DE9306180U1

DE9306180U1 - Vorrichtung zur Steuerung des Drahtzuges an Wickelmaschinen für die Herstellung elektrischer Spulen

Info

Publication number: DE9306180U1
Application number: DE9306180U
Authority: DE
Original assignee: Blume & Redecker 3000 Hannover De GmbH
Current assignee: Blume & Redecker 3000 Hannover De GmbH
Priority date: 1993-04-23
Filing date: 1993-04-23
Publication date: 1993-07-22
Anticipated expiration: 2003-04-24

Description

PATENTANWALT
DIPL.-PHYS . DR. WALTHER JUNIUS 3 HANNOVER 81

Zugtlatstn beim Üautichen und Curopilsohen Patentamt sowie beim Bundespattntgerlcht

WOLFSTRASSE 2* - TELEFON (05Hl 83+530
TELEFAX (49-511) 64212+

30.März 1993 Akte: 1248

Blume & Redecker
Vahrenwalder Straße 300, 3000 Hannover 1

Vorrichtung und Schaltung

zur Steuerung des Drahtzuges an Wickelmaschinen
für die Herstellung elektrischer Spulen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Schaltung zur Steuerung des Drahtzuges an Wickelmaschinen für die Herstellung elektrischer Spulen, bestehend aus einer Vorbremsvorrichtung, einer Hauptbremsvorrichtung, einer Drahtspannungsmeßvorrichtung und einer elektrischen Schaltung zur Einstellung der Bremskraft der Hauptbremsvorrichtung aufgrund des gemessenen Drahtspannungswertes.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 39 36 558 bekannt geworden. Diese Vorrichtung weist, wie allgemein üblich, eine Vorbremsvorrichtung auf, die aus einem Walzenpaar besteht, dessen Oberflächen mit einem Filzbelag versehen sind. Die Hauptbremsvorrichtung besteht aus einem mit einer Scheibenbremse versehenen Rad. Die Scheibenbremse wird durch Magnetkräfte mehr oder weniger stark in Abhängigkeit von der Drahtspannung in Tätigkeit gesetzt. Die Drahtspannung wird mittels eines Tastrades gemessen, dessen Träger mit Dehnungsmeßstreifen versehen ist, die über die elastische Verformung des Trägers die Drahtspannung messen. Das ist aufwendig. Die Abbremsung ist nur mit einer gewissen Verzöge-

- 2 - 30.März 1993

Akte: 1248

rung durchführbar und nicht feinfühlig einstellbar, wie das bei der Verarbeitung feiner Drähte notwendig ist.

Durch die DE 40 19 140 ist eine ähnlich aufgebaute Vorrichtung bekannt geworden, bei der das Rad der Hauptbremse entgegengesetzt zur Ablaufrichtung des Drahtes angetrieben ist und mit einer Hysterese-Kupplungseinrichtung zur Erhaltung der erzeugten Zugspannung in Verbindung steht. Die aufgezeigten Nachteile treten auch hier auf.

Auch die DE 40 35 862 A1 arbeitet mit einem Dehnungsmesser, dessen Ausgangssignal repräsentativ für die Drahtspannung ist und das einem Ausgangssignal eines Drehzahlmessers überlagert wird, das in das Steuersignal für die Steuerung eines Motors eingeht, der der Bremse zugeordnet ist.

Die DE 37 32 258 A1 versucht das angestrebte Ziel mit Hilfe von zwei den Draht zwischen sich aufnehmenden endlosen Bändern zu erreichen, die von einem Drahtzugfühler mittels einer Bremsvorrichtung in ihrer Laufgeschwindigkeit eingestellt werden. Eine Vorbremsvorrichtung ist hier nicht vorgesehen.

Die EP 0 424 770 beschreibt eine programmierbare Vorrichtung mit einer elektrischen Hysterese-Bremse.

Die vorliegende Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Technik. Es ist die Aufgabe der Erfindung, mit einfachen Mitteln eine sehr exakt steuernde Vor-

- 3 - 30.März 1993

Akte: 1248

richtung zu schaffen, die die Möglichkeit einer Prozeßsteuerung bietet.

Die Erfindung besteht darin, daß die Drahtspannungsmeßvorrichtung aus einem mindestens einen Fadenführer tragenden Schwenkarm, einem Lagegeber, der die Verschwenkung des Schwenkarms mißt und einem Servomotor besteht, der den Schwenkarm entgegen der Zugkraft des Drahtes mit einer Rückstellkraft beaufschlagt, daß der Bremskrafterzeuger in der Hauptbremsvorrichtung ein Gleichstrommotor ist und daß an den Eingang der Schaltung die Meßvorrichtung für die Rückstellkraft und an deren Ausgang der Gleichstrommotor der Hauptbremsvorrichtung oder dessen Steuerungsvorrichtung geschaltet ist.

Da der das Rad der Hauptbremse antreibende Motor ein Gleichstrommotor ist, der ständig mit einer elektromotorischen Kraft beaufschlagt ist, die in etwa dem Sollwert der Bremskraft entspricht, und nur Schwankungen in Abhängigkeit von dem gemessenen Drahtzug unterworfen ist, erfolgt die Zulieferung des Drahtes zur Wickelstellung völlig ruckfrei. Das erbringt den Vorteil, daß auch sehr dünne Drähte gewickelt werden können, ohne daß ein Drahtriß zu befürchten ist. Die Verwendung eines Schwenkarmes in der Drahtspannungsmeßvorrichtung trägt zur Erzielung dieses Vorteiles wesentlich bei und erbringt den weiteren Vorteil, daß die Drahtzugmessung einfacher und mit Mitteln durchführbar ist, die leicht in eine prozessorgesteuerte Anlage eingebaut werden können.

- 4 - 30.März 1993

Akte: 1248

Vorteilhaft ist es, wenn eine Meßvorrichtung für die Größe der am Schwenkarm wirksamen Rückstellkraft vorgesehen ist.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Schaltung ein digital oder analog arbeitender Prozessor vorzugsweise mit Programmspeicher ist, an dessen Eingänge ein Geber für den Verschwenkwinkel des Schwenkarmes, sowie Sensoren für die elektrischen momentanen Daten der Spannung und des Stromflusses durch die Gleichstrommotor angeschlossen sind.

Baulich wird diese Vorrichtung einfach, und die Steuerung läßt sich besonders leicht realisieren, wenn der die Rückstellkraft auf den Schwenkarm ausübende Servomotor ebenfalls ein Gleichstrommotor ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung des Drahtzuges an Wickelmaschinen für die Herstellung elektrischer Spulen, bei dem der Draht zuerst mit einer Vorbremsvorrichtung und dann mit einer Hauptbremsvorrichtung gebremst und dabei gespannt wird, wobei der Drahtzug mit einer Drahtspannungsmeßvorrichtung gemessen wird und einer elektrischen Schaltung zur Einstellung der Bremskraft der Hauptbremsvorrichtung aufgrund des gemessenen Drahtspannungswertes zugeführt wird, zeichnet sich dadurch aus, daß man das Bremsen in der Hauptbremsvorrichtung durch Anwendung einer Gegendrehkraft auf ein vom Draht in einer Richtung bewegten Rades vornimmt.

- 5 - 30.März 1993

Akte: 1248

Die erfindungsgemäße Schaltung für die Steuerung des Drahtzuges und der Arbeitsgeschwindigkeit von Wickelmaschinen für die Herstellung elektrischer Spulen, die aus einer Vorbremsvorrichtung, einer Hauptbremsvorrichtung, einer Drahtspannungsmeßvorrichtung und einer elektrischen Vorrichtung zur Einstellung der Bremskraft der Hauptbremsvorrichtung aufgrund des Sollwertes und des gemessenen Drahtspannungswertes bestehen, zeichnet sich durch einen digital oder analog arbeitenden Prozessor aus, an dessen Eingänge ein Geber für den Verschwenkwinkel des Schwenkarmes, Sensoren für die elektrischen momentanen Daten der Spannung und des Stromflusses durch die Gleichstrommotore angeschlossen sind und an dessen Ausgänge die Gleichstrommotoren der Hauptbremsvorrichtung oder dessen Steuerungsvorrichtung und die des Schwenkarmes geschaltet ist.

Vorteilhaft ist es, wenn der Prozessor mit einem Speicher für Betriebskennwerte versehen ist und mit einem Speicher für Grenzen dieser Betriebskennwerte.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn mit dem Prozessor periodisch wiederkehrende Drahtzugschwankungen erfaßt werden und auf die Gleichstrommotore rückgeführt werden, derart, daß diese Schwankungen optimal eliminiert werden.

Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

- 6 - 30.März 1993

Akte: 1248

Fig.1 eine Frontansicht der Vorrichtung Fig.2 einen Schnitt durch die Vorrichtung.

Am Gehäuse 1 befindet sich eine Frontplatte 2, vor der der zu wickelnde Draht 3 geführt ist, nachdem er die Klemmstelle der Vorbremsvorrichtung 4, 5 verlassen hat, die aus dem am Umfang mit Filz belegten Rad 4 und dem Gegenrad 5 besteht, welches am Arm 6 gelagert ist, welcher verschwenkbar und mit einer Kraft belastet das Gegenrad 5 gegen das Rad 4 drückt. Nach dem Verlassen der Vorbremsvorrichtung ist der Draht 3 zur Hauptbremse 7 geführt, welche aus einem vom Draht zumindest teilweise umschlungenen Rad besteht, welches im allgemeinen von dem Gleichstrommotor 8 entgegen der Drahtlaufrichtung angetrieben ist. Nach Verlassen der Hauptbremse 7 ist der Draht 3 über zwei Fadenführer 9 geführt, die an einem Schwenkarm 10 befestigt sind, der von der Welle 11 getragen wird. Die Verschwenkung bzw. der Grad der Verschwenkung des Schwenkarmes 10 wird durch einen Lagegeber 12 ermittelt. Die Welle Il wird mittels eines Elektromotors 13 angetrieben, welcher in Abhängigkeit von der Messung des Lagegebers 12 auf den Schwenkarm 10 eine ständige, aber entsprechend dem Grad der Verschwenkung wechselnde Rückstellkraft ausübt.

Die Motoren 8, 13 sind zweckmäßigerweise Gleichstrommotore. Der Betriebsstrom des Motors 8 ergibt sich zum einen aus dem Sollwert der Drahtspannung, zum anderen aus der Lageabweichung (gemessene Drahtzugabweichung vom Sollwert) des Lagegebers.

- 7 - 30.März 1993

Akte: 1248

Die Verwendung eines Motors 13 zur Erzeugung der Rückstellkraft des Schwenkarmes 10 bietet zusätzlich die Möglichkeit, periodisch wiederkehrende Drahtzugschwankungen, wie sie bei eckigen Spulen auftreten, in die Drahtzugregelung einzubeziehen, derart, daß der Schwenkarm 10 durch den Motor 13 aktiv angetrieben wird. Dieses kann durch einen analogen oder digitalen Prozessor geschehen, der während des Wickeins ständig diese Schwankungen registriert und in Steuersignale für den Motor 13 umwandelt.

Mit dieser Vorrichtung gelingt es in hervorragendem Maße, die Drahtspannung konstant zu halten, wenn dieses gewünscht ist, oder die Drahtspannungswerte im Laufe des Wickelvorganges so zu ändern, daß eine Wicklung höchster Qualität erzielt wird.

30.März 1993 Akte: 1248

Liste der Bezugszeichen

1	Gehäuse
2	Frontplatte
3	Draht
4	Filzrad
5	Gegenroi Ie
6	Hebel
7	Hauptbremse
8	Motor
9	Fadenführer
10	Schwenkarm
11	Welle
12	Lagegeber
13	Motor
14	Prozessor
15	Schaltung
16	Prozessor
17	Meßgeber
18	Meßgeber
19	Kabel
20	Kabel
21	Drehzahlgeber
22	Kabel
23	Kabel

Claims

30.März 1993 Akte: 1248 ANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur Steuerung des Drahtzuges an Wikkelmaschinen für die Herstellung elektrischer Spulen,

bestehend aus einer Vorbremsvorrichtung, einer Hauptbremsvorrichtung, einer Drahtspannungsmeßvorrichtung und einer elektrischen Schaltung zur Einstellung der Bremskraft der Hauptbremsvorrichtung aufgrund des gemessenen Drahtspannungswertes, dadurch gekennzeichnet,

daß die Drahtspannungsmeßvorrichtung aus einem mindestens einen Fadenführer (9) tragenden Schwenkarm (10), einem Lagegeber (12), der die Verschwenkung des Schwenkarms (10) mißt und einem Servomotor (13) besteht, der den Schwenkarm (10) entgegen der Zugkraft des Drahtes (3) mit einer Rückstellkraft beaufschlagt,

daß der Bremskrafterzeuger in der Hauptbremsvorrichtung (7) ein Gleichstrommotor (8) ist und daß an den Eingang der Schaltung (15) die Meßvorrichtung (12) für die Rückstellkraft und an deren Ausgang der Gleichstrommotor (8) der Hauptbremsvorrichtung (8) oder dessen Steuerungsvorrichtung geschaltet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Meßvorrichtung (12) für die Größe der am Schwenkarm (10) wirksamen Rückstellkraft vorgesehen ist.

- 2 - 30.März 1993

Akte: 1248

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Schaltung ein digital oder analog arbeitender Prozessor (16) vorzugsweise mit Programmspeicher ist, an dessen Eingänge ein Geber (12) für den Verschwenkwinkel des Schwenkarmes (10), sowie Sensoren für die elektrischen momentanen Daten der Spannung und des Stromflusses durch die Gleichstrommotore (8,13) angeschlossen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der die Rückstellkraft auf den Schwenkarm (10) ausübende Servomotor (13) ebenfalls ein Gleichstrommotor ist.

5. Schaltung für die Steuerung des Drahtzuges und der Arbeitsgeschwindigkeit von Wickelmaschinen für die Herstellung elektrischer Spulen, die aus einer Vorbremsvorrichtung, einer Hauptbremsvorrichtung, einer Drahtspannungsmeßvorrichtung und einer elektrischen Vorrichtung zur Einstellung der Bremskraft der Hauptbremsvorrichtung aufgrund des gemessenen Drahtspannungswertes bestehen, gekennzeichnet durch

einen digital oder analog arbeitenden Prozessor (16), an dessen Eingänge ein Geber (12) für den Verschwenkwinkel des Schwenkarmes (10), Sensoren für die elektrischen momentanen Daten der Spannung und des Stromflusses durch die Gleichstrommotore (8,13) angeschlossen sind und an dessen Ausgänge

- 3 - 30.März 1993

Akte: 1248

die Gleichstrommotor der Hauptbremsvorrichtung oder dessen Steuerungsvorrichtung und die des Schwenkarmes geschaltet ist.

6. Schaltung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Prozessor (16) mit einem Speicher für Betriebskennwerte versehen ist und mit einem Speicher für Grenzen dieser Betriebswerte.

7. Schaltung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß mit dem Prozessor periodisch wiederkehrende Drahtzugschwankungen erfaßt werden und auf die Gleichstrommotore (8,13) rückgeführt werden, derart, daß diese Schwankungen optimal eltminiert werden.