DE69232637T2

DE69232637T2 - Transformatorwickelvorrichtung zum Aufwickeln von drahtförmigem Material auf Spulenkörpern mit korrektem Zählen der Anzahl von Umwicklungen und mit Ermöglichung von Hochgeschindigkeitswickeln

Info

Publication number: DE69232637T2
Application number: DE69232637T
Authority: DE
Inventors: Fumio Kitamura
Original assignee: KITAMURA KIDEN CO Ltd CHINO; KITAMURA KIDEN KK
Current assignee: KITAMURA KIDEN CO Ltd CHINO; KITAMURA KIDEN KK
Priority date: 1991-10-23
Filing date: 1992-03-30
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2012-03-31
Also published as: EP0538545A3; SG46998A1; CA2064439A1; CA2064439C; US5310125A; DE69232637D1; CN1046816C; KR960009073B1; JP2953833B2; EP0538545A2; JPH05114528A; MX9201716A; CN2153128Y; EP0538545B1; CN1071781A; KR930008885A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung, insbesondere eine Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung zum Aufwickeln eines Wickeldrahtes auf einen Spulenkörper zur Bildung eines Transformators.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Nach dem Stand der Technik wird ein Transformator zum Beispiel so gebildet, dass ein zylindrischer Spulenkörper auf einem ungeschnittenen Eisenkern mit im Wesentlichen kreisförmigem Querschnitt montiert wird und der Wickeldraht (die Spule) durch Drehen des Spulenkörpers aufgewickelt wird. Bei dieser Art von Transformator sind Getriebeverzahnungen am äußeren Umfang des Spulenkörpers ausgebildet, die mit einem Getriebe einer Antriebswelle in Eingriff gelangen, wodurch eine Synchronisierung eines Antriebsmotors und des Spulenkörpers erreicht wird, um exakt die Anzahl von Windungen des Wickeldrahtes bis zu einem Bruchteil zu erhalten.
Es ist zu beachten, dass, wenn in der Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung nach dem Stand der Technik der Wickeldraht seitlich (quer) verschoben werden soll, das Verschiebungsausmaß abhängig von dem Durchmesser des Wickeldrahtes bestimmt wird. Ferner kann sich der Durchmesser des Wickeldrahtes ändern, und somit kann keine Feineinstellung eines Querlaufes erhalten werden. Ferner wird in der Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung nach dem Stand der Technik ein Umkehrvorgang der Querverschiebung durch Betätigung des Grenzschalters an der Querlaufeinheit ausgeführt, wenn der Wickeldraht (die Spule) gegen den Flansch an einem seitlichen Ende des Spulenkörpers zu liegen kommt.
In der Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung nach dem Stand der Technik ist die Getriebeverzahnung am äußeren Umfang des Spulenkörpers gebildet und somit werden die Produktionskosten für den Spulenkörper höher und die Produktionskosten des Transformators steigen. Ferner ist der drehende Antrieb mit eingerücktem Getriebe für eine Hochgeschwindigkeitsdrehung des Spulenkörpers nicht geeignet, und daher ist das eingerückte Getriebe für eine Massenproduktion nicht geeignet, wodurch wiederum die Produktionskosten des Transformators steigen.
Wenn das Ausmaß der Querverschiebung abhängig vom Durchmesser des Wickeldrahtes bestimmt wird, ist ferner der tatsächliche Wickeldrahtdurchmesser nicht gleichmäßig, so dass Störungen bei der Querverschiebung auftreten. Wenn zusätzlich der Umkehrvorgang der Querverschiebung durch Betätigen des Grenzschalters an der Querlaufeinheit ausgeführt wird, wie zuvor beschrieben wurde, kann der Umkehrvorgang, selbst wenn das Verschiebungsausmaß der Querlaufeinheit (Ausmaß der Querverschiebung) an eine vorbestimmte Geschwindigkeit angepasst ist, vor oder nach dem Erreichen der vorbestimmten Spulenbreite eintreten, da die Spulenbreite abhängig vom Durchmesser des Wickeldrahtes unterschiedlich ist.
In FR-A-2 124 609 ist ein Verfahren zum Aufwickeln einer Transformatorspule beschrieben, das ermöglicht, einen ersten und einen zweiten Draht in verschiedenen Lagen auf einen Körper zu wickeln. Für diesen Zweck werden die zwei verschiedenen Drähte von zwei verschiedenen Spulenkörpern abgewickelt, wobei jeder Spulenkörper von einem Motor angetrieben wird, der mit den Körpern durch Reibungskraft verbunden ist. Nach einer vorbestimmten Anzahl von Wicklungen werden die Wickelrichtungen der Körper unter Berücksichtigung der Wickelrichtung während des Aufwickelns der letzten Lage umgeschaltet.
In DE-A-28 30 644 ist eine Vorrichtung zum Aufwickeln einer Transformatorspule oder dergleichen beschrieben, welche das Problem der Führung der letzten Wicklung einer Spule zu den Anschlusselementen der Spule löst. Die bekannte Vorrichtung zum Aufwickeln der Spule umfasst zwei Erfassungsmittel zum Erfassen der Annäherung der Oberseite eines Drahtführungsarmes zu den Flanschen der Spule, wobei der Führungsarm zwischen diesen zwei Flanschen schwenkt. Jedes der Erfassungsmittel ist neben einem der beiden Flansche der Spule angeordnet. Die Erfassungsmittel sind an eine Steuervorrichtung angeschlossen, welche die Wickelrichtung des Motors steuert, der die Spule antreibt. Nach dem Aufwickeln der letzten Wicklung zeigt das Erfassungsmittel, das neben dem Flansch angeordnet ist, der die Anschlusselemente trägt, die Annäherung des Drahtführungsarmes an. Nach diesem Ereignis steuert die Steuervorrichtung den Motor derart, dass das Ende des Drahtes mit dem Anschlusselement verbunden wird.
Eine weitere Vorrichtung zum Aufwickeln einer Transformatorspule ist in DE-A-30 49 404 beschrieben. In der bekannten Vorrichtung wird die Anzahl von Wicklungen von einer Taktvorrichtung registriert, welche die Umdrehungen der Spulen erfasst. Eine Steuervorrichtung vergleicht die Anzahl der Umdrehungen mit zwei Sollwerten, wobei die Sollwerte die restliche Anzahl von Wicklungen darstellen. Dadurch ist es möglich, die exakte Position der letzten Wicklung der Spule im Voraus zu bestimmen, die häufig nicht an einem der Flansche der Spule angeordnet ist.
In US 4 629 145 wird ein einfaches Mittel beschrieben, das den Wickeldraht zu einem Spulenkörper in einem annähernd konstanten rechteckigen Winkel führt. Dieser einfache Mechanismus hat einen Schlitten, der auf einer Schraubenwelle montiert ist und parallel zu der Drehachse des Spulenkörpers durch Drehen der Schraubenwelle bewegt werden kann. Der Schlitten trägt eine Führungswalze, durch welche der Draht auf den Spulenkörper geführt wird. Einer der Nachteile dieser einfachen Art einer Wickelvorrichtung ist, dass jeder Unterschied zwischen dem Vorschub des Schlittens und dem Fortschreiten der Wicklung auf dem Körper einen Unterschied zwischen der Linie des Drahtes und der optimalen rechteckigen Linie bewirkt, auf welcher der Draht normalerweise zu dem Körper geführt werden sollte. Diese Unterschiede verursachen starke Störungen während des Aufwickelns des Drahtes.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung mit geringeren Produktionskosten eines Transformators. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer stabilen Querverschiebung eines Drahtes während dem Aufwickeln eines Drahtes auf einen Spulenkörper. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ferner die stabile Ausführung einer Umkehr der Querverschiebung des Drahtes, ohne eine Feineinstellung der Position des Grenzschalters oder eine Feineinstellung der Verschiebungsgeschwindigkeit der Querlaufeinheit in Verbindung mit Änderungen des Durchmessers des Wickeldrahtes durchzuführen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale von Anspruch 1 oder 3 gelöst. Weitere wichtige und vorteilhafte Merkmale und Konstruktionen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 und 4 bis 15 offenbart.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird anhand der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen besser verständlich, die in der Folge unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen dargelegt sind, wobei:
1 eine schematische Ansicht ist, die ein Beispiel eines Spulenkörpers und Antriebsmechanismus nach dem Stand der Technik zeigt;
2A und 2B Draufsichten eines Spulenkörpers zur Erklärung von Problemen nach dem Stand der Technik sind;
3 ein Blockdiagramm ist, das die Grundkonstruktion einer Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ein Aufriss ist, der eine Ausführungsform einer Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 eine Draufsicht auf die in 4 dargestellte Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung ist;
6A bis 6C perspektivische Ansichten sind, die Beispiele des Spulenkörpers zeigen, der bei der Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
7 eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Auflaufwinkelsensors ist, der bei der Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
8A und 8B Draufsichten auf einen Spulenkörper sind, zur Erklärung des Betriebes der Querlaufeinheit, die bei der Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
9 ein Zeitdiagramm ist, das ein Beispiel eines Ausganges eines Spulenkörpersensors und des Ausganges eines inkrementierenden Drehcodierers ist, die bei der Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet werden; und
10 bis 17 Fließdiagramme sind, welche die Steuerschaltung der Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Für ein besseres Verständnis der bevorzugten Ausführungsformen werden zunächst die Probleme nach dem Stand der Technik unter Bezugnahme auf 1 und 2 erklärt.
In einer Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung nach dem Stand der Technik wird ein zylindrischer Spulenkörper auf einen ungeschnittenen Eisenkern mit im Wesentlichen kreisförmigem Querschnitt montiert, und die Spule (der Wickeldraht) wird durch Drehen des Spulenkörpers aufgewickelt.
1 zeigt ein Beispiel eines Spulenkörpers und eines Antriebsmechanismus nach dem Stand der Technik und 2A bzw. 2B zeigen einen Spulenkörper zur Erklärung von Problemen nach dem Stand der Technik. In 1, 2A und 2B bezeichnet das Bezugszeichen 201 einen Spulenkörper, 202 bezeichnet eine Antriebswelle und 206 bezeichnet einen Wickeldraht (eine Spule).
Wie in 1 dargestellt, sind in der Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung nach dem Stand der Technik Getriebeverzahnungen an dem äußeren Umfang des Spulenkörpers 201 ausgebildet, die in ein Getriebe der Antriebswelle 202 eingreifen, wodurch eine Synchronisierung eines Antriebsmotors und des Spulenkörpers 201 erreicht wird, um exakt die Anzahl von Windungen der Spule bis zu einem Bruchteil zu erhalten. Selbst wenn zum Beispiel die Wicklungsstartposition und die Wicklungsendposition ¼-Windung oder ½-Windung versetzt sind, kann die Anzahl von Windungen der Wicklung exakt bis zu den Bruchteilen von ¼ und ½ erhalten werden.
Wenn ferner in der Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung nach dem Stand der Technik der Wickeldraht (die Spule) 206 seitlich (quer) verschoben werden soll, wird das Ausmaß der Verschiebung abhängig vom Durchmesser des Wickeldrahtes 206 bestimmt. Es ist zu beachten, dass der Durchmesser des Wickeldrahtes 206 etwa ± 20% unterschiedlich oder verschoben sein kann. In der Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung nach dem Stand der Technik wird ein Versuchswickelvorgang zur Feineinstellung des Ausmaßes der Querverschiebung durchgeführt, so dass ein richtiger Auflaufwinkel erhalten wird, aber die Feineinstellung kann bei der Durchmesseränderung des Wickeldrahtes 206 nicht erhalten werden.
Konkret, wie in 2A dargestellt, wenn der Durchmesser des Wickeldrahtes 206 in einem Bereich 206a groß ist, wird der entsprechende Abschnitt AA des Wickeldrahtes (der Spule) 206 dick. Das heißt, wenn der Durchmesser des Wickeldrahtes 206 groß ist, wird die Breite der Spule an dem Abschnitt AA groß. Daher kann der folgende Wickelvorgang zum Aufwickeln des Drahtes 206 auf den Abschnitt AA nicht ordnungsgemäß oder korrekt ausgeführt werden, so dass der erzeugte Transformator ein minderwertigerer Transformator wird.
Andererseits, wie in 2B dargestellt, wenn der Durchmesser des Wickeldrahtes 206 in einem Bereich 206b klein ist, wird der entsprechende Abschnitt BB des Wickeldrahtes 206 auch dünn. Das heißt, wenn der Durchmesser des Wickeldrahtes 206 klein ist, wird die Breite der Spule an dem Abschnitt BB gering. Daher kann der folgende Wickelvorgang zum Aufwickeln des Drahtes 206 auf den Abschnitt BB nicht ordnungsgemäß oder korrekt ausgeführt werden, so dass der erzeugte Transformator ein minderwertigerer Transformator wird.
Ferner wird in der Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung nach dem Stand der Technik ein Umkehrvorgang der Querverschiebung durch Betätigen des Grenzschalters an der Querlaufeinheit ausgeführt, wenn die Spule (der Wickeldraht) 206 gegen den Flansch an einem seitlichen Ende des Spulenkörpers 201 zu liegen kommt. Dennoch sind in der Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung nach dem Stand der Technik die Getriebeverzahnungen am äußeren Umfang des Spulenkörpers 201 ausgebildet, und somit werden die Produktionskosten für den Spulenkörper 201 höher und somit steigen die Produktionskosten für den Transformator. Ferner ist der drehende Antrieb mit eingerücktem Getriebe für eine Hochgeschwindigkeitsdrehung des Spulenkörpers nicht geeignet und somit ist das eingerückte Getriebe für eine Massenproduktion nicht geeignet, wodurch wiederum die Produktionskosten des Transformators steigen.
Es ist zu beachten, dass, wenn, wie zuvor unter Bezugnahme auf 2A und 2B beschrieben wurde, das Ausmaß der Querverschiebung abhängig vom Durchmesser des Wickeldrahtes bestimmt wird, der tatsächliche Wickeldrahtdurchmesser nicht gleichmäßig ist, so dass Störungen bei der Querverschiebung auftreten. Dies kann durch eine Feineinstellung während der Versuchswicklung nicht ausgeglichen werden. Wenn ferner der Umkehrvorgang der Querverschiebung durch Betätigen des Grenzschalters an der Querlaufeinheit ausgeführt wird, wie zuvor beschrieben wurde, kann der Umkehrvorgang, selbst wenn das Ausmaß der Verschiebung der Querlaufeinheit (Querverschiebungsausmaß) auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit eingestellt wird, vor oder nach dem Erreichen der vorbestimmten Spulenbreite eintreten, da die Spulenbreite abhängig vom Durchmesser des Wickeldrahtes unterschiedlich ist. Um dies zu vermeiden, ist es notwendig, häufig eine Feineinstellung der Position des Grenzschalters oder der Verschiebungsgeschwindigkeit der Querlaufeinheit vorzunehmen.
In der Folge werden die bevorzugten Ausführungsformen einer Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erklärt.
3 ist ein Blockdiagramm, das die Grundkonstruktion einer Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In 3 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Spulenkörper, 6 bezeichnet einen Wickeldraht (eine Spule), und 7 bezeichnet einen Spulenkörpersensor. Ferner bezeichnet das Bezugszeichen 5 eine Antriebseinheit, 8 bezeichnet eine Querlaufeinheit, 20 bezeichnet einen drehenden Antriebsmechanismus, 19 bezeichnet eine Drehzahl-Zähleinheit und 5a bezeichnet einen Drehcodierer.
Wie in 3 dargestellt, treibt in der Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung zum Aufwickeln der Spule (des Wickeldrahtes) 6 auf den Spulenkörper 1 der drehende Antriebsmechanismus 20 drehend den Spulenkörper 1 durch Reibungskraft. Ferner ist die Erfassungseinheit für den Spulenkörper (der Spulenkörpersensor) 7 für den Spulenkörper 1 vorgesehen. Es ist zu beachten, dass die Drehzahl-Zähleinheit 19 die Anzahl von Umdrehungen C1 des Spulenkörpers 1 auf der Basis des Ausganges der Erfassungseinheit 7 zählt.
Ferner ist der Drehcodierer 5a zum Beispiel auf der Antriebswelle des drehenden Antriebsmechanismus 20 vorgesehen. Die Antriebseinheit 5 treibt den drehenden Antriebsmechanismus 20 zur Drehung in Übereinstimmung mit der Anzahl von Umdrehungen C1 auf der Drehzahl-Zähleinheit 19 und dem Ausgang C2 des Drehcodierers 5a. Es ist zu beachten, dass die Aufwickelquerlaufeinheit 8 den Auflaufwinkel des Drahtes (der Spule) 6 bei einem vorbestimmten Wert hält. Das heißt, die Aufwickelquerlaufeinheit 8 hält den Auflaufwinkel des Drahtes 6 bei einem vorbestimmten Wert, abhängig von dem Ausgang des Drehcodierers 5a, oder in der Alternative wird der Auflaufwinkel des Drahtes 6 abhängig von dem Ausgang eines Auflaufwinkelsensors bei einem vorbestimmten Wert gehalten, der den Auflaufwinkel des Drahtes 6 erfasst und später ausführlich beschrieben wird.
In der oben genannten Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung können aufgrund der Verwendung eines Reibungsantriebs die Getriebeverzahnungen nicht am äußeren Umfang des Spulenkörpers 1 ausgebildet werden, und nur die Erfassungseinheit (der Spulenkörpersensor) 7 ist für den Spulenkörper 1 vorgesehen. Daher ist für den Spulenkörper 1 keine hohe Genauigkeit erforderlich und somit können die Produktionskosten gesenkt werden. Da kein drehender Antrieb mit dem Eingriff eines Getriebes vorhanden ist, kann ferner ein Hochgeschwindigkeitsdrehbetrieb des Spulenkörpers 1 erhalten werden und eine Massenproduktion ausgeführt werden.
Selbst wenn eine Synchronisierung zwischen dem Spulenkörper 1 und der Antriebswelle verringert ist, kann ferner eine Erfassung der exakten Anzahl von Windungen der Spule (des Wickeldrahtes) 6 durch die Anzahl von Umdrehungen des Spulenkörpers 1 und den Ausgang des Drehcodierers 5a vorgenommen werden. Mit dem Ausgang des Drehcodierers 5a oder dem Ausgang des Auflaufwinkelsensors kann ferner der Auflaufwinkel stabil aufrechterhalten werden.
4 zeigt eine Ausführungsform einer Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und 5 zeigt eine Draufsicht auf die Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung von 4.
In 4 und 5 ist ein Spulenkörper 1 zwischen zwei Paaren von Spulenkörper-Antriebsgummiwalzen 2a, 2b; 2c, 2d und 2'a, 2'b; 2'c, 2'd montiert, die auf einem Paar von Hauptwellen 2 und 2' einander in richtigen Abständen gegenüberliegen. Ferner wird der Spulenkörper 1 von einem Paar von Spulenkörper-Haltewalzen 3 von oben niedergepresst Es ist zu beachten, dass die Bewegung der Spulenkörper-Haltewalzen 3 in eine Aufwärts- und Abwärtsrichtung durch einen pneumatischen Zylinder 4 ausgeführt werden kann. Das heißt, wenn die Spulenkörper-Haltewalzen 3 gesenkt werden, wird eine geeignete Reibungskraft zwischen dem Spulenkörper 1 und den Spulenkörper-Antriebsgummiwalzen 2a bis 2d und 2'a bis 2'd durch den Druck des pneumatischen Zylinders 4 erzeugt.
Die Hauptwellen 2 und 2' werden von einem Hauptwellen-Antriebsspindelmotor 5 angetrieben, der einen inkrementierenden Drehcodierer 5a enthält, und der Spulenkörper 1 wird zur Drehung und zum Aufwickeln des Wickeldrahtes angetrieben.
Es ist zu beachten, dass eine Querlaufeinheit 8, die eine Drehmomentsteuervorrichtung (nicht dargestellt) enthält, die eine geeignete Spannung für die Spule bereitstellt, für die Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung bereitgestellt ist.
6A bis 6C zeigen Beispiele des Spulenkörpers, der in der Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Wie in 6A und 6B dargestellt, ist ein Spulenkörpersensor 7 für den Spulenkörper 1 vorgesehen, um einen Drehzyklus des Spulenkörpers 1 zu erfassen. Es ist zu beachten, dass der Spulenkörper 1 zwei Flansche umfasst und diese Flansche (oder der Spulenkörper 1) aus dielektrischem Material, wie Kunststoff, bestehen.
Konkret, wie in 6A dargestellt, umfasst der Spulenkörpersensor 7 eine optische Markierung 7a, die an einem der Flansche des Spulenkörpers 1 vorgesehen ist, und einen optischen Sensor 7b. Es ist zu beachten, dass der optische Sensor 7b an der Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung befestigt ist und zum Erfassen der optischen Markierung 7a bei jedem Drehzyklus des Spulenkörpers 1 verwendet wird. In diesem Fall zum Beispiel ist die optische Markierung 7a durch eine schwarze Markierung gebildet und die Flansche sind durch eine weißen (oder hellen) Spulenkörper gebildet, so dass der optische Sensor 7b die optische Markierung 7a durch die Stärke des Reflexionslichtes zwischen der optischen Markierung 7a (geringe Reflexionslichtstärke) und einem anderen Bereich (große Reflexionslichtstärke) des Flansches, wo die optische Markierung 7a nicht vorgesehen ist, erfassen kann. Es ist zu beachten, dass die optische Markierung 7a durch eine weiße Markierung gebildet werden kann und die Flansche durch einen schwarzen (oder dunklen) Spulenkörper gebildet werden können.
Ferner kann die optische Markierung 7a auch durch eine bestimmte Farbmarkierung, zum Beispiel eine rote oder blaue Farbmarkierung, gebildet werden. In diesem Fall ist ein anderer Bereich des Flansches, wo die optische Markierung 7a nicht vorgesehen ist, in einer anderen Farbe gebildet, zum Beispiel in grüner oder gelber Farbe. Ferner kann der optische Sensor 7b den Unterschied zwischen den Farben zwischen der Farbmarkierung 7a (zum Beispiel einem roten Abschnitt) und einem anderen Bereich des Flansches (zum Beispiel einem grünen Bereich) erfassen. Daher kann der optische Sensor 7b die optische Markierung 7a bei jedem Drehzyklus des Spulenkörpers 1 erfassen.
Andererseits, wie in 6B dargestellt ist, umfasst der Spulenkörpersensor 7 eine Metallmarkierung 7'a, die an einem der Flansche des Spulenkörpers 1 vorgesehen ist, und einen Metallsensor 7'b. Es ist zu beachten, dass der Metallsensor 7'b an der Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung befestigt ist und zum Erfassen der Metallmarkierung 7'a bei jedem Drehzyklus des Spulenkörpers 1 verwendet wird. Es ist zu beachten, dass die Metallmarkierung 7'a durch einen Metallfilm gebildet wird, der an dem Flansch des Spulenkörpers 1 haftet, oder ein Metallstück, das in den Flansch des Spulenkörpers 1 eingesetzt wird. Ferner ist der Metallsensor 7'b zum Beispiel ein Magnetsensor, der ein Erfassen der Metallmarkierung ermöglicht. In diesem Fall ist die Empfindlichkeit des Metallsensors 7'b auf einen geringen Wert eingestellt oder der feststehende Abschnitt des Metallsensors 7'b ist mit einem gewissen Abstand zu dem Spulenkörper 1 angeordnet, um ein irrtümliches Erfassen des Wickeldrahtes (Metalldrahtes) 6 zu verhindern, der auf den Spulenkörper 1 gewickelt wird. Daher kann der Metallsensor 7'b die Metallmarkierung 7'a bei jedem Drehzyklus des Spulenkörpers 1 erfassen.
Ferner, wie in 6C dargestellt, sind vier optische Markierungen 7a mehrheitlich auf dem Flansch des Spulenkörpers 1 vorgesehen. Das heißt, die optische Markierung 7a, die auf dem Flansch (unter Bezugnahme auf 6A) vorgesehen ist, ist nicht auf eine beschränkt, sondern es können mehrere optische Markierungen 7a auf dem Flansch vorgesehen sein. In diesem Fall erfasst der optische Sensor 7b vier optische Markierungen 7a pro Zyklus des Spulenkörpers 1. Ebenso ist die Metallmarkierung 7'a, die auf dem Flansch (unter Bezugnahme auf 6B) vorgesehen ist, nicht auf eine beschränkt, sondern es können auch mehrere Metallmarkierungen 7'a auf dem Flansch vorgesehen sein.
Wie zuvor beschrieben, kann wenigstens eine optische Markierung 7a oder wenigstens eine Metallmarkierung 7'a auf dem Flansch des Spulenkörpers 1 vorgesehen sein. In diesem Fall wird eine Mehrzahl, entsprechend den optischen Markierungen 7a oder den Metallmarkierungen 7'a, bei jedem Drehzyklus des Spulenkörpers 1 erfasst. Ferner, wie in 6A bis 6C dargestellt ist, ist die optische Markierung 7a als rechteckige Form gebildet, und die Metallmarkierung 7'a ist als runde Form gebildet, aber die Formen der Markierungen 7a und 7'a sind nicht auf rechteckige und runde Formen beschränkt und können in verschiedenen Formen ausgeführt werden.
7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Auflaufwinkelsensors, der in der Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Wie in 4, 5 und 7 dargestellt, enthält die Querlaufeinheit 8 ein Spannrad 81 (das in 4 dargestellt ist), das von einer Drehmomentsteuervorrichtung gesteuert wird, eine Referenzwalze 82 und einen Auflaufwinkelsensor 83 zum Erfassen des Auflaufwinkels des Wickeldrahtes 6. Wie in 5 dargestellt, werden die Referenzwalze 82 und der Auflaufwinkelsensor 83 von einer Kugelumlaufspindel 11 mit einem Querantriebsmotor (Schrittmotor) 9 angetrieben. Daher kann eine Deckungswicklung beim Aufwickeln des Wickeldrahtes für jede Lage ausgeführt werden.
Wie in 7 dargestellt, ist eine Blattfeder 84 auf der Welle des Auflaufwinkelsensors 83 vorgesehen, und ein Wickeldrahtführungsplättchen 85 mit einer V-förmigen Nut ist am Ende vorgesehen. Der Wickeldraht 6 erstreckt sich durch die V-förmige Nut der Referenzwalze 82 und weiter durch die V-förmige Nut des Führungsplättchens 85 und dann wird der Wickeldraht 6 zu dem Spulenkörper 1 geleitet.
8A und 8B zeigen Draufsichten auf einen Spulenkörper zur Erklärung des Betriebs der Querlaufeinheit, die bei der Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Es ist zu beachten, dass, wenn die Vorschubgeschwindigkeit der Querlaufeinheit 8 und die Aufwickelgeschwindigkeit des Wickeldrahtes 6 auf den Spulenkörper 1 miteinander nicht übereinstimmen, der Wickeldraht 6, wie in 8A und 8B dargestellt, in Bezug auf die Linie L, die durch die Mitte der Referenzwalze 82 und die axiale Mitte des Auflaufwinkelsensors 83 gebildet wird, in einem Winkel +θ (8A) oder –θ (8B) ausgerichtet wird. Zu diesem Zeitpunkt hat der Auflaufwinkelsensor 83 vorzugsweise eine geringe Reibungsbeständigkeit gegenüber der Drehung und einen großen Ausgang. Es ist auch wünschenswert, dass er klein und kostengünstig ist. zum Beispiel kann der Auflaufwinkelsensor, der ein magnetisches Widerstandselement des nicht linearen Typs verwendet, benutzt werden.
In der Folge werden Prozesse einer Steuerschaltung (eines Microcomputers) 10 von 4 erklärt.
Wie in 4 dargestellt, enthält die Steuerschaltung 10 eine A/D-Wandler 101, einen Eingangsport 102, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 103, einen ROM 104, einen RAM 105, einen Sicherungs-RAM (b-RAM) 106, einen Ausgangsport 107 und einen Taktgenerator 108.
Der A/D-Wandler 101 empfängt den Ausgang des Auflaufwinkelsensors 83. Der Ausgang des Zählers 109 ist der Eingang zum Eingangsport 102. Der Zähler 109 ist zum Zählen des Impulses des inkrementierenden Drehcodierers 5a bestimmt und wird durch den Ausgang des Spulenkörpersensors 7 gelöscht, das heißt, jeden Drehzyklus des Spulenkörpers 1. Ferner wird der Zähler 109 auch durch die CPU 103 gelöscht, wie später beschrieben wird.
Der Eingangsport 102 empfängt den Ausgang des Spulenkörpersensors 7 und Signale von verschiedenen Schaltern auf einem Steuerpult, wie von einem Grundschalter 12, einem Pressschalter 13, einem Startschalter 14, einem Stoppschalter 15, einem Rechtsverschiebungsschalter (Rechtsschalter) 16, einem Linksverschiebungsschalter (Linksschalter) 17 und dergleichen.
Der ROM 104 speichert die später beschriebenen Programme, Konstanten und dergleichen im Voraus und der RAM 105 speichert auch vorübergehend Daten. Ferner werden im Sicherungs-RAM 106, der direkt an eine Batterie (nicht dargestellt) angeschlossen ist, wieder einschreibbare Daten flüchtig gespeichert. Zum Beispiel werden im Sicherungs-RAM 106 Daten wie die Codenummern der entsprechenden verwendeten Spulenkörper, die Anzahl von Spulen, die Anzahl von Windungen, die auf jede Spule gewickelt werden, der Wickeldrahtdurchmesser (in diesem Fall der nominale Drahtdurchmesser), die Wickelstartposition, die Wickelendposition, die Langsamstart-Wicklungszahl zum Umwickeln, wobei diese Wickelung bei geringer Geschwindigkeit ausgeführt wird, das Verhältnis relativ zu der Maximalgeschwindigkeit für eine Wicklung bei geringer Geschwindigkeit an beiden Enden des Spulenkörpers (%), die Umkehrwinkeländerung (θ_min) an beiden Enden des Spulenkörpers, der Halteauflaufwinkel (θ_R), das Ausmaß der Verlangsamung beim Anhalten, Empfehlungen und so weiter gespeichert. Das heißt, beim Wickelvorgang kann durch Zugriff auf die Codenummer der elektrische Zustand für die entsprechende Wicklung eingestellt werden.
Wie in 4 dargestellt, sind ein D/A-Wandler 110, der die Drehzahl der Hauptwellenspindelmotors 5 reguliert, und eine Treiberschaltung 111 für den Hauptwellenspindelmotor 5 an den Ausgangsport 107 angeschlossen. Die Treiberschaltung 111 enthält einen Komparator für den Vergleich des Ausganges des D/A-Wandlers 110 mit einer Spannung, die durch einen veränderbaren Widerstand 18 bestimmt wird, der eine Maximaldrehzahl festlegt. Wenn der Ausgang des D/A-Wandlers 110 kleiner als die Maximaldrehzahl ist, wird der Hauptwellenspindelmotor 5 bei einer Drehzahl angetrieben, die dem Ausgang des D/A-Wandlers 110 entspricht. Wenn andererseits der Ausgang des D/A-Wandlers 110 größer als die Maximaldrehzahl ist, wird der Hauptwellenspindelmotor 5 bei einer Drehzahl des Maximaldrehzahlwertes angetrieben.
Ferner ist der Ausgangsport 107 auch an einen Ratengenerator 112, der einen Impuls für eine bestimmte Anzahl von Impulsen des inkrementierenden Drehcodierers 5a erzeugt, und eine Treiberschaltung 113 angeschlossen. Die bestimmte Anzahl von Impulsen wird vorbereitend im Ratengenerator 112 durch die CPU 103 eingestellt. Die Treiberschaltung 113 treibt den Schrittmotor 9 in die linke Richtung oder in die rechte Richtung an, abhängig von der Anzahl von Impulsen von dem Ratengenerator 112 als Antwort auf das Drehrichtungsbefehlssignal vom Ausgangsport 107. Der Ratengenerator 112 kann durch Software betrieben werden.
Es ist zu beachten, dass die Unterbrechung der CPU 103 zu einem Zeitpunkt nach der A/D-Umwandlung des A/D-Wandlers 101 bei Empfang des Ausganges des Spulenkörpersensors 7, in einem vorbestimmten Zeitintervall der Taktgeneratorschaltung 107, z. B. beim Empfang eines Impulssignals alle 4 ms stattfindet. Zum Beispiel erzeugt der Spulenkörpersensor 7 einen Impuls für jeden Drehzyklus des Spulenkörpers 1.
In der Folge wird der Betrieb der Steuerschaltung von 4 beschrieben. Es ist zu beachten, dass vor Beginn (EIN-Schalten) des Betriebs der Steuerschaltung 10 eine Vorbereitung zum Einstellen der mechanischen Bedingungen, wie der Breiten der Spulenkörper-Antriebsgummiwalzen, entsprechend der Dimension des Spulenkörpers, Einstellen des Drucks für die Spulenkörper-Haltewalze 3, Einstellen eines Winkels einer Kernaufnahme, Einstellen des Wickeldrahtes, Einstellen des Drehmoments der Drehmomentsteuervorrichtung, Einstellen des veränderbaren Widerstands für die Maximaldrehzahl der Hauptwelle 2, 2' durchgeführt wird.
10 (10- 1 und 10- 2) zeigen ein Hauptprogramm, das als Reaktion auf das EIN-Schalten eines Leistungsschalters (nicht dargestellt) ausgeführt wird. Das Hauptprogramm ist eine Ruheschleife, enthaltend einen Anlaufprogrammschritt 801 und die Schritte 802 bis 811 für die Reaktion auf verschiedene Schalter 12 bis 15.
Im Anlaufprogrammschritt 801 wird die Codenummer des zu verwendenden Körpers über eine Tastatur (nicht dargestellt) eingegeben. Ausgehend von der eingegebenen Codenummer werden die Daten, die für den oben genannten elektrischen Zustand repräsentativ sind, wie die Nummer der Spule, die Anzahl von Windungen, die auf jede Spule gewickelt werden, der Wickeldrahtdurchmesser (in diesem Fall der nominale Drahtdurchmesser), die Wickelstartposition, die Wickelendposition, die Langsamstart-Wicklungszahl zum Umwickeln, wobei diese Wickelung bei geringer Geschwindigkeit ausgeführt wird, das Verhältnis relativ zu der Maximalgeschwindigkeit für eine Wicklung bei geringer Geschwindigkeit an beiden Enden des Spulenkörpers (%), die Umkehrwinkeländerung (θ_min) an beiden Enden des Spulenkörpers, der Halteauflaufwinkel (θ_R), das Ausmaß der Verlangsamung beim Anhalten und so weiter zum RAM 105 übertragen. Auch Initialisieren (Löschen) des Zählers C1 des RAM und so weiter. Ferner wird die Anzahl n von Impulsen des inkrementierenden Drehcodierers 5a pro Impuls des Schrittmotors 9 im Voraus berechnet.
In Schritt 802 wird eine Beurteilung gemacht, ob der Grundschalter 12 eingeschaltet (EIN) ist oder nicht. Nur wenn der Grundschalter 12 eingeschaltet ist, fährt der Prozess mit Schritt 803 fort, um die Querlaufeinheit 8 mit Hilfe des Schrittmotors 9 in die Wickelstartposition zu bewegen. Wenn der Grundschalter 12 ausgeschaltet ist (AUS), wie in Schritt 802 festgestellt wird, fährt der Prozess direkt mit Schritt 804 fort. Es sollte festgehalten werden, dass in der AUS-Position des Grundschalters 12 das Ende des Wickeldrahtes (elektrischen Drahtes) 6 mit dem Spulenkörper in Eingriff steht. Wenn sich andererseits die Querlaufeinheit 8 in einer ungeeigneten Position befindet, wird der Rechtsquerverschiebungsschalter (Rechtsschalter) 16 oder der Linksquerverschiebungsschalter (Linksschalter) 17 eingeschaltet, um die Position der Querlaufeinheit 8 durch ein Programm einzustellen (das nicht dargestellt ist).
In Schritt 804 wird eine Prüfung durchgeführt um festzustellen, ob der Pressschalter 13 eingeschaltet (EIN) ist oder nicht. Nur wenn der Pressschalter 13 eingeschaltet ist, fährt der Prozess mit einem Schritt 805 fort um festzustellen, ob die Spulenkörper-Haltewalze 3 auf den Spulenkörper 1 mit einem vorbestimmten Druck niedergedrückt ist. Das heißt, der Pressschalter 13 wird dazu verwendet, die Spulenkörper-Haltewalze 3 auf den Spulenkörper 1 (Einstellen) zu pressen, und diese von dem Spulenkörper 1 zu lösen (Freigeben). Daher wird als Reaktion auf das erste Schalten des Pressschalters 13 auf EIN die Spulenkörper-Haltewalze 3 auf den Spulenkörper 1 niedergedrückt und als Reaktion auf das zweite Schalten des Pressschalters 13 auf EIN die Spulenkörper-Haltewalze 3 von dem Spulenkörper 1 gelöst. Wenn daher in Schritt 805 festgestellt wird, dass die Spulenkörper-Haltewalze 3 nicht auf den Spulenkörper 1 niedergedrückt ist, fährt der Prozess mit Schritt 806 fort, um die Spulenkörper-Haltewalze 3 zu dem Spulenkörper 1 hin anzutreiben und diesen niederzudrücken. Wenn im Gegensatz dazu festgestellt wird, dass die Spulenkörper-Haltewalze 3 auf den Spulenkörper 1 niedergedrückt ist, fährt der Prozess mit Schritt 807 fort, um die Spulenkörper-Haltewalze 3 von dem Spulenkörper 1 weg zu dessen Freigabe anzutreiben. Wenn der Pressschalter 13 bei der Prüfung in Schritt 804 auf AUS ist, fährt der Prozess direkt mit Schritt 808 fort.
In Schritt 808 wird bestimmt, ob der Startschalter 14 eingeschaltet (EIN) ist oder nicht. Nur wenn der Startschalter 14 auf EIN ist, fährt der Prozess mit Schritt 809 fort, um ein Hauptwellenmotor-EIN-Flag FX zu setzen, das den Hauptwellenspindelmotor 5 einschaltet (EIN) (FX = 1). Andererseits wird in Schritt 810 bestimmt, ob der Stoppschalter 15 eingeschaltet (EIN) ist oder nicht. Nur wenn der Stoppschalter 15 auf EIN ist, fährt der Prozess mit Schritt 811 fort, um das Hauptwellenmotor-EIN-Flag FX zurück zu setzen, um den Hauptwellenspindelmotor 5 auszuschalten (AUS) (FX = 0). Anschließend kehrt der Prozess zu Schritt 802 zurück. Es ist zu beachten, dass der Hauptwellenspindelmotor 5 entsprechend dem Flag FX durch das Programm gesteuert wird, wie später beschrieben wird.
11 zeigt das Programm zum Steuern des Hauptwellenantriebsspindelmotors 5, das in vorbestimmten Zeitintervallen ausgeführt wird, z. B. alle vier Millisekunden (4 ms). In einem Schritt 901 wird bestimmt, ob das Hauptwellenmotor-EIN-Flag FX "1" (Hauptwellen-EIN-Steuerung) oder "0" (Hauptwellen-AUS-Steuerung) ist. Wenn FX = "1", wird die EIN-Steuerung für den Hauptwellenantriebsspindelmotor 5 durch die Schritte 902 bis 906 ausgeführt, und wenn FX = "0", wird die AUS- Steuerung für den Hauptwellenantriebsspindelmotor 5 durch die Schritte 907 bis 909 ausgeführt.
Es ist zu beachten, dass in Schritt 902 auf der Basis des Wicklungszahlzählers C1 des Spulenkörpers, berechnet vom Programm, wie später beschrieben wird, bestimmt wird, ob sich die Wickelstartposition in einem Langsamtstartbereich (C1 < C (Langsamstartwicklungszahl)) für die anfängliche Aufwickelstufe befindet oder nicht. In Schritt 903 wird bestimmt, ob der Wert des Wicklungszahlzählers C1 beide Endbereiche des Spulenkörpers 1 darstellt. Wenn C1 < C (Langsamstartwicklung), wird eine Langsamstartgeschwindigkeit SP1 für die Treiberschaltung 111 durch den D/A-Wandler 110 als Geschwindigkeit SP des Hauptwellenantriebsspindelmotors 5 in Schritt 904 bereitgestellt.
Wenn andererseits der Wert des Wicklungszahlzählers C1 beide Endbereiche des Spulenkörpers 1 darstellt, wird eine langsamere Geschwindigkeit SP2, die ein bestimmtes Verhältnis (%) zu der Maximalgeschwindigkeit SPMAX ist, für die Treiberschaltung 111 durch den D/A-Wandler 110 als Geschwindigkeit SP des Hauptwellenantriebsspindelmotors 5 in Schritt 905 bereitgestellt. Wenn der Wert des Wicklungszahlzählers C1 weder der Langsamstartbereich noch beide Endbereiche des Spulenkörpers 1 ist, wird die Maximalgeschwindigkeit SPMAX für die Treiberschaltung 111 durch den D/A-Wandler 110 als Geschwindigkeit SP des Hauptwellenantriebsspindelmotors 5 in Schritt 906 bereitgestellt. Es ist zu beachten, dass in diesem Fall, da die Maximalgeschwindigkeit durch den veränderbaren Widerstand 18 definiert ist, der Befehl, den die CPU 103 zu dem D/A-Wandler 110 leitet, einen ausreichend größeren Wert als die SPMAX in der Praxis in Schritt 906 aufweist.
Ferner wird in Schritt 907 bestimmt, ob die Anzahl von Wicklungen die vorbestimmte Anzahl beim Drehen der Hauptwelle erreicht, und das EIN-Flag FX zum Einschalten wird auf "0" zurückgesetzt. Bis die Anzahl von Wicklungen die vorbestimmte Anzahl erreicht, wird die Geschwindigkeit SP des Hauptwellenantriebsspindelmotors 5 bei der langsamen Geschwindigkeit SP2 in Schritt 908 eingestellt. Wenn die vorbestimmte Anzahl an Windungen erreicht ist, wird die Geschwindigkeit SP des Hauptwellenantriebsspindelmotors 5 in Schritt 909 auf 0 gesetzt, um den Motor anzuhalten. Das heißt, wenn das Hauptwellenmotor-EIN-Flag FX von "1" auf "0" geschaltet wird, erfolgt ein Anhalten des Hauptwellenantriebsspindelmotors 5 für ein moderates Stoppen desselben. Dann wird in Schritt 910 dieses Programm beendet.
9 zeigt ein Beispiel eines Ausganges eines Spulenkörpersensors und des Ausganges eines inkrementierenden Drehcodierers, der bei der Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Wie in 9 eindeutig erkennbar ist, wird das Verhältnis zwischen der Anzahl der Ausgangsimpulse des Spulenkörpersensors 7 und jener des Drehcodierers 5a bei einem bestimmten konstanten Wert gehalten, wenn der Spulenkörpersensor 7 und der Drehcodierer 5a exakt betrieben werden.
12 zeigt ein Unterbrechungsprogramm, das bei jedem Auftreten eines Ausganges des Spulenkörpersensors 7 ausgeführt wird, das heißt, bei jedem Drehzyklus des Spulenkörpers 1. In Schritt 1001 und 1002 wird die maximale Ausgangszahl C2MAX des inkrementierenden Drehcodierers 5a eingestellt. Das heißt, in Schritt 1001 wird bestimmt, ob der Wert C2MAX bereits eingestellt ist oder nicht. Nur wenn der Wert C2MAX nicht eingestellt ist, wird der Wert C2 des Zählers 109 als der Wert C2MAX in Schritt 1002 eingestellt. In Schritt 1003 wird bestimmt, ob der Wert C2 des Zählers 109 in Schritt 1003 größer als ein Wert C2MAX – α ist, der kleiner als der oben genannte Wert C2MAX ist. Wenn C2 < C2MAX – α, wird angenommen, dass eine Vibration in Spulenkörpersensor 7 aufgetreten ist. Dann springt der Prozess zu Schritt 1009. Es ist möglich, beim Auftreten einer Vibration einen Alarm zu erzeugen.
In Schritt 1004, der mit der Beendigung eines Drehzyklus des Spulenkörpers 1 in Zusammenhang steht, wird der Wert C2 des Zählers 109 gelöscht. In Schritt 1005 wird der Zähler C1 um +1 erhöht. In Schritt 1066 wird bestimmt, ob der Wert C1 in Schritt 1006 eine Körperstopp-Windungszahl C1MAX des Spulenkörpers 1 erreicht. Wenn C1 > C1MAX wird das Hauptwellenmotor-EIN-Flag FX in Schritt 1007 zurückgesetzt (FX = 0) und der Zähler C1 wird in Schritt 1008 gelöscht. Es sollte festgehalten werden, dass, wenn das Hauptwellenmotor-EIN-Flag FX zurückgesetzt wird, der Hauptwellenantriebsspindelmotor 5 durch die Schritte 901, 907, 908 und 909 von 11 moderat gestoppt wird. Dann wird das Programm in Schritt 1009 beendet.
13 zeigt ein Programm zur Verarbeitung des Ausganges des Codierers, das heißt, des Wertes C2 des Zählers 109. Das dargestellte Programm wird bei jedem vorbestimmten Zeitpunkt, z. B. alle vier Millisekunden (4 ms) ausgeführt. In Schritt 1101 wird der Wert C2 des Zählers gelesen. In Schritt 1102 wird die Verschiebung der Querlaufeinheit 8 abhängig von dem Wert C2 gesteuert.
Eine nähere Beschreibung des Schrittes 1102 folgt später. Es ist zu beachten, dass die Schritte 1103 und 1105 zum Ausgleichen vorgesehen sind, wenn der Ausgang des Spulenkörpersensors 7 aufgrund eines Versagens nicht erzeugt wird. Das heißt, wenn der Wert C2 des Zählers 109 in Schritt 1103 größer als ein Wert C2MAX + β ist, der größer als die eingestellte Ausgangszahl C2MAX des Spulenkörpers 1 ist, wird angenommen, dass ein Versagen beim Ausgang des Spulenkörpersensors 7 vorliegt. Dann wird in Schritt 1104 der Wicklungszähler C1 um +1 erhöht und in Schritt 1105 wird der Wert C2 des Zählers 109 gelöscht. Es ist zu beachten, dass es in diesem Fall möglich ist, einen Alarm zu erzeugen. Dann wird das Programm in Schritt 1106 beendet.
14 zeigt ein ausführliches Programm des Querverschiebungssteuerschrittes 1102 von 13. Das heißt, in Schritt 1201 wird der Inkrementwert ΔC2 der Ausgangszahl C2 des Codierers berechnet durch: ΔC2 ← C2 – C2₀; wobei C2₀ der unmittelbar vorangehende Wert von Wert C2 ist. In Schritt 1202 wird bestimmt, ob der Inkrementwert ΔC2 größer als die Impulszahl n ist, die zuvor in dem Anlaufprogrammschritt 801 von 10 ( 10- 1) berechnet wurde. Nur wenn ΔC2 > n wird ein Impuls von dem Schrittmotor 9 in Schritt 1203 ausgegeben. Dann wird in Schritt 1204 der Inkrementwert ΔC2 für den nächsten Ausführungszyklus gelöscht.
Ferner wird in Schritt 1205 als Vorbereitung der nächsten Ausführung der Wert C2 des Zählers 109 als der vorangehenden Zykluswert C2₀ eingestellt. In Schritt 1206 wird bestimmt, ob die Querlaufeinheit 8 umgekehrt werden soll, das heißt, ob die Antriebsrichtung des Schrittmotors 9 umgekehrt werden soll oder nicht, indem geprüft wird, ob der Wert C1 des Wicklungszählers 19 den Umkehrwert erreicht oder nicht. Nur wenn die Beurteilung getroffen wird, dass die Querlaufeinheit umzukehren ist, fährt der Prozess mit Schritt 1207 zur Umkehr der Drehrichtung des Schrittmotors 5a fort. Dann wird das Programm in Schritt 1208 beendet.
In der Folge werden modifizierte Ausführungsformen von 12 bis 14 unter Bezugnahme auf 15 bis 17 erklärt. 15 bis 17 zeigen den Zustand, in dem die Wickelstartposition und die Wickelendposition auf dem Spulenkörper 1 verschieden sind, das heißt, ein Unterschied zwischen der Wickelstartposition und der Wickelendposition besteht. In diesem Fall ist die AUS-Steuerung des Hauptwellenantriebsspindelmotors 5 durch den Wert C1MAX des Wicklungszahlzählers 19 und den Wert C2s des Zählers 109 definiert. Daher sind in dem Programm von 15 die Schritte 1006 bis 1008 von 12 nicht vorgesehen und stattdessen sind die Schritte 1401 bis 1404 von 16 vorgesehen. Ebenso unterscheidet sich der Querverschiebungssteuerschritt 1102' vom Querverschiebungssteuerschritt 1102 von 13 und daher sind die Programme von 14 und 17 unterschiedlich.
In Schritt 1401 wird eine Prüfung durchgeführt um festzustellen, ob der Wicklungszahlzähler 19 den vorbestimmten Wert C1MAX erreicht. In Schritt 1402 wird eine Prüfung durchgeführt, ob die Ausgangszahl C2 des Codieres den vorbestimmten Wert C2s erreicht. Nur wenn C1 > C1MAX und C2 > C2s, wird das Hauptwellenmotor-EIN-Flag FX zurückgesetzt (FX = "0"), um das AUS-Steuerprogramm von 11 für den Hauptwellenantriebsspindelmotor 5 auszuführen.
17 zeigt das Fließdiagramm, das einen ausführlichen Prozess des Querverschiebungssteuerzustandes 1102' von 16 zeigt. Die Querverschiebungssteuerung wird unter Verwendung des Programms von 17 anstelle des Programms von 14 ausgeführt.
In Schritt 1510 von 17 wird der Auflaufwinkel θ des Auflaufwinkelsensors 83 vom A/D-Wandler ausgelesen. Dann wird in Schritt 1502 die Änderungsgröße Δθ des Auflaufwinkels θ berechnet durch: Δθ ← θ – θ_l–1; wobei θ_l–1 der unmittelbar vorangehende Wert des Auflaufwinkels θ ist.
In Schritt 1503 wird bestimmt, ob der Absolutwert |θ| der Änderungsgröße Δθ des Auflaufwinkels θ größer als eine Umkehrwinkeländerungsgröße θ_m _in ist. Das heißt, es wird eine Beurteilung für die abrupte Änderung des Auflaufwinkels θ ausgeführt. Dadurch kann bestimmt werden, ob der Wickeldraht 6 mit einem der Flansche des Spulenkörpers 1 in Kontakt gelangt. Nur wenn die abrupte Änderung des Auflaufwinkels θ erfasst wird, fährt der Prozess mit Schritt 1504 fort, um eine Umkehr der Drehrichtung des Schrittmotors 9 herbeizuführen, und entsprechend die Querlaufeinheit 8 umzukehren.
In Schritt 1506 und 1507 wird der Dauerbetrieb des Schrittmotors 9 ausgeführt. Das heißt, in Schritt 1506 wird bestimmt, ob der Absolutwert |θ| des Auflaufwinkels θ größer als ein Halteauflaufwinkel θ_R ist. Nur wenn |θ| > θ_R wird ein Impuls an den Schrittmotor 9 ausgegeben. Daher wird der Auflaufwinkel θ annähernd gleich θ_R. In Schritt 1508 wird das dargestellte Programm beendet.
Die Schritte 1506 und 1507 können eine Umkehr der Querverschiebung in einem verhältnismäßig stabileren Zustand ausführen als die Schritte 1206 und 1207 von 14, da die Umkehr der Querverschiebung in den Schritten 1206 und 1207 vom Durchmesser des Wickeldrahtes abhängt. Es ist zu beachten, dass, obwohl die Querverschiebung in Schritt 1503 von 17 als Reaktion auf eine abrupte Änderung des Auflaufwinkels θ erfolgt, es möglich ist, eine Bedingung hinzuzufügen um festzustellen, ob die Wicklungszahl einen Wert erreicht, der geringfügig kleiner als der Wicklungszählerwert C1 bei der Umkehr ist.
In den zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird der inkrementierende Drehcodierer verwendet, es ist aber möglich einen absoluten Drehcodierer zu verwenden. In diesem Fall wird der Zähler 109 von 4 unnötig und der Ausgang an sich des Drehcodierers stellt den Wert C2 (nur für einen spezifischen Code) dar.
Wie zuvor beschrieben können gemäß der vorliegenden Erfindung die Produktionskosten des Spulenkörpers durch Verwendung des reibschlüssigen Drehmechanismus gesenkt werden. Es wird ebenfalls möglich, einen Spulenkörperwickelvorgang bei hoher Geschwindigkeit auszuführen, um zu einer Massenproduktion beizutragen. Daher können die Produktionskosten für den Transformator gesenkt werden. Ferner kann die Querverschiebung stabil ausgeführt werden und es ist eine stabile Umkehr einer Querverschiebung möglich.
Es können viele verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung konstruiert werden, ohne vom Wesen und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und es sollte offensichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die spezifischen Ausführungsformen beschränkt ist, die in dieser Beschreibung dargelegt sind, außer wie in den beiliegenden Ansprüchen definiert.

Claims

Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung zum Aufwickeln eines Wickeldrahtes (6) auf einen Spulenkörper (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung umfasst: einen drehenden Antriebsmechanismus (2a bis 2d, 2'a bis 2'd, 3) zum drehenden Antreiben des Spulenkörpers (1) durch Reibungskraft zwischen dem Spulenkörper (1) und dem drehenden Antriebsmechanismus (2c, 2'c; 2d, 2'd), ein Erfassungsmittel (7), das auf dem Spulenkörper (1) bereitgestellt ist, ein Drehzahlzählmittel (19) zum Zählen der Anzahl von Umdrehungen (C1) des Spulenkörpers (1) auf der Basis des Ausganges des Erfassungsmittels (7), ein Wicklungsquerlaufmittel (8, 9, 11) zum Aufrechterhalten eines Auflaufwinkels des Wickeldrahtes (6) bei einem vorbestimmten Wert als Reaktion auf die Anzahl von Umdrehungen (C1) bei dem Drehzahlzählmittel (19), wobei das Wicklungsquerlaufmittel umfasst: einen Auflaufwinkelsensor (83) zum Erfassen des Auflaufwinkels des Wickeldrahtes (6), und ein Wicklungsquerverschiebungsmittel (9, 11) zum Aufrechterhalten des erfassten Auflaufwinkels bei einem vorbestimmten Wert.
Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung nach Anspruch 1, umfassend einen Drehcodierer (5a), der auf einer Antriebswelle des drehenden Antriebsmechanismus bereitgestellt ist, und ein Antriebsmittel (5) zum drehenden Antreiben des drehenden Antriebsmechanismus (2a bis 2d, 2'a bis 2'd) als Reaktion auf die Anzahl von Umdrehungen (C1) bei dem Drehzahlzählmittel (19) und den Ausgang (C2) des Drehcodierers.
Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung zum Aufwickeln eines Wickeldrahtes (6) auf einen Spulenkörper (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung umfasst: einen drehenden Antriebsmechanismus (2a bis 2d, 2'a bis 2'd, 3) zum drehenden Antreiben des Spulenkörpers (1) durch Reibungskraft zwischen dem Spulenkörper (1) und dem drehenden Antriebsmechanismus (2c, 2'c; 2d, 2'd), ein Erfassungsmittel (7), das auf dem Spulenkörper (1) bereitgestellt ist, ein Drehzahlzählmittel (19) zum Zählen der Anzahl von Umdrehungen (C1) des Spulenkörpers (1) auf der Basis des Ausganges des Erfassungsmittels (7), einen Drehcodierer (5a), der auf einer Antriebswelle des drehenden Antriebsmechanismus bereitgestellt ist, und ein Antriebsmittel (5) zum drehenden Antreiben des drehenden Antriebsmechanismus (2a bis 2d, 2'a bis 2'd) als Reaktion auf die Anzahl von Umdrehungen (C1) bei dem Drehzahlzählmittel (19) und den Ausgang (C2) des Drehcodierers, ein Wicklungsquerlaufmittel (8, 9, 11), umfassend ein Wicklungsquerverschiebungsmittel (9, 11) zum Aufrechterhalten des Auflaufwinkels des Wickeldrahtes (6) bei einem vorbestimmten Wert als Reaktion auf die Anzahl von Umdrehungen (C1) bei dem Drehzahlzählmittel (19) und den Ausgang (C2) des Drehcodierers (5a), wobei das Wicklungsquerverschiebungsmittel des Weiteren umfasst: einen Auflaufwinkelsensor (83) zum Erfassen des Auflaufwinkels des Wickeldrahtes (6).
Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, des Weiteren umfassend: Beurteilungsmittel für eine abrupte Änderung des Auflaufwinkels zur Beurteilung einer abrupten Änderung des erfassten Auflaufwinkels (θ) und ein Umkehrmittel zum Umkehren des Auflaufwinkels (θ) durch das Wicklungsquerverschiebungsmittel (9, 11), wenn der erfasste Auflaufwinkel (θ) abrupt geändert wird.
Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, des Weiteren umfassend: ein Speichermittel (105, 106) zum Speichern der Anzahl von Ausgängen (C2MAX) pro Zyklus des Drehcodierers (5a) in einer Erfassungsperiode zum Erfassen eines Zyklus des Spulenkörpers (1) durch das Drehzahlzählmittel (19), und ein Unterbindungsmittel (103) zum Unterbinden des Inkrementierens des Drehzahlzählers des Drehzahlzählmittels (19), wenn die Anzahl von Ausgängen (C2) oder der Ausgangswert des Drehcodierers (5a) bei Empfang des Ausgangssignals des Erfassungsmittels (7) kleiner als ein Wert (C2MAX – α) ist, der kleiner als die Ausgangszahl (C2MAX) oder der Ausgangswert pro Zyklus ist.
Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, des Weiteren umfassend: ein Speichermittel (105, 106) zum Speichern der Anzahl von Ausgängen (C2MAX) pro Zyklus des Drehcodierers (5a) in einer Erfassungsperiode zum Erfassen eines Zyklus des Spulenkörpers (1) durch das Drehzahlzählmittel (19), und ein Drehzahlkorrekturmittel (103) zum Inkrementieren des Drehzahlzählers des Drehzahlzählmittels (19) um Eins, wenn die Anzahl von Ausgängen (C2) oder der Ausgangswert des Drehcodierers (5a) bei Empfang des Ausgangssignals des Erfassungsmittels (7) größer als ein Wert (C2MAX + β) ist, der größer als die Ausgangszahl (C2MAX) oder der Ausgangswert pro Zyklus ist.
Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der drehende Antriebsmechanismus zwei Paare von Spulenkörper-Antriebswalzen (2a, 2b, 2c, 2d; 2'a, 2'b, 2'c, 2'd) umfasst, ein Paar von Spulenkörper-Haltewalzen (3) und ein Haltewalzen-Bewegungsmittel (4) zum Bewegen der Spulenkörper-Haltewalzen (3) in eine Aufwärts- und Abwärtsrichtung.
Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine geeignete Reibungskraft zwischen dem Spulenkörper (1) und den Spulenkörper-Antriebswalzen (2a, 2b, 2c, 2d; 2'a, 2'b, 2'c, 2'd) durch den Druck des Haltewalzen-Bewegungsmittels (4) erzeugt wird, wenn die Spulenkörper-Haltewalzen (3) gesenkt werden.
Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltewalzen-Bewegungsmittel einen pneumatischen Zylinder (4) umfasst.
Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmechanismus des Weiteren ein Paar von Haltewalzen (2a, 2b) umfasst, das in die Wellenrichtung auf den Spulenkörper (1) wirkt und den Spulenkörper (1) drehend hält.
Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (1) zwei Flansche umfasst und das Erfassungsmittel (7) wenigstens eine optische Markierung (7a), die an einem der Flansche bereitgestellt ist, und einen optischen Sensor (7b) zum Erfassen der optischen Markierung (7a) für jeden Drehzyklus des Spulenkörpers umfasst.
Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass jede optische Markierung (7a) einen anderen Lichtreflexionsfaktor als ein anderer Bereich des Flansches hat, wo die optischen Markierungen nicht vorgesehen sind, und dass der optische Sensor (7b) die Lichtstärke erfasst, die von den optischen Markierungen (7a) reflektiert wird.
Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass jede der optischen Markierungen (7a) eine bestimmte Farbe hat, die sich von einem anderen Bereich des Flansches unterscheidet, wo die optischen Markierungen nicht vorgesehen sind, und dass der optische Sensor (7b) die Farbe der optischen Markierungen (7a) erfasst.
Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (1) zwei Flansche umfasst, die aus dielektrischem Material bestehen, und das Erfassungsmittel (7) wenigstens eine Metallmarkierung (7'a), die an einem der Flansche vorgesehen ist, und einen Metallsensor (7'b) zum Erfassen der Metallmarkierung (7'a) bei jedem Drehzyklus des Spulenkörpers umfasst.
Transformatorspulen-Aufwickelvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallsensor (7'b) einen Magnetsensor umfasst.