Schnittbild entlang der Linie 5-5 in Figur 4A ist;Figure 5 is a sectional view taken along line 5-5 in Figure 4A;

Figur 6 ist eine schematische Darstellung ist und einen Vorspuler zeigt, in dem ein Band mit einer einschichtigen Dicke von fünf Ausgangstrommeln von Band aus amorphem Stahl abgewickelt und zu einem Band mit vielschichtiger Dicke kombiniert wird, das auf einer Haupttrommel aufgewickelt wird;Figure 6 is a schematic diagram showing a pre-spooler in which a strip of single-layer thickness is unwound from five output drums of amorphous steel strip and combined into a strip of multi-layer thickness which is wound up on a main drum;

Figur 7 eine schematische Darstellung ist und eine Einrichtung zeigt, die ein Band mit vielschichtiger Dicke, das von vier Haupttrommeln abgewickelt ist, zu einem zusammengesetzten Band kombiniert, das nach vorne geführt und in Längen des zusammengesetzten Bandes abgeschert wird. Die Einrichtung gemäß Figur 7 empfängt die Hauptspulen von dem Vorspuler in Figur 6;Figure 7 is a schematic diagram showing an apparatus which combines a multi-layered thickness tape unwound from four main drums into a composite tape which is fed forward and sheared into lengths of the composite tape. The apparatus of Figure 7 receives the main reels from the prewinder of Figure 6;

Figur 8 ein Schnittbild entlang der Linie 8-8 in Figur 3 ist.Figure 8 is a sectional view taken along line 8-8 in Figure 3.

THE PACKAGES

In den Figuren 1 und 2 ist ein Paket 110 gezeigt, das repräsentativ für eine große Anzahl von Paketen ist, die zum Konstruieren eines Transformatorkerns gemäß dem Verfahren nach unserer Erfindung verwendet werden. Das Paket gemäß den Figuren 1 und 2 ist aus vielen übereinanderliegenden bzw. superpositionierten langgestreckten Streifen bzw. Bändern 112 aus amorphem Stahl gebildet, die jeweils eine Dicke von nur etwa 1/1000 Zoll (1 mil) haben, was sehr klein ist im Vergleich zu den 7 bis 12/1000 Zoll (7 - 12 mils), was die typische Dicke des Korn-orientierten Siliciumstahl ist, der am häufigsten für Verteilungstransformatorkerne verwendet wird. Jedes Band weist zwei seitliche Ränder 114, die sich entlang seiner Länge erstrecken, und quer verlaufende Ränder 116 an gegenüberliegenden Enden des Bandes auf. Die superpositionierten Bänder werden in Gruppen 120 angeordnet, die jeweils eine große Anzahl von Bändern aufweisen, z.B. 10 bis 36. In jeder Gruppe sind die seitlichen Ränder 114 der Bänder an jeder Seite des Bandes im wesentlichen ausgerichtet, und die quer verlaufenden Ränder 116 der Bänder an jedem Ende des Bandes sind im wesentlichen ausgerichtet.In Figures 1 and 2, a package 110 is shown which is representative of a large number of packages used to construct a transformer core according to the method of our invention. The package of Figures 1 and 2 is formed from many superposed elongated strips 112 of amorphous steel each having a thickness of only about 1/1000 inch (1 mil), which is very is small compared to the 7 to 12/1000 of an inch (7 - 12 mils) which is the typical thickness of the grain oriented silicon steel most commonly used for distribution transformer cores. Each band has two lateral edges 114 extending along its length and transverse edges 116 at opposite ends of the band. The superposed bands are arranged in groups 120 each having a large number of bands, e.g. 10 to 36. In each group, the lateral edges 114 of the bands on each side of the band are substantially aligned and the transverse edges 116 of the bands on each end of the band are substantially aligned.

Das Paket 110 weist mehrere superpositionierte Gruppen 120 von Bändern auf. In jedem Paketsind die seitlichen Ränder 114 von allen Gruppen im wesentlichen ausgerichtet, aber die quer verlaufenden Ränder 116 der Gruppen an den Enden des Paketes sind in Längsrichtung des Paketes zueinander versetzt. Innerhalb jedes Pakets überlappen sich die Enden von aufeinanderfolgenden Gruppen, von der Innenseit I zur Außenseite O des Pakets betrachtet, an dem einen Ende des Pakets und unterlappen sich an dem gegenüberliegenden Ende des Pakets. Alle Pakete, die in einem gegebenen Transformatorkern verwendet werden, haben vorzugsweise die gleiche Grundkonstruktion und die gleiche Breite, aber die Pakete (die zusammengesetzt sind, um aufeinanderfolgend um das Fenster des Kerns gewickelt zu werden) sind mit einer zunehmend größer werdenden Länge hergestellt, um dem zunehmend größer werdenden Umfang der Kernform Rechnung zu tragen, wenn sie durch das aufeinanderfolgende Wickeln von Paketen um ihren Umfang aufgebaut wird. Beim Ausführen des Verfahrens unserer Erfindung werden die Pakete 110 und ihre Komponenten in einer speziellen Weise erzeugt, die nachfolgend mit weiteren Einzelheiten beschrieben wird.The package 110 comprises a plurality of superposed groups 120 of ribbons. In each package, the lateral edges 114 of all groups are substantially aligned, but the transverse edges 116 of the groups at the ends of the package are offset from one another in the longitudinal direction of the package. Within each package, the ends of successive groups, viewed from the inside I to the outside O of the package, overlap at one end of the package and underlap at the opposite end of the package. All of the packages used in a given transformer core preferably have the same basic construction and the same width, but the packages (which are assembled to be wound sequentially around the window of the core) are made of progressively increasing length to accommodate the progressively increasing circumference of the core shape as it is built up by the sequential winding of packages around its circumference. In practicing the method of our invention, the packages 110 and their components are created in a special manner which described in more detail below.

THE BELT NESTER 128

Zum Aufbauen einer Kernform aus Paketen, wie sie bei 110 in den Figuren 1 und 2 gezeigt sind, verwenden wir einen Typ von Wickelmaschine,die üblicherweise als ein Gurtverschachteler bezeichnet wird. Gemäß den Figuren 3 und 4 weist dieser Gurtverschachteler, der bei 128 gezeigt ist, einen drehbaren Dorn 130 auf, der eine Stahlnabe 131 mit einem kreisförmigen äußeren Umfang 132 und zwei Führungsflansche 134 und 136 aufweist, die an der Nabe an ihren entsprechenden gegenüberliegenden Seiten lösbar befestigt sind. Jeder Führungsflansch 134 und 136 erstreckt sich radial nach außen über den kreisförmigen Außenumfang 132 der Nabe hinaus, so daß ein Raum 137 mit U-förmigem Querschnitt an dem Außenumfang des Dorns vorhanden ist. Vorzugsweise ist jeder der Flansche 134 und 136 überwiegend aus Aluminium hergestellt, aber jeder Flansch weist ein dünnes Blatt 138 aus abnutzungsbeständigem rostfreiem Stahl auf seiner Innenfläche auf, das durch Kleben mit dem Rest des Flansches verbunden ist. Wie nachfolgend mit weiteren Einzelheiten erläutert werden wird, werden mehrere Pakete, wie sie bei 110 in den Figuren 1 und 2 gezeigt sind, nacheinander um die Nabe 131 des Dorns in dem Raum 137 zwischen den Flanschen 134 und 136 gewickelt. Die Flansche dienen als Führungen, die mit den seitlichen Rändern 114 der Pakete zusammenarbeiten, um sicherzustellen, daß die Pakete fest um den äußeren Umfang 132 der Nabe gewickelt werden, wobei ihre seitlichen Ränder 144 an jeder Seite des Pakets im wesentlichen ausgerichtet sind.To build up a core form from packages as shown at 110 in Figures 1 and 2, we use a type of winding machine commonly referred to as a belt nester. Referring to Figures 3 and 4, this belt nester, shown at 128, comprises a rotatable mandrel 130 having a steel hub 131 with a circular outer periphery 132 and two guide flanges 134 and 136 releasably secured to the hub on their respective opposite sides. Each guide flange 134 and 136 extends radially outward beyond the circular outer periphery 132 of the hub so that a U-shaped cross-section space 137 is present on the outer periphery of the mandrel. Preferably, each of the flanges 134 and 136 is made predominantly of aluminum, but each flange has a thin sheet 138 of wear-resistant stainless steel on its inner surface which is bonded to the remainder of the flange. As will be explained in more detail below, a plurality of packets, as shown at 110 in Figures 1 and 2, are wrapped one after the other around the hub 131 of the mandrel in the space 137 between the flanges 134 and 136. The flanges serve as guides which cooperate with the lateral edges 114 of the packets to ensure that the packets are tightly wrapped around the outer periphery 132 of the hub with their lateral edges 144 on each side of the packet substantially aligned.

Der verschleißfeste Überzug 138 auf jedem Flansch dient dazu, den Flansch gegen Abnutzung oder andere Beschädigung von den scharfen Rändern der Bänder aus amorphem Stahl zu schützen, die in dem Raum 137 gewickelt werden.The wear resistant coating 138 on each flange serves to protect the flange against abrasion or other damage from the sharp edges of the amorphous steel strips wound in the space 137.

Zum aufeinanderfolgenden Wickeln der Pakete 110 um die Nabe 131 des Dorns 130 verwendet der Gurtverschachteler 128 einen endlosen flexiblen Gurt 140, der die Nabe 131 umgibt. Dieser Gurt erstreckt sich von einem ersten Punkt 141 auf der Vorderseite des Dorns um eine erste Vorderrolle 142 dann um drei Leerlaufrollen 143, 144 und 145, dann um Rollen 146, 147 und 148 in einer Gurtspannvorrichtung, dann um drei weitere Leerlaufrollen 151, 152 und 153, dann um eine motorgetriebene Gurtscheibe 155 und dann um eine zweite Vorderrolle 156 zu einem zweiten Punkt 158 auf der Vorderseite des Dorns, der im Abstand von dem ersten Punkt 141 angeordnet ist, und dann um die Nabe 131 des Dorns herum zu dem ersten Punkt 141.To sequentially wrap the packets 110 around the hub 131 of the mandrel 130, the belt nester 128 uses an endless flexible belt 140 that surrounds the hub 131. This belt extends from a first point 141 on the front of the mandrel around a first front roller 142 then around three idler rollers 143, 144 and 145, then around rollers 146, 147 and 148 in a belt tensioner, then around three more idler rollers 151, 152 and 153, then around a motor-driven belt pulley 155 and then around a second front roller 156 to a second point 158 on the front of the mandrel spaced from the first point 141, and then around the hub 131 of the mandrel to the first point 141.

Jede der oben beschriebenen Rollen 142, 143, 144, 145, 147, 151, 152, 153 und 156 ist geeignet angebracht für eine freie Rotation um ihre eigene stationär angeordnete Mittelachse. Die motorgetriebene Gurtscheibe 155 ist mit einem Elektromotor (nicht gezeigt) über eine drehbare Antriebswelle 157 verbunden, die an der Gurtscheibe befestigt ist und eine stationäre Achse aufweist. Wenn der Motor betätigt wird, um die Gurtscheibe anzutreiben, treibt die Gurtscheibe den Gurt 140 in der Richtung der Pfeile 160 an (Figur 3).Each of the above-described rollers 142, 143, 144, 145, 147, 151, 152, 153 and 156 is suitably mounted for free rotation about its own stationary central axis. The motor-driven pulley 155 is connected to an electric motor (not shown) via a rotatable drive shaft 157 which is attached to the pulley and has a stationary axis. When the motor is actuated to drive the pulley, the pulley drives the belt 140 in the direction of arrows 160 (Figure 3).

Die Gurtspannvorrichtung 150 weist zwei Rollen 146 und 148 auf, die auf einem horizontal verlaufenden Querkopf 162 angebracht sind, der in geeigneter Weise für eine vertikale Bewegung geführt und vertikal nach oben vorgespannt ist durch eine Federvorrichtung 164. Weiterhin ist in der Gurtspannvorrichtung eine feststehende Leerlaufrolle 147 enthalten. Der Gurt 140 verläuft von der Leerlaufrolle 145 über eine der bewegbaren Rollen 146, dann unter der Leerlaufrolle 147 hindurch, dann über die andere bewegbare Rolle 148 und dann unter der Leerlaufrolle 152 hindurch. Wenn die Kernform auf dem Dorn aufgebaut wird, wird eine größere effektive Gurtlänge für den Gurt erforderlich, um den zunehmend größeren Umfang der Kernform zu umschließen; und die bewegbaren Rollen 146 und 148 bewegen sich nach unten entgegen der Vorspannung der Federvorrichtung 164, um diese größere effektive Gurtlänge verfügbar zu machen. Die Federvorrichtung 164 hält eine im wesentlichen konstante Spannung auf den Gurt 140 bei, wenn die Kernform auf dem Dorn aufgebaut wird.The belt tensioning device 150 has two rollers 146 and 148 which are mounted on a horizontally extending crosshead 162 which is suitably guided for vertical movement and pre-tensioned vertically upwards. is by a spring device 164. Also included in the belt tensioning device is a fixed idler roller 147. The belt 140 extends from the idler roller 145 over one of the movable rollers 146, then under the idler roller 147, then over the other movable roller 148, and then under the idler roller 152. As the core mold is built on the mandrel, a greater effective belt length is required for the belt to enclose the increasingly larger circumference of the core mold; and the movable rollers 146 and 148 move downward against the bias of the spring device 164 to make this greater effective belt length available. The spring device 164 maintains a substantially constant tension on the belt 140 as the core mold is built on the mandrel.

Jedes Paket 110, das um den Dorn herumgewickelt wird, wird auf die Dornnabe entlang der oberen Oberfläche von einer stationären Führungsplatte zugeführt, die sich zwischen ihren vorderen Rollen 142 und 156 erstreckt. Diese Führungsplatte hat einen Frontabschnitt 167, der graduell nach oben gekrümmt ist, so daß das Vorderende des Pakets, das von rechts eintritt, nach oben in den Raum zwischen den oberen Verlauf des Gurtes 144 und den darunterliegenden Umfangsabschnitt der Nabe des Dorns gerichtet ist. Wenn der Gurt mit den Vorderende des eintretenden Pakets in Kontakt kommt, wird der Gurtantrieb gestartet und das Vorderende des Pakets wird zwischen dem Gurt und der Nabe ergriffen (oder jede andere Kernform, die dann auf der Nabe vorhanden ist). Wenn sich der Dorn in einer Gegenurzeigerrichtung um die Achse 166 des Dorns bewegt, treibt er den Dorn in Gegenurzeigerrichtung um diese Achse an und führt das Vorderende des Pakets in Gegenurzeigerrichtung um die Achse 166. Wenn sich das Vorderende des Pakets in dieser Weise bewegt, tritt mehr und mehr der verbleibenden Länge des Pakets in den Raum zwischen dem Gurt und der Nabe ein und wird progressiv um die Nabe gewickelt. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis das Hinterende des Pakets gewickelt wird. Das Paket hat eine solche Länge, daß sein Hinterende sein Vorderende überlappt und dadurch eine Überlappungsverbindung zwischen gegenüberliegenden Enden von jeder Gruppe in dem Paket erzeugt. Der vordere Rand von jeder Gruppe, die nach der ersten (oder radial innersten) Gruppe abgelegt wird, wird eng benachbart zu der Hinterkante der unmittelbar vorhergehenden Gruppe angeordnet. Dementsprechend werden zwischen den Enden vom jedem Paket verteilte Überlappungsverbindungen gebildet, die gelegentlich auch als Schrittüberlappungsverbindungen bezeichnet werden.Each package 110 wound around the mandrel is fed onto the mandrel hub along the upper surface by a stationary guide plate extending between its front rollers 142 and 156. This guide plate has a front portion 167 which is gradually curved upwardly so that the leading end of the package entering from the right is directed upwardly into the space between the upper run of the belt 144 and the underlying peripheral portion of the hub of the mandrel. When the belt contacts the leading end of the entering package, the belt drive is started and the leading end of the package is gripped between the belt and the hub (or any other core shape then present on the hub). When the mandrel moves in a counterclockwise direction about the mandrel axis 166, it drives the mandrel counterclockwise about that axis and guides the front end of the package counterclockwise about the axis 166. When the front end of the package moves in this manner, more and more of the remaining length of the packet enters the space between the belt and the hub and is progressively wrapped around the hub. This process continues until the trailing end of the packet is wrapped. The packet is of such a length that its trailing end overlaps its leading end, thereby creating a lap joint between opposite ends of each group in the packet. The leading edge of each group deposited after the first (or radially innermost) group is placed closely adjacent to the trailing edge of the immediately preceding group. Accordingly, distributed lap joints, sometimes referred to as step lap joints, are formed between the ends of each packet.

Figur 3 zeigt den Gurtverschachteler, nachdem sein Dorn 132 um nahezu eine einzige Umdrehung in eine nahe vollständige Umwicklung von einem ersten Paket 110 um die Dornnabe gedreht worden ist. Ein zweites Paket ist bei 110a in einer Position gezeigt, wo es bereit ist, in den Gurtverschachteler eingeführt zu werden, um um das erste Paket gewickelt zu werden, nachdem das Wickeln des ersten Pakets abgeschlossen ist.Figure 3 shows the belt nester after its mandrel 132 has been rotated through nearly a single revolution into a near complete wrap of a first package 110 around the mandrel hub. A second package is shown at 110a in a position ready to be inserted into the belt nester to be wrapped around the first package after wrapping of the first package is completed.

Der Dorn muß etwas mehr als eine Umdrehung (d.h. ein kurzes Stück in eine zweite Umdrehung) gedreht werden, um die gewünschte Überlappung an der Paketverbindung zu erzeugen. Um den Dorn in eine Position zurückzubringen, um das nächste Paket aufzunehmen, wird diese zweite Umdrehung des Dorns abgeschlossen und dann wird ein neues Paket (z.B. 110a in Figur 3) in den Gurtverschachteler in der gleichen Weise eingeführt, wie es oben beschrieben wurde und um denäußeren Umfang des unmittelbar vorher gewickelten Pakets in der gleichen Weise gewickelt, wie es vorstehend beschrieben ist.The mandrel must be rotated slightly more than one revolution (i.e., a short distance into a second revolution) to produce the desired overlap at the package joint. To return the mandrel to a position to receive the next package, this second revolution of the mandrel is completed and then a new package (e.g., 110a in Figure 3) is inserted into the tape nester in the same manner as described above and wrapped around the outer periphery of the immediately previously wrapped package in the same manner as described above.

Zusätzliche Pakete werden nacheinander um den Außenumfang der Kernform in der gleichen Weise gewickelt, bis eine Kernform der gewünschten Dicke oder Aufbaues entwickelt worden ist. Die zusätzlichen Pakete, die nach den ersten zwei gewickelt werden, sind so positioniert, daß ihre Überlappungsverbindungen im allgemeinen in einer radialen Ausrichtung mit den Überlappungsverbindungen der ersten zwei Pakete angeordnet sind. Der Verbindungsbereich des eine volle Dicke aufweisenden Kerns hat eine zunehmend größer werdende Länge, die von dem Fenster zu dem Außenumfang der Kernform fortschreitet, gerade so wie es in Figur 2 des eingangs genannten US-Patents 4 741 096-Lee und Ballard gezeigt ist.Additional packets are wound sequentially around the outer periphery of the core form in the same manner until a core form of the desired thickness or construction has been developed. The additional packets wound after the first two are positioned so that their lap joints are generally in radial alignment with the lap joints of the first two packets. The joint region of the full thickness core has a progressively increasing length progressing from the window to the outer periphery of the core form, just as shown in Figure 2 of the initially referenced U.S. Patent 4,741,096-Lee and Ballard.

Wie in Figur 4A gezeigt ist, hat einer der Flansche 134 auf dem Dorn einen Spalt oder ein Fenster 135 darin, der mit dem Verbindungsbereich in Winkelübereinstimmung ist, und durch dieses Fenster kann die Bedienungsperson des Gurtverschachtelers 128 auf einfache Weise die Verbindung sehen, die für jedes Paket entwickelt wird. Wenn die Größe der Überlappung in der Verbindung nicht innerhalb vorgeschriebener Grenzen ist, leitet er gewisse Einstellungen in der Bandlängen-Steuereinrichtung (bald zu beschreiben) ein, die bewirken, daß die Bandlängen-Steuereinrichtung in geeigneter Weise die Länge von nachfolgend geschnittenen Bändern und somit die Gruppen und Pakete einstellt, die aus diesen Bändern zusammengesetzt werden.As shown in Figure 4A, one of the flanges 134 on the mandrel has a gap or window 135 therein which is angularly coincident with the splice area, and through this window the operator of the belt nester 128 can easily view the splice being developed for each package. If the amount of overlap in the splice is not within prescribed limits, he initiates certain adjustments in the belt length controller (soon to be described) which cause the belt length controller to appropriately adjust the length of subsequently cut belts and hence the groups and packages assembled from these belts.

Wenn die Kernform auf der Nabe 131 des Dorns aufgebaut worden ist, wird die Achse 166 des Dorns gezwungen, sich nach links zu bewegen, wie es in Figur 3 gezeigt ist, um somit Raum für neue Pakete zu schaffen, die nacheinander auf den Außenumfang der Kernform zwischen ihrem Außenumfang und der vorderen Rolle 142 zugeführt werden. Diese Linksbewegung der Dornachse wird durch horizontal verlaufende Schlitze 168 ermöglicht, die in dem Rahmen 170 vorgesehen sind, der den Dorn haltert. Der Dorn hat eine horizontal verlaufende Stützwelle 172, die sich in diese Schlitze erstreckt, und die Schlitze arbeiten mit dieser Welle 172 zusammen, um den Dorn für die gewünschte horizontale Bewegung zu führen. Der Dorn ist nach rechts vorgespannt durch die Gurtspannvorrichtung 150, die eine Spannkraft auf den Gurt 140 ausübt. Wenn aber zusätzliche Pakete 110 in den Gurtverschachteler 128 eingeführt werden, um den Durchmesser der Kernform zu vergrößern, wird die Dornnabe 131 von den vorderen Rollen 142 und 156 wegbewegt, und sie bewegen sich graduell in horizontaler Richtung nach links entgegen der nach rechts gerichteten Vorspannung der Gurtspannung. Die Bewegung des Dorns nach rechts durch die vorstehend beschriebene Vorspannkraft wird durch die vorderen Rollen d142 und 156 begrenzt, die mit dem die Kernform umschließenden Gurt 140 in Kontakt sind.When the core mold has been built up on the hub 131 of the mandrel, the axis 166 of the mandrel is forced to move to the left as shown in Figure 3, thus making room for new packages to be successively onto the outer periphery of the core mold between its outer periphery and the front roller 142. This leftward movement of the mandrel axis is made possible by horizontally extending slots 168 provided in the frame 170 which supports the mandrel. The mandrel has a horizontally extending support shaft 172 which extends into these slots and the slots cooperate with this shaft 172 to guide the mandrel for the desired horizontal movement. The mandrel is biased to the right by the belt tensioner 150 which exerts a tensioning force on the belt 140. However, when additional packages 110 are fed into the belt nester 128 to increase the diameter of the core mold, the mandrel hub 131 is moved away from the front rollers 142 and 156 and they gradually move in a horizontal direction to the left against the rightward bias of the belt tension. The movement of the mandrel to the right by the preload force described above is limited by the front rollers d142 and 156 which are in contact with the belt 140 enclosing the core mold.

Wie vorstehend erläutert wurde, besteht eines der Probleme, die auftreten, wenn ein Gurtverschachteler mit Gruppen von Bändern aus amorphem Stahl verwendet wird, darin, daß während des Verschachtelungsprozesses die Bänder die Tendenz haben, sich innerhalb der Gruppe oder auf dem rotierenden Dorn oder auf der teilweise aufgebauten rotierenden Kernform zu verschieben. Um dieses Problem zu überwinden, hat die Anmelderin bisher die Bänder unmittelbar vor der Gurtverschachtelung mit einer verdampfbaren Flüssigkeit überzogen, wie beispielsweise Perchloräthylen, die in der Lage ist, die Bänder genügend zusammenzuhalten, um eine effektive Gurtverschachtelung zu gestatten. Jedoch ist diese Lösung nicht vollständig zufriedenstellend, weil das Perchloräthylen teuer ist, umweltmäßig unerwünscht ist und Rost oder Korrosionsprobleme erzeugen kann.As explained above, one of the problems encountered when using a belt nester with groups of amorphous steel belts is that during the nesting process the belts tend to shift within the group or on the rotating mandrel or on the partially built-up rotating core mold. To overcome this problem, the Applicant has heretofore coated the belts immediately before belt nesting with a vaporizable liquid, such as perchloroethylene, which is capable of holding the belts together sufficiently to allow effective belt nesting. However, this solution is not entirely satisfactory because the Perchloroethylene is expensive, environmentally undesirable and can cause rust or corrosion problems.

FEATURES THAT CONTRIBUTE TO OUR BELT NESTING CAPABILITY OF ESSENTIALLY DRY SHEETS OF AMORPHOUS STEEL ON A ROTATING MANDREL

Unsere Erfindung ermöglicht es uns, auf wirksame Weise für eine Gurtverschachtelung von Gruppen von Bändern aus amorphem Stahl auf einem rotierenden Dorn zu sorgen, ohne auf irgendein Perchloräthylen oder eine ähnliche Flüssigkeit zu bauen, um die Bänder zusammenzuhalten, während sie gewickelt werden. Ein wichtiger Schritt, der es uns ermöglicht, diese Aufgabe zu erzielen, ist der, daß wir die Gruppen von Bändern in den Gurtverschachteler in Paketen einführen anstatt in einzelnen Gruppen. Jedes Paket hat genügend Säulenfestigkeit, die seitlich zu dem Paket betrachtet wird, damit die Führungsflansche 134 und 136 des rotierenden Dorns für eine seitliche Randführung des Paketes sorgen können, die auf die seitlichen Ränder des Paketes einwirken, um das Paket so zu drücken, daß es rechtwinklig in dem U-förmigen Raum 127 an dem Umfang des Dorns sitzt, wobei seine seitlichen Ränder an jeder Seite des Pakets mit denjenigen der bereits ihren Sitz gefundenen Pakete ausgerichtet sind.Our invention enables us to efficiently provide for belt nesting of groups of amorphous steel tapes on a rotating mandrel without relying on any perchloroethylene or similar liquid to hold the tapes together while they are wound. An important step which enables us to accomplish this task is that we feed the groups of tapes into the belt nester in packets rather than in individual groups. Each package has sufficient columnar strength, viewed laterally of the package, to allow the guide flanges 134 and 136 of the rotating mandrel to provide lateral edge guidance of the package, acting on the lateral edges of the package to urge the package into a perpendicular seating within the U-shaped space 127 on the periphery of the mandrel, with its lateral edges on each side of the package aligned with those of the already seated packages.

Weiterhin verkleinern wir durch Wickeln in Paketen anstatt in einzelnen Gruppen stark die Anzahl von Umdrehungen, die der Dorn ausführen muß, um die Bänder von einem gesamten Kern zu wickeln; und dies verkleinert die Wahrscheinlichkeit einer unerwünschten Fehlausrichtung von einzelnen Bändern oder Gruppen auf dem Dorn während des Wickelns dieser großen Anzahl von Bändern.Furthermore, by winding in packets rather than individual groups, we greatly reduce the number of revolutions the mandrel must make to wind the tapes from an entire core; and this reduces the likelihood of undesirable misalignment of individual tapes or groups on the mandrel during the winding of this large number of tapes.

Ein weiterer wichtiger Schritt, der es uns ermöglicht, unsere obige Aufgabe zu lösen, ist der, daß wir unsere Pakete von einer Gruppe aus Bändern zusammenbauen, die durch einen Vorspulprozeß entsprechend demjenigen abgeleitet werden, die in der US Anmeldung S.N. 505,593-Ballard und Klappert (GB-A-9100509.0) offenbart und beansprucht ist. Wir haben gefunden, daß, wenn die Gruppen durch diesen Vorspulprozeß hergestellt werden, die Bänder in jeder Gruppe, selbst wenn sie im wesentlichen trocken sind, an benachbarten Bändern anhaften nahezu so, als ob ein Klebstoff zwischen ihnen vorhanden wäre. Dieser Anhaftungseffekt ermöglicht uns, kohäsive bzw. bindige Gruppen und bindige Pakete aus diesen Gruppen aufzubauen, die sich beide durch eine stark verkleinerte Tendenz für die Bänder auszeichnen, aufeinander zu gleiten, während die Pakete in den Gurtverschachteler 128 eingeführt und um den Dorn 130 gewickelt werden. Weitere Einzelheiten über den Vorspulprozeß werden nachfolgend geliefert.Another important step which enables us to achieve our above task is that we assemble our packages from a group of tapes derived by a pre-winding process similar to that disclosed and claimed in US application S.N. 505,593-Ballard and Klappert (GB-A-9100509.0). We have found that when the groups are made by this pre-winding process, the tapes in each group, even when substantially dry, adhere to adjacent tapes almost as if there were an adhesive between them. This adhesion effect enables us to build cohesive groups and cohesive packets from these groups, both of which are characterized by a greatly reduced tendency for the tapes to slide on each other as the packets are fed into the belt nester 128 and wound around the mandrel 130. Further details of the prewinding process are provided below.

Ein weiteres wichtiges Merkmal, das zu unserem Gurtverschachtelungsvermögen der Bänder aus amorphem Stahl auf einem rotierenden Dorn beiträgt, ohne auf ein flüssiges Anhaftungsmittel aufzubauen, ist die feste Führung, die wir auf die Randabschnitte von jedem Paket von der Zeit an ausüben, zu der das Paket in den Gurtverschachteler unter der oberen vorderen Rolle 142 eintritt. Diesbezüglich versorgen wir die obere vordere Rolle 142 mit zwei Randführungs-Zufuhrrollen 180, die auf der gleichen drehbaren Welle 182 angebracht sind wie die vordere Rolle 142, wie am besten in Figur 5 zu sehen ist. Wenn das Paket unter der oberen vorderen Rolle 142 eintritt, haben die Randabschnitte des Pakets die Tendenz, sich nach oben zu biegen oder zu krümmen und dabei eine starke Tendenz zu entwickeln, sich auf dem einen oder dem anderen der verschachtelnden Flansche 134 und 136 aufzurollen. Indem die Einführungsrollen 180 gegen das Oberteil der Paket-Randabschnitte drücken (und somit eine Kraft auf diese Abschnitte ausüben, die radial nach innen von der Dornnabe wirkt), halten sie diese Randabschnitte davon ab, sich auf den Flanschen aufzurollen, und somit halten sie eine zylindrische Konfiguration der Kernform bei, wenn diese aufgebaut wird. Für die besten Ergebnisse wird der Abstand (bei 189, Figur 5) zwischen den Einführungsrollen 180 und ihren zugeordneten Flanschen 134 und 136 recht klein gemacht in dem Bereich von etwa 0,025 bis 0,125 cm (0,01 bis 0,05 Zoll). Aus den Figuren 4 und 5 wird deutlich, daß der Gurt 140 des Gurtverschachtelers eine Breite hat, die sich nur über einen kleinen Teil der Breite der amorphen Bleche erstreckt und nicht zu den Einführungsrollen 180 hinausführt. Infolgedessen ist der freiliegende Umfang dieser Rollen verfügbar, um gegen die Randabschnitte des amorphen Paketes zu drücken, um diese Randabschnitte daran zu hindern, die Flansche 134 und 136 hinaufzuklettern.Another important feature that contributes to our belt nesting capability of the amorphous steel belts on a rotating mandrel without relying on a liquid adhesive is the firm guidance we impart to the edge portions of each package from the time the package enters the belt nester under the upper front roller 142. In this regard, we supply the upper front roller 142 with two edge guide feed rollers 180 mounted on the same rotatable shaft 182 as the front roller 142, as best seen in Figure 5. As the package enters under the upper front roller 142, the edge portions of the package have a tendency to bend or curve upwards and in doing so develop a strong tendency to settle on one or the other of the nesting flanges 134. and 136. By pressing against the top of the package edge portions (and thus exerting a force on those portions which acts radially inwardly from the mandrel hub), the lead-in rollers 180 keep those edge portions from rolling up on the flanges and thus maintain a cylindrical configuration of the core mold as it is built. For best results, the distance (at 189, Figure 5) between the lead-in rollers 180 and their associated flanges 134 and 136 is made quite small, in the range of about 0.025 to 0.125 cm (0.01 to 0.05 inches). It will be seen from Figures 4 and 5 that the belt 140 of the belt interleaver has a width which extends only a small portion of the width of the amorphous sheets and does not extend to the lead-in rollers 180. As a result, the exposed periphery of these rollers is available to press against the edge portions of the amorphous package to prevent these edge portions from climbing up the flanges 134 and 136.

Die Welle 182, die die Einführungsrollen 180 und die obere vordere Rolle 142 trägt, ist in mit axialem Abstand angeordneten Lagern angebracht, die schematisch bei 186 und 188 gezeigt sind. Diese Lager sind an dem Rahmen 170 durch geeignete Befestigungsstrukturen (nicht gezeigt) befestigt.The shaft 182, which carries the lead-in rollers 180 and the upper front roller 142, is mounted in axially spaced bearings shown schematically at 186 and 188. These bearings are secured to the frame 170 by suitable mounting structures (not shown).

PRODUCING GROUPS OF TAPES BY A PROCESS INCLUDING FEEDING FORWARD

Der oben angegebene Prozeß zum Formen der Pakete 110 ist in den Figuren 6 und 7 dargestellt, die im wesentlichen mit den Figuren 1 und 2 der bereits genannten US Anmeldung S.N. 505593-Ballard und Klappert (GB-A- 9100509.0).The above-mentioned process for forming the packages 110 is illustrated in Figures 6 and 7, which are substantially identical to Figures 1 and 2 of the aforementioned US Registration SN 505593-Ballard and Klappert (GB-A- 9100509.0).

In Figur 6 ist ein Vorspuler 10 gezeigt, der in der Lage ist, fünf Startspulen bzw. -trommeln 12, 14, 16, 18 und 20 von Band aus amorphem Stahl aufzunehmen. Diese Startspulen sind Spulen, die von dem Walzwerk erhalten sind und dementsprechend hat in jeder Startspule das Band eine einschichtige Dicke. Die Hauptaufgabe des Vorspulers besteht darin, die eine einschichtige Dicke aufweisenden Bänder von den Startspulen 12, 14, 16, 18 und 20 zu einem Band mit vielschichtiger Dicke zu kombinieren, das auf ein Hauptrad 24 als eine Hauptspule bzw. -trommel 25 gewickelt wird.In Figure 6, a pre-spooler 10 is shown which is capable of receiving five starting reels 12, 14, 16, 18 and 20 of amorphous steel strip. These starting reels are reels received from the rolling mill and accordingly in each starting reel the strip has a single layer thickness. The main function of the pre-spooler is to combine the single layer thickness strips from the starting reels 12, 14, 16, 18 and 20 into a multi-layer thickness strip which is wound onto a main wheel 24 as a main reel 25.

Jede Startspule ist auf einer eine feste Achse aufweisenden, drehbaren Spindel 26 angebracht, die mit dem Rotor von einem Elektromotor 27 mit einstellbarer Drehzahl verbunden ist, wobei dieser Motor, wenn er gespeist wird, die Spindel 26 in Gegenurzeigerrichtung (wie es durch den Pfeil x angegeben ist) antreibt, um ein Abwickeln der zugeordneten Startspule zu bewirken. Die Haupttrommel 24 ist auf einer mit einer festen Achse versähenen drehbaren Spindel 28 angebracht, die ebenfalls mit dem Rotor von einem Elektromotor 23 verbunden ist, der normalerweise bei einer im wesentlichen konstanten Drehzahl arbeitet. Der letztgenannte Motor treibt, wenn der gespeist wird, die Spindel 28 in Urzeigerrichtung (wie es durch den Pfeil y angegeben ist) an, um das eine vielschichtige Dicke aufweisende Band auf die Haupttrommel 24 aufzuwickeln. Das eine einschichtige Dicke aufweisende Band, das von jeder Startspule abgewickelt wird, wird über eine Reihe von Führungsrollen auf die Haupttrommel 24 gerichtet. Diese eine einschichtige Dicke aufweisenden Bänder sind mit 29a, 29b, 29c, 29d und 29e bezeichnet.Each start reel is mounted on a fixed-axis rotatable spindle 26 connected to the rotor of an adjustable-speed electric motor 27, which motor, when energized, drives the spindle 26 in a counterclockwise direction (as indicated by arrow x) to cause unwinding of the associated start reel. The main reel 24 is mounted on a fixed-axis rotatable spindle 28 also connected to the rotor of an electric motor 23 normally operating at a substantially constant speed. The latter motor, when energized, drives the spindle 28 in a clockwise direction (as indicated by arrow y) to wind the multi-layer thickness tape onto the main reel 24. The single-layer thickness tape unwound from each start reel is directed onto the main reel 24 via a series of guide rollers. These single-layer thickness tapes are designated 29a, 29b, 29c, 29d and 29e.

Die Führugnsrollen für das Band von der ersten Startspule 24 sind mit 30, 31 und 32 bezeichnet. Die Führungsrollen für das Band von der zweiten Startspule sind mit 34, 35 und 36 bezeichnet. Entsprechende Führungsrollen sind für das Band vorhanden, das von jeder Startspule abgewickelt wird.The guide rollers for the tape from the first start reel 24 are designated 30, 31 and 32. The guide rollers for the tape from the second start reel are designated 34, 35 and 36. Corresponding guide rollers are provided for the tape that is unwound from each start reel.

Die eine einschichtige Dicke aufweisenden Bänder von den fünf Startspulen werden zu einem Band mit vielschichtiger Dicke an dem Umfang der Haupttrommel 25 kombiniert, und dieses eine vielschichtige Dicke aufweisende Band wird auf die Haupttrommel 25 aufgewickelt, wenn die Spindel 28 der Haupttrommel in Urzeigerrichtung angetrieben wird.The single-layer thickness tapes from the five starting reels are combined into a multi-layer thickness tape on the periphery of the main drum 25, and this multi-layer thickness tape is wound onto the main drum 25 when the main drum spindle 28 is driven clockwise.

Um jedes eine einschichtige Dicke aufweisende Band unter Zugspannung zu halten, wenn es auf die Haupttrommel 24 aufgewickelt wird, ist eine Spannrolle 40 neben jeder Startspule vorgesehen, die auf eine nach unten verlaufende Schleife 41 in dem zugeordneten Band wirkt, die zwischen zwei der Führungsrollen für das Band angeordnet ist. Jede dieser Spannrollen 40 ist in einer üblichen Weise für eine vertikale Bewegung angebracht, indem sie durch ein geeignetes Gewicht durch Schwerkraft nach unten vorgespannt ist. Diese Schwerkraft-Vorspannung, die über die Rolle 40 auf das Band wirkt, hält das Band gespannt und stellt somit sicher, daß das eine vielschichtige Dicke aufweisende Band glatt und fest auf die Haupttrommel 24 gewickelt wird. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jede Spannrolle nach unten mit einem Gewicht von etwa 0,68 kg (1,5 Pfund) für jede Bandbreite von 2,5 cm (1 Zoll) vorgespannt.To keep each single-ply thickness tape under tension as it is wound onto the main drum 24, a tension roller 40 is provided adjacent to each start reel which acts on a downwardly extending loop 41 in the associated tape which is located between two of the guide rollers for the tape. Each of these tension rollers 40 is mounted in a conventional manner for vertical movement by being biased downwardly by gravity by a suitable weight. This gravity bias acting on the tape via the roller 40 keeps the tape taut and thus insures that the multi-ply thickness tape is wound smoothly and tightly onto the main drum 24. In one embodiment of the invention, each tension roller is biased downwardly with a weight of about 0.68 kg (1.5 pounds) for each 2.5 cm (1 inch) width of tape.

Zum Steuern des Abwickels der Startspulen, wenn das eine vielschichtige Dicke aufweisende Band auf die Haupttrommel 24 aufgewickelt wird, ist eine geeignete Steuerung 31 für jeden Startspulen-Elektromotor 27 vorgesehen. Diese Steuerung 31, die einen üblichen Aufbau hat, arbeitet außerhalb eines Tanzarmes, der schematisch bei 33 gezeigt ist und der sich mit der Spannrolle 40 auf- und abbewegt. Die Steuerung 31 bewirkt, daß ihr zugeordneter Motor 27 bei einer Drehzahl arbeitet, die von der vertikalen Position der Spannrolle 40 abhängt. Wenn der Durchmesser der Startspule (z.B. 12) durch Abwickeln abnimmt und der Durchmesser der Haupttrommel 25 durch Aufwickeln zunimmt, nimmt die Größe des abgewickelten Bandmaterials zwischen den zwei Spulen bzw. Trommeln (12 und 25) in der Tendenz ab, und somit wird die Schleife 41 kürzer und bewirkt, daß die Spannrolle 40 angehoben wird. Die Steuerung 31 spricht auf dieses Anheben in der Position der Spannrolle 40 an und bewirkt, daß der Motor 27 seine Drehzahl erhöht, wodurch mehr abgewickeltes Bandmaterial verfügbar gemacht wird, und bewirkt weiterhin, daß die Spannrolle in ihre normale, gezeigte Vertikalposition abfällt. Wenn die Spannrolle über ihre normale gezeigte Vertikalposition hinaus abgesenkt wird, bewirkt die Steuerung 31, daß der Motor 27 seine Drehzahl verkleinert, wodurch die Schleife 41 verkürzt wird und die Spannrolle 40 in ihre normale, gezeigte Vertikalposition zurückkehrt.To control the unwinding of the start reels as the multi-layered thickness tape is wound onto the main reel 24, a suitable controller 31 is provided for each start reel electric motor 27. This controller 31, which is of conventional construction, operates externally to a dancing arm shown schematically at 33 which moves up and down with the tension roller 40. The controller 31 causes its associated motor 27 to operate at a speed dependent upon the vertical position of the tension roller 40. As the diameter of the start reel (e.g. 12) decreases by unwinding and the diameter of the main reel 25 increases by winding, the size of the unwound tape material between the two reels (12 and 25) tends to decrease and thus the loop 41 becomes shorter and causes the tension roller 40 to be raised. The controller 31 responds to this increase in the position of the tension roller 40 and causes the motor 27 to increase its speed, thereby making more unwound tape available, and also causes the tension roller to drop to its normal vertical position shown. When the tension roller is lowered beyond its normal vertical position shown, the controller 31 causes the motor 27 to decrease its speed, thereby shortening the loop 41 and returning the tension roller 40 to its normal vertical position shown.

Es ist somit ersichtlich, daß die Spannrolle 40 und die Steuerung 31 zusammenarbeiten, um (i) eine wesentliche Zugspannung auf jedes der eine einschichtige Dicke aufweisenden Bänder beizubehalten, wenn sie auf die Haupttrommel 25 aufgewickelt werden, und (ii) ein Abwickeln der Startspulen bei geeigneten Drehzahlen herbeizuführen, ohne daß alle Abwickelkräfte durch das eine einschichtige Dicke aufweisende Band übertragen werden müssen.It can thus be seen that the tension roller 40 and the controller 31 cooperate to (i) maintain a substantial tension on each of the single-thickness tapes as they are wound onto the main drum 25 and (ii) cause the starter reels to unwind at appropriate speeds without all of the unwinding forces having to be transmitted through the single-thickness tape.

Wenn eine Haupttrommel 25 des gewünschten Aufbaus auf die Trommel 24 gewickelt worden ist, wird die Haupttrommel von der Antriebsspindel 26 entfernt und für eine nachfolgende Verwendung beiseite gelegt. Um die Entfernung der Haupttrommel möglich zu machen, werden die eine einschichtige Dicke aufweisenden Bänder 29a-e an einer Stelle neben der Haupttrommel unmittelbar vor dem Entfernen in geeigneter Weise abgeschnitten.When a main drum 25 of the desired construction has been wound on the drum 24, the main drum is removed from the drive spindle 26 and set aside for subsequent use. To enable removal of the main drum, the single-layer thickness tapes 29a-e are suitably cut at a location adjacent to the main drum immediately prior to removal.

Nachdem eine erste Haupttrommel aufgebaut worden ist, wie es vorstehend beschrieben wurde, und dann von der Antriebsspindel 28 entfernt worden ist, werden weitere Haupttrommeln in der gleichen Weise auf der Antriebsspindel 28 aufgebaut, die jeweils nach Abschluß entfernt werden, damit die nächste aufgebaut werden kann. Dann werden vier der Haupttrommeln 25 auf die vier Abgabetrommeln 50 der Kernherstellungseinrichtung geladen, wie es in Figur 7 gezeigt ist.After a first main drum has been built up as described above and then removed from the drive spindle 28, additional main drums are built up on the drive spindle 28 in the same manner, each one being removed when completed so that the next one can be built up. Then four of the main drums 25 are loaded onto the four delivery drums 50 of the core making device as shown in Figure 7.

Wie weiterhin in Figur 7 gezeigt ist, werden die eine vielschichtige Dicke aufweisenden Bänder 53 in den Haupttrommeln 25 von ihren entsprechenden Haupttrommeln abgewickelt und zu einem zusammengesetzten Band 55 kombiniert. Dieses zusammengesetzte Band 55 hat eine Banddicke, die gleich der Gesamtzahl der einschichtigen Bänder in allen Haupttrommeln 25 ist, die in Figur 7 gezeigt sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat jedes der vielschichtigen Bänder 53 in jeder der Haupttrommeln 25 fünf Schichten in der Dicke und dementsprechend hat das zusammengesetzte Band 55 eine Dicke von 4 x 5 oder 20 Schichten.As further shown in Figure 7, the multi-layered thickness tapes 53 in the main drums 25 are unwound from their respective main drums and combined into a composite tape 55. This composite tape 55 has a tape thickness equal to the total number of single layered tapes in all of the main drums 25 shown in Figure 7. In the illustrated embodiment, each of the multi-layered tapes 53 in each of the main drums 25 has five layers in thickness and accordingly the composite tape 55 has a thickness of 4 x 5 or 20 layers.

Beim Abwickeln von ihren Haupttrommeln 25 und Bewegen zu dem Ort, wo sie kombiniert werden, um das zusammengesetzte Band 55 zu bilden, verläuft jedes der Bänder 53 gemäß Figur 2 durch eine Grube 26, die allen Haupttrommeln 25 gemeinsam ist und unterhalb derselben angeordnet ist, und dann über eine Führungsrolle 64, wo die Orientierung von jedem Band von im allgemeinen vertikal in im allgemeinen horizontal geändert wird. Nachdem sie über die Führungsrollen 74 gelaufen sind, werden die Bänder in die graduell konvergierende Relation zu dem zusammengesetzten Band 55 gerichtet. Der Abschnitt von jedem eine vielschichtige Dicke aufweisenden Band 53 zwischen seiner zugeordneten Haupttrommel und seiner Führungsrolle 74 hängt in einer Schleife nach unten, die in der Grube 76 angeordnet ist. Das Gewicht des Bandes 53 in dieser Schleife 75 übt Zugkräfte auf das zugeordnete Band 53 aus, wenn es in das zusammengesetzte Band 55 eintritt, und hält somit das Band 53 gespannt unmittelbar stromaufwärts von der Stelle, wo es mit den anderen Bändern kombiniert wird, wodurch die Möglichkeiten für Falten und andere Unregelmäßigkeiten in dem zusammengesetzten Band verkleinert werden.When unwinding from their main drums 25 and moving to the place where they are combined to form the To form a composite belt 55, each of the belts 53 passes through a pit 26 common to and located beneath all of the main drums 25, as shown in Figure 2, and then over a guide roller 64 where the orientation of each belt is changed from generally vertical to generally horizontal. After passing over the guide rollers 74, the belts are directed into gradually converging relation to the composite belt 55. The portion of each multi-layer thickness belt 53 between its associated main drum and its guide roller 74 hangs downward in a loop located in the pit 76. The weight of the belt 53 in this loop 75 exerts tensile forces on the associated belt 53 as it enters the composite belt 55, thus keeping the belt 53 taut immediately upstream of where it is combined with the other belts, thereby reducing the opportunities for wrinkles and other irregularities in the composite belt.

Das zusammengesetzte Band 55 wird in Figur 7 nach rechts durch eine Bandzufuhreinrichtung 57 vorwärtsbewegt, die zwei Klemmelemente 58 und 60 aufweist. Diese Klemmelemente sind in der Richtung aufeinander zu und voneinander weg bewegbar und sind auch gemeinsam horizontal bewegbar. In Figur 7 sind die Klemmelemente in ihrer extremen linken Lage und in ihrer einen minimalen Abstand bildenden Position gezeigt, die das zusammengesetzte Band 55 auf ihren oberen und unteren Flächen zusammenklemmt. Wenn sich die Klemmelemente 58 und 60 von ihrer in Figur 7 gezeigten Position nach rechts bewegen, schieben sie das zusammengesetzte Band nach rechts zwischen den im Abstand angeordneten Schneiden 62 und 64 einer Schervorrichtung 65.The composite tape 55 is advanced to the right in Figure 7 by a tape feeder 57 having two clamping members 58 and 60. These clamping members are movable in the direction toward and away from each other and are also movable horizontally together. In Figure 7, the clamping members are shown in their extreme left position and in their minimum clearance position clamping the composite tape 55 together on their upper and lower surfaces. As the clamping members 58 and 60 move to the right from their position shown in Figure 7, they push the composite tape right between the spaced blades 62 and 64 of a shearing device 65.

Die Bandzufuhreinrichtung 57 wird durch eine zusätzliche Bandzufuhreinrichtung 70 unterstützt, die stromabwärts von den Schneiden 62 und 64 angeordnet ist. Wenn diese stromabwärtigen Bandzufuhreinrichtung 70 wirksam wird, werden die Klemmelemente 58 und 60 der ersten Bandzufuhreinrichtung 57 voneinander getrennt, um das zusammengesetzte Band 55 freizugeben, und durch gemeinsame Bewegung nach links zurückgesetzt in Richtung auf ihre Ausgangsstellung in Figur 7. Wenn die Bandzufuhreinrichtung 70 das zusammengesetzte Band durch weitere Bewegung nach rechts richtig positioniert hat, geben sie ebenfalls das zusammengesetzte Band frei und kehren nach links zurück in ihre Ausgangsstellung gemäß Figur 7.The tape feed device 57 is supported by an additional tape feed device 70 which is arranged downstream of the cutters 62 and 64. When this downstream tape feed device 70 becomes effective, the clamping elements 58 and 60 of the first tape feed device 57 are separated from each other to release the assembled tape 55 and are reset by joint movement to the left towards their starting position in Figure 7. When the tape feed device 70 has correctly positioned the assembled tape by further movement to the right, they also release the assembled tape and return to the left to their starting position according to Figure 7.

Zum Steuern des Abwickels der Haupttrommeln 25 in der Einrichtung gemäß Figur 7 ist jede der Abgabetrommeln 50 mit dem Rotor von einem Elektromotor 50 verbunden. Wenn das zusammengesetzte Band 55 nach rechts bewegt wird, dreht der Motor seine zugeordnete Abgabetrommel in Gegenurzeigerrichtung, wodurch abgewickeltes Bandmaterial für das zusammengesetzte Band 55 zur Verfügung gestellt wird. Wie vorstehend bereits ausgeführt wurde, hängt in der Grube 76 unterhalb von jeder Haupttrommel 25 das Band, das von jeder Hauptspule abgewickelt worden ist, nach unten in eine Schleife 75. Jedes der einzelnen Bänder, das das vielschichtige Band bildet, hängt in seiner eigenen Schleife nach unten, und der vertikale Abstand zwischen diesen Schleifen wird zunehmend größer, wenn die zugeordnete Haupttrommel abwickelt. Eine photoelektrische Steuerung 81 für jedes vielschichtige Band 53 ist innerhalb oder neben der Grube 76 angeordnet und arbeitet außerhalb der untersten Schleife 75 für jedes vielschichtige Band 53, um (i) den Motor 80, der diesem Band 53 zugeordnet ist, zu starten und das Band mit einer zunehmend größer werdenden Drehzahl abzuwickeln, wenn die Schleife über eine vorgestimmte obere Grenze ansteigt, und (ii) den Motor bis zum Anhalten zu verlangsamen, wenn die Schleife unter eine vorbestimmte Untergrenze hält.To control the unwinding of the main drums 25 in the apparatus of Figure 7, each of the delivery drums 50 is connected to the rotor of an electric motor 50. As the composite tape 55 is moved to the right, the motor rotates its associated delivery drum counterclockwise, thereby providing unwound tape material to the composite tape 55. As previously stated, in the pit 76 below each main drum 25, the tape unwound from each main spool hangs down in a loop 75. Each of the individual tapes making up the multi-layer tape hangs down in its own loop, and the vertical distance between these loops becomes progressively greater as the associated main drum unwinds. A photoelectric control 81 for each multilayer belt 53 is disposed within or adjacent to the pit 76 and operates outside the lowermost loop 75 for each multilayer belt 53 to (i) start the motor 80 associated with that belt 53 and rotate the belt at a progressively increasing speed when the loop rises above a pre-determined upper limit, and (ii) slow the motor to a stop when the loop falls below a predetermined lower limit.

Weiterhin bewirken gemäß Figur 7 die zwei Bandzufuhreinrichtungen 57 und 70 beim Bewegen nach rechts, daß das zusammengesetzte Band 55 intermittierend nach rechts vorgerückt wird; und dies bewirkt, daß die horizontalen Abschnitte der vielschichtigen Bänder 53 intermittierend nach rechts vorgerückt werden. Wenn die horizontalen Abschnitte der Bänder 53 somit intermittierend nach rechts vorgeschoben werden, werden die Haupttrommeln 25 durch ihre entsprechenden Motoren 80 abgewickelt, wodurch Bandmaterial in den Schliefen 75 verfügbar gemacht wird. Aus diesen Schleifen wird das vielschichtige Bandmaterial 25 durch Zufuhreinrichtungen 57 und 70 gezogen und zu dem zusammengesetzten Band 55 kombiniert. Während dieser Vorgänge wird der horizontale Abschnitt von jedem der vielschichtigen Bänder 53 durch das Gewicht der Schleifen 75 in der Grube 76 unter Zug gehalten.Further, as shown in Figure 7, the two tape feeders 57 and 70, when moving to the right, cause the composite tape 55 to be intermittently advanced to the right; and this causes the horizontal portions of the multi-layer tapes 53 to be intermittently advanced to the right. As the horizontal portions of the tapes 53 are thus intermittently advanced to the right, the main drums 25 are unwound by their respective motors 80, thereby making tape material available in the loops 75. From these loops, the multi-layer tape material 25 is drawn by feeders 57 and 70 and combined into the composite tape 55. During these operations, the horizontal portion of each of the multi-layer tapes 53 is held in tension in the pit 76 by the weight of the loops 75.

Wenn das zusammengesetzte Band 55 gemäß Figur 2 nach rechts in die gewünschte Position vorgerückt worden ist, wird es durch Betätigung der Scherschneiden 62 und 64 geschnitten. Diese Scherblätter sind vorzugsweise so aufgebaut, wie es in der Patentanmeldung S.N. 334,248 - Taub et al., angemeldet am 6. April 1989 und auf die Anmelderin der vorliegenden Erfindung übertragen (EP-A-0391194 - 90105703.4), gezeigt und beansprucht ist.When the composite tape 55 has been advanced to the right as shown in Figure 2 to the desired position, it is cut by actuating the shear blades 62 and 64. These shear blades are preferably constructed as shown and claimed in patent application S.N. 334,248 - Taub et al., filed April 6, 1989 and assigned to the assignee of the present invention (EP-A-0391194 - 90105703.4).

Im Betrieb schneiden die Scherblätter das zusammengesetzte Band 55 in Abschnitte des zusammengesetzten Bandes mit den gewünschten Längen. Diese Abschnitte bilden die Gruppen 120 gemäß den Figuren 1 und 2, wie sie vorstehend beschrieben wurden. Die Gruppen 120 werden in geeigneter Weise gestapelt, um ein Paket zu bilden, wie beispielsweise das Paket 110 in den Figuren 1 und 2. Ein automatisiertes verfahren zum Bilden eines Paketes aus Gruppen ist in der US Anmeldung S.N. 463,697 - Ballard und Klappert, angemeldet am 11. Januar 1990 (GB-A-9100559.5), offenbart.In operation, the shear blades cut the composite strip 55 into sections of the composite strip having the desired lengths. These sections form the Groups 120 according to Figures 1 and 2 as described above. The groups 120 are stacked in a suitable manner to form a package, such as the package 110 in Figures 1 and 2. An automated method for forming a package from groups is disclosed in US application SN 463,697 - Ballard and Klappert, filed January 11, 1990 (GB-A-9100559.5).

Wir haben gefunden, daß, wenn der oben beschriebene Vorspulungsprozeß verwendet wird, um das zusammengesetzte Band 55 herzustellen, aus dem die Abschnitte oder Gruppen 120 geschnitten werden, die Bänder in jeder Gruppe, obwohl sie im wesentlichen trocken sind, an benachbarten bzw. angrenzenden Bändern anhaften, gerade so als wenn Klebstoff zwischen ihnen vorhanden wäre. Dieser anhaftende Effekt ermöglicht uns, bindige Gruppen und bindige Pakete herzustellen, in denen die Bänder in weitgehend der gleichen Weise aneinander anhaften, als wenn das zuvor verwendete Perchloräthylen vorhanden ist.We have found that when the prewinding process described above is used to make the composite tape 55 from which the sections or groups 120 are cut, the tapes in each group, although substantially dry, adhere to adjacent tapes just as if adhesive were present between them. This adhesive effect enables us to make cohesive groups and cohesive packages in which the tapes adhere to one another in much the same way as if the previously used perchloroethylene is present.

Wir glauben, daß dieser Anhaftungseffekt in signifikanter Weise beeinflußt wird durch die Art und Weise, in der die Oberflächen von aneinander angrenzenden Bändern aufeinander-sitzen. Wenn diese angrenzenden Bänder aus benachbarten oder nahegelegenen Segmenten in der gleichen Spule bzw. Trommel von amorphem Bandmaterial hergestellt würden, haben die hohen Punkte, die häufig entlang der Breite des Bandmaterials vorhanden sind, die Tendenz zum Ausrichten, und dies scheint die Erzielung des Anhaftungseffektes zwischen angrenzenden Streifen zu stören, den wir so höchst wünschenswert finden. Der Vorspulungsprozeß sorgt für eine hohe Wahrscheinlichkeit, daß sich diese hohen Punkte nicht ausrichten und diesen Anhaftungseffekt stören.We believe that this adhesion effect is significantly affected by the manner in which the surfaces of adjacent strips sit on each other. If these adjacent strips were made from adjacent or nearby segments in the same reel or drum of amorphous strip material, the high spots that are often present along the width of the strip material tend to align and this appears to interfere with the achievement of the adhesion effect between adjacent strips that we find so highly desirable. The prewinding process provides a high probability that these high spots will not align and interfere with this adhesion effect.

FEEDING THE PACKAGES 110 TO THE BELT NESTER 28

Jedes Paket, das aufgebaut und zusammengesetzt ist, wie es oben beschrieben ist, wird in geeigneter Weise zu einer Position über der oberen Bahn von einem Transportband 200 (Figur 3) übertragen. Dieses Transportband 200 verläuft über zwei im Abstand angeordnete Rollen 202 und 204, die jeweils um eine feste Achse drehbar sind. Die Rolle 202 ist eine antreibende Rolle, die mit dem Rotor von einem geeignet gesteuerten Elektromotor (nicht gezeigt) verbunden ist, und die andere Rolle 204 ist eine Leerlaufrolle.Each package, constructed and assembled as described above, is suitably transferred to a position above the upper track by a conveyor belt 200 (Figure 3). This conveyor belt 200 passes over two spaced rollers 202 and 204, each rotatable about a fixed axis. The roller 202 is a driving roller connected to the rotor of a suitably controlled electric motor (not shown) and the other roller 204 is an idle roller.

Unter der oberen Bahn des Transportbandes sind stationäre Permanentmagnete 205, die die Übertragung des Paketes zu dem Band unterstützen, indem eine Vorspannkraft geliefert wird, die das Paket in Richtung auf das Band zieht. Wenn das Paket richtig auf dem Band 200 sitzt, wird das Band in Richtung der Pfeile 206 angetrieben, und das Vorderende des Paketes bewegt sich auf der Führungsplatte 165 und dann graduell nach oben zu einer Position zwischen der oberen Vorderrolle 142 und der Nabe des Dorns. Dann wird der Dorn in Gegenurzeigerrichtung gedreht, wie es vorstehend beschrieben ist, um einen Wickelvorgang herbeizuführen.Beneath the upper track of the conveyor belt are stationary permanent magnets 205 which assist in the transfer of the package to the belt by providing a biasing force which draws the package toward the belt. When the package is properly seated on the belt 200, the belt is driven in the direction of arrows 206 and the leading end of the package moves on the guide plate 165 and then gradually upward to a position between the upper leading roller 142 and the hub of the mandrel. The mandrel is then rotated counterclockwise as previously described to effect a wrapping operation.

Um sicherzustellen, daß das Paket auf dem Band 200 in der richtigen Position, betrachtet seitlich zu dem Band, sitzt, sind stationäre Führungen 207 und 208 an gegenüberliegenden Seiten der gewünschten seitlichen Position des Paketes vorgesehen. Gemäß Figur 8 sind diese Führungen auf einem stationären Rahmen 209 angebracht, der unter der oberen Bahn des Bandes positioniert ist. Die führenden oder inneren Oberflächen der Führungen 207 sind im wesentlichen in der gleichen Ebene angeordnet wie die innere Oberfläche des verschachtelnden Flansches 134; und die Führungsflächen der Führung 208 sind im wesentlichen in der gleichen Ebene angeordnet wie die innere Oberfläche des verschachtelnden Flansches 136. Diese Führungen helfen sicherzustellen, daß das Paket, wenn es durch das Transportband 200 in den Gurtverschachteler 128 eingeführt wird, in den U-förmigen Raum 137 zwischen den Flanschen 134 und 136 des Dorns 130 in richtiger Orientierung eintritt, um eine Schrägstellung oder Teleskopbewegung des Paketes zu vermeiden, wenn es um den Dorn gewickelt wird.To ensure that the package sits on the belt 200 in the correct position viewed laterally of the belt, stationary guides 207 and 208 are provided on opposite sides of the desired lateral position of the package. As shown in Figure 8, these guides are mounted on a stationary frame 209 positioned under the upper track of the belt. The leading or inner surfaces of the guides 207 are arranged substantially in the same plane as the inner surface of the nesting flange 134; and the guide surfaces of the guide 208 are disposed substantially in the same plane as the inner surface of the nesting flange 136. These guides help to ensure that the package, as it is fed into the belt nester 128 by the conveyor belt 200, enters the U-shaped space 137 between the flanges 134 and 136 of the mandrel 130 in the proper orientation to avoid skewing or telescoping of the package as it is wrapped around the mandrel.

Die Führungen 207 und 208 sind in geeigneter Weise einstellbar auf dem stationären Rahmen 209 angebracht, um so die Transporteinrichtung in die Lage zu versetzen, Bänder unterschiedlicher Breite aufzunehmen, wenn dies gewünscht wird, um Transformatorkernformen anderer Breite gegenüber der dargestellten Kernform aufzubauen. Für derartige Kernformen würde auch ein anderer Dorn 130 mit einem entsprechend eingestellten Abstand zwischen seinen verschachtelnden Flanschen verwendet.The guides 207 and 208 are suitably adjustably mounted on the stationary frame 209 so as to enable the conveyor to accommodate different width strips if desired in order to build transformer core shapes of different widths from the core shape shown. For such core shapes, a different mandrel 130 would also be used with an appropriately adjusted spacing between its nesting flanges.

STRIP LENGTH CONTROL DEVICE

Wie vorstehend ausgeführt wurde, muß die Länge von jedem Abschnitt oder jeder Gruppe 120 die von dem zusammengesetzten Band 55 abgeschnitten ist, gesteuert werden, so daß die Enden der Gruppe sich um den richtigen Betrag überlappen, wenn die Gruppe um den Dorn gewickelt wird. Diese Länge wird dadurch gesteuert, daß die Strecke gesteuert wird, um die das zusammengesetzte Band 55 über die Schneiden 62, 64 hinaus vorgerückt wird, bevor ein Schneidvorgang durch die Schneiden herbeigeführt wird. Dieses Vorschieben des zusammengesetzten Bandes wird durch die Bandzufuhreinrichtung 70 (Figur 7) ausgeführt, die eine geeignete Einrichtung (nicht gezeigt) aufweist, um ihren Hub zu steuern. Nachdem jedes Paket um die Nabe des Gurtverschachtelers während des Aufbaus der Kernform gewickelt worden ist, wird die entstandene Verbindung an den Enden des Paket es betrachtet, um die Überlappung in den Gruppen der Verbindung zu ermitteln. Wenn diese Überlappung nicht innerhalb vorgeschriebener Grenzen ist, wird ein Fehlersignal an die Steuerung für die Bandvorschubeinrichtung 70 geliefert, damit sie den Hub der Bandvorschubeinrichtung in geeigneter Weise einstellt und somit die Länge der nächsten Abschnitte des Bandes geschnitten wird. Diese Betrachtungs- und Hubeinstellvorgänge können entweder von einem menschlichen Operator oder durch eine geeignete elektro-optische Steuereinrichtung (nicht gezeigt) ausgeführt werden. Die Betrachtung der Verbindung erfolgt durch das Fenster 135 in dem Flansch 134.As previously stated, the length of each section or group 120 cut from the composite tape 55 must be controlled so that the ends of the group overlap by the proper amount when the group is wound around the mandrel. This length is controlled by controlling the distance the composite tape 55 is advanced past the blades 62, 64 before a cutting action is effected by the blades. This advancement of the composite tape is controlled by the tape feeder 70 (Figure 7) having suitable means (not shown) for controlling its stroke. After each packet has been wound around the hub of the tape interleaver during the building up of the core mold, the resulting splice is viewed at the ends of the packet to determine the overlap in the groups of splices. If this overlap is not within prescribed limits, an error signal is supplied to the control for the tape feeder 70 to cause it to adjust the stroke of the tape feeder as appropriate and thus cut the length of the next sections of tape. These viewing and stroke adjustment operations may be carried out either by a human operator or by suitable electro-optical control means (not shown). Viewing of the splice is through the window 135 in the flange 134.

Es sollte verständlich sein, daß es sehr vorteilhaft ist, die Möglichkeit zum Einstellen der Länge der Gruppen zu haben, wenn der Wickelvorgang fortschreitet, da dies gestattet, irgendwelche unvorhersagbaren Änderungen in der Überlappung an der Verbindung zu kompensieren, die sich entwickeln könnten, wenn der Wickelvorgang fortschreitet. Dieser Vorteil ist nicht vorhanden bei denjenigen Verfahren, bei denen alle Bänder, vor dem Wickeln, in vorgeschriebene Längen geschnitten werden. Ein Verfahren dieses Typs ist in den vorgenannten US-Patenten 4 734 975 - Ballard und Klappert und 4 741 096-Lee und Klappert angegeben, wo die Bänder durch radiales Schneiden durch eine vorgewickelte Ringspule erzeugt werden.It should be understood that it is very advantageous to have the ability to adjust the length of the groups as the winding process progresses, since this allows one to compensate for any unpredictable changes in the overlap at the joint that might develop as the winding process progresses. This advantage is not present in those processes in which all of the tapes are cut to prescribed lengths prior to winding. A process of this type is disclosed in the aforementioned U.S. Patents 4,734,975 - Ballard and Klappert and 4,741,096 - Lee and Klappert, where the tapes are produced by radially cutting through a prewound toroidal coil.

Claims

1. A method of manufacturing a transformer core with strips of amorphous steel wound around the window of the core, comprising the steps of:

(a) providing a plurality of drums (25) of the strip (53) made of amorphous steel,

(b) unwinding the strips from the drums and assembling the unwound strips into a composite strip (55) such that opposite strips in the composite strip are from different drums,

(c) cutting the composite tape into several multi-layered sections of the composite tape,

(d) forming the sections of groups (120) of the bands, each group comprising one or more sections of composite bands, the bands in each group having substantially aligned longitudinally extending edges (114) and substantially aligned transversely extending edges (116) at opposite ends of the group,

(e) feeding the groups (120) while substantially dry in sequence into a belt nester (128) having (i) a rotatable mandrel (130) and (ii) a winding device having a belt (140) extending around the mandrel for winding the groups in superposed relation around the mandrel as the mandrel is rotated, thereby building up a core shape around the mandrel.

2. The method according to claim 1, comprising the steps:

(a) forming a plurality of packets (110) from the groups (120), each packet having a plurality of groups and the groups in each packet having longitudinally extending edges which are substantially aligned, and has transversely extending edges at the ends of the package which are offset with respect to each other longitudinally of the package, and

(b) feeding the packets, while substantially dry, in sequence into the belt nester (128) for wrapping the packets in superposed relation about the mandrel as the mandrel is rotated.

3. Method according to claim 1 or 2, comprising the steps:

(a) providing a plurality of drums (12, 14, etc.) of amorphous metal tape, each of which has the tape wound in a single layer thickness,

(b) simultaneously unwinding the single-layer thickness tapes (29a,b, etc.) from the plurality of drums and gathering the single-layer thickness tapes to form a multi-layer thickness tape, and

(c) winding the tape having a multi-layer thickness on the plurality of main drums (25) in each of which the tape is wound in a multi-layer thickness, and

(d) unwinding the multi-layer thickness tapes (53) from the main drums (25) and combining the multi-layer thickness tapes into the composite tape (55) having a thickness in the tape layers equal to the sum of the composite multi-layer thickness tapes.

4. The method of claim 3, wherein the cutting step is controlled so that the portions of the composite tapes (55) have lengths such that, as each packet is wound around the mandrel (13), opposite ends of each group (120) in the packet (110) meet in an overlapping relation.

5. The method of claim 4, wherein each of the packets is formed in such a manner that successive groups (120) therein are offset by such an amount that when the packet (110) is wound around the mandrel (130), each group in the packet radially outward of the innermost group has its leading edge disposed closely adjacent the trailing edge of the immediately preceding group.

6. A method according to claim 5, wherein each packet (119) that is wound after the winding of the innermost packet is arranged at the beginning of its winding operation so that its leading edge overlaps the trailing edge of the immediately preceding packet.

7. Method according to claim 1 or 2, comprising the steps:

(a) providing a plurality of drums (25) with multi-layered amorphous steel strip (53), in each of which the strip is wound in a multi-layered thickness, and

(b) unwinding the multi-layer thickness tapes from the drums and assembling the multi-layer thickness tapes into a composite tape (55) having a thickness in the tape layers equal to the sum of the composite multi-layer thickness tapes.

8. A method according to any one of claims 1 to 7, wherein:

(a) the mandrel (130) comprises:

(i) a rotatable hub (131) having a periphery (132) on which the groups (120) or packets (110) are wound as the mandrel rotates, and (ii) flanges (134, 136) secured to the hub on axially opposite sides of the hub and projecting radially outwardly beyond the periphery of the hub to engage with the longitudinally extending edges (114) of the groups or packets entering the peripheral regions of the hub to urge the entering groups or packets into seating on the hub with the longitudinally extending edges substantially aligned,

(b) the winding device comprises two front rollers (142, 156) which engage the belt (140) and guide the belt over a path which closely wraps around the hub circumference (132) or any core form built up on the hub circumference, the front rollers being separated from one another by a gap and arranged between the flanges, one front roller engaging the belt when the belt enters the peripheral region of the hub and the other front roller engaging the belt when the belt leaves the peripheral region of the hub, and

(c) the groups or packets are fed to the outer periphery of the hub via a track which passes through the gap and then between the outer periphery and the belt in the area where the belt engages the front roller.

9. The method of claim 8, wherein:

(a) each group or packet is characterized by a tendency of the portions thereof adjacent the longitudinally extending edges to curve in a radially outward direction relative to the hub as the group or packet passes between the belt (140) and the hub periphery (132) in the region of the one front roller (142), and

(b) a force directed radially inwardly of the hub is applied to the outside surface of each group or pack adjacent the longitudinal edges of the group or pack as it passes between the belt and the hub periphery in the region of the roller, thereby counteracting the tendency to bend.

10. The method of claim 9, wherein the radially inward force of feature (b) in claim 11 is applied by lead-in rollers (180) acting on each packet or group adjacent the longitudinally extending edges of the group or packet.

11. The method of claim 9, wherein the radially inward force is applied by lead-in rollers (180) connected to the one front roller (142) and acting on each group or packet adjacent the longitudinally extending edges of the group or packet.

12. The method of claim 11, wherein

(a) the belt (140) has a width that is substantially less than the width of each group or package,

(b) the strap is attached to each group or package centrally to the width of the group or package and

(c) the induction rollers (180) are arranged laterally outside of the belt and closely adjacent to the flanges (134, 136).

13. The method of claim 12, wherein the distance between each of the lead-in rollers (180) and the flanges adjacent thereto is in the range of about 0.025 to about 0.125 cm.