WO1980002548A1 - Wire brake for a winding machine - Google Patents

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W Rosenkranz
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Siemens Ag
W Rosenkranz
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H59/00—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators
    • B65H59/10—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators by devices acting on running material and not associated with supply or take-up devices
    • B65H59/20—Co-operating surfaces mounted for relative movement
    • B65H59/22—Co-operating surfaces mounted for relative movement and arranged to apply pressure to material
    • B65H59/24—Surfaces movable automatically to compensate for variation in tension
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2555/00—Actuating means
    • B65H2555/20—Actuating means angular
    • B65H2555/24—Servomotors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/06—Coil winding
    • H01F41/071—Winding coils of special form
    • H01F2041/0711—Winding saddle or deflection coils

Definitions

  • the invention solves the problems addressed with a wire brake, which is characterized in that the wire to be braked is wrapped in a single layer by several pressure strands of a pressure rope, which is tensioned between a stand and a slide which is displaceably mounted therein, and that the pressure strands are fastened at one end of the pressure cable in an actuator rotatably mounted in the slide or in the stand.
  • Such a wire brake does not require any additional deflection rollers for the wire, the mass of which would accelerate the wire during the braking phase.
  • the braking power is determined by the length of the pressure cable and the pitch of the brake strands that can be adjusted manually or by motor with the actuator. This pitch is a measure of the pressing force and the braking surface depends on the length of the brake cable. A large braking power can thus be distributed over a large area of the wire, so that the wire or its insulation is not impaired here either.
  • the braking effect can be improved with even gentler treatment of the wire in that a separate brake cable is arranged between the wire to be braked and the pressure strands, which also consists of a plurality of brake strands wound in one layer around the wire, which on egg nem end are clamped in the stand by means of a swirl device.
  • the properties of the brake cable can only be optimized for its braking function, since it itself is subject to practically no tension. It is therefore possible to choose such a soft material for the brake lines that the surface of the wire lying within the brake cable is at least 50% in contact with the brake lines; When using soft leather strips, an almost 100% wrap can be combined with an extremely gentle treatment of the insulation.
  • the winding direction of the strands of brake and pressure cables can be in the same or opposite directions.
  • the invention also makes it easy to maintain a certain wire voltage constant with the aid of a regulator, in particular a three-point regulator, so that it is no longer necessary to set an excessive braking power for safety reasons.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a winding device with a wire brake
  • Fig. 2 is a plan view of a wire brake according to the invention
  • Fig. 3 is a side view of the wire brake according to Fig. 2, but without a brake and pressure cable.
  • the wire S is fed from a storage container V via the wire brake B and an actual value transmitter I for the wire tension to the winding station W of an automatic winding machine.
  • a controller R changes the braking power of the wire brake B depending on the deviation of the actual value from the setpoint given by a setpoint generator S. The latter is determined experimentally for a specific type of winding by continuously increasing the braking power up to the value at which a satisfactory winding speed occurs at a given winding speed
  • Winding quality and the permissible wire elongation results.
  • the braking power required for this is maintained by the controller even when the brake cable is worn, so that no excessive braking values have to be set.
  • the wire brake according to FIGS. 2 and 3 consists of a stand 1 with two end walls 11, 12 and between these arranged guide rods 13 for the slide 4 slidably mounted thereon. The latter is over
  • the carriage 4 has a crossbar 41, which is provided in its center with a bore 411 in which the actuator 7 for the brake cable 3 is rotatably mounted; it has in the middle a passage 72 for the brake cable 2 and the wire 8 and receptacles 73 for the ends of the pressure strands 31 which are defined therein.
  • Four such receptacles 73 are preferably provided at a distance of 90 ° for four printing strands 31.
  • the actuator 7 is also equipped with a sprocket 71 which is coupled via a chain 9 to the sprocket 61 of an actuator 6 arranged on the carriage 4.
  • the end wall 12 has in the middle a passage 121 for the wire 8 and around this receptacles 122 and 123 for the other ends of the brake strands 21 and the pressure strands 31, respectively, which are equally spaced from one another on concentric circles.
  • the other ends of the brake strands 21 are fixed in receptacles 1112 of a swirl device 111 which is rotatably mounted in the other end wall 11 and which has a passage 1111 in the middle for the wire 8, which is fed via a deflection roller 14.
  • the four strands 21 of the brake cable 2 are wound around the wire 8 in one layer without substantial tension; the required position of the swirl device 111 is determined by suitable locking means.
  • the four strands 31 of the pressure rope 3 are wound in one layer around the brake rope, the braking force increasing with decreasing pitch of the individual brake strands (increasing angle between the brake strand and wire) and with increasing tensile force of the tensioning device 5.
  • the latter is preferably kept constant at a value which is determined experimentally taking into account the material and length of the brake cable 2 as well as the shape of the winding and the winding speed.
  • the actuator 7 is rotated by the servomotor 6, whereby the pressure of the brake cable 2 on the wire 8 is increased or decreased.
  • the actuator 7 can also be arranged in the end wall 12; the servomotor 6 is then to be attached to the stand 1.
  • This solution not only has mechanical advantages but is also favorable in terms of control technology, since the change in braking force generated by the servomotor is strongest in the vicinity of the actuator, which is then closer to the winding station than in the described embodiment.

Landscapes

  • Tension Adjustment In Filamentary Materials (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
  • Flexible Shafts (AREA)
  • Unwinding Of Filamentary Materials (AREA)

Description

Drahtbremse für eine Wickelmaschine
Beim Wickeln einer Spule ist es im Interesse eines guten Füllfaktors und eines niedrigen Drahtverbrauches erforderlich, daß der Draht an der Wickelstation immer unter einer gewissen Mindestzugspannung steht; der Draht wird deshalb vor der Wickelstation durch eine Drahtbremse geführt. Diese soll so aufgebaut sein, daß sie den Draht und insbesondere seine Isolation nicht beeinträchtigt.
Die Erfüllung der vorgenannten Forderungen an eine Drahtbremse bereitet erhebliche Schwierigkeiten, wenn die zur Herstellung einer Wicklung je Zeiteinheit benötigte Drahtlänge sich periodisch ändert, wie dies beim Wickeln von Spulen der Fall ist, deren Format von der Kreisform abweicht. Besonders groß sind diese Änderungen bei Spulen mit rechteckigem Format und ungünstig großem Verhältnis der Spulenlänge zur Spulenbreite, wie sie z.B. für Leuchtendrosseln benötigt werden. Besonders kritisch ist das beschriebene Problem bei sehr schnell laufenden Wickelmaschinen, da hier die erforderliche Drahtgeschwindigkeit zwischen sehr niedrigen und sehr hohen Werten schwankt. Bekannte Drahtbremsen müssen hierbei auf so hohe Bremswerte eingestellt werden, daß es häufig zu einem Drahtriß kommt.
Die Erfindung löst die angesprochenen Probleme mit einer Drahtbremse, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der zu bremsende Draht von mehreren Drucksträngen eines Druckseiles einlagig umwickelt ist, das zwischen einem Ständer und einem in diesem verschiebbar gelagerten Schlitten durch eine Spannvorrichtung gespannt ist, und daß die Druckstränge an einem Ende des Druckseiles in einem im Schlitten oder in dem Ständer drehbar gelagerten Stellglied befestigt sind.
Eine solche Drahtbremse erfordert keine zusätzlichen Umlenkrollen für den Draht, deren Masse den Draht während der Bremsphase beschleunigen würde.
Die Bremsleistung ist von der Länge des Druckseiles und der mit dem Stellglied manuell oder motorisch einstellbaren Ganghöhe der Bremsstränge bestimmt, wobei diese Ganghöhe ein Maß für die Andruckkraft ist und die Bremsfläche von der Länge des Bremsseiles abhängt. Eine große Bremsleistung läßt sich somit auf eine große Fläche des Drahtes verteilen, so daß auch hierbei keine Beeinträchtigung des Drahtes oder seiner Isolation auftritt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung läßt sich die Bremswirkung bei noch schonenderer Behandlung des Drahtes dadurch verbessern, daß zwischen dem zu bremsenden Draht und den Drucksträngen ein gesondertes Bremsseil angeordnet ist, das ebenfalls aus mehreren einlagig um den Draht gewickelten Bremssträngen besteht, die an ei nem Ende mittels einer Drallvorrichtung in dem Ständer eingespannt sind. Hierbei können die Eigenschaften des Bremsseiles ausschließlich auf seine Bremsfunktion hin optimiert werden, da es selbst praktisch keiner ZugSpannung unterworfen ist. Man kann daher für die Brems- stränge ein so weiches Material wählen, daß die innerhalb des Bremsseiles liegende Oberfläche des Drahtes mindestens zu 50 % in Kontakt mit den Bremssträngen steht; bei Verwendung weicher Lederstreifen läßt sich sogar eine nahezu 100 %ige Umschlingung mit einer äußerst schonenden Behandlung der Isolation verbinden. Der Wickelsinn der Stränge von Brems- und Druckseil kann gleich- oder gegensinnig sein.
Die Funktionsteilung zwischen einem Bremsseil und einem Druckseil ermöglicht es ferner, auch, für das Druckseil ein für diese Funktion optimales Material zu verwenden; es kommen hier Perlonstränge ebenso in Betracht wie solche aus Stahlfasern.
Die Erfindung ermöglicht auch eine einfache Konstanthaltung einer bestimmten Drahtspannung mit Hilfe eines Reglers, insbesondere eines Dreipunktreglers, so daß es nicht mehr nötig ist, aus Sicherheitsgründen eine überhöhte Bremsleistung einzustellen.
Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert; es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Wickeleinrichtung mit Drahtbremse, Fig. 2 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Drahtbremse und Fig. 3 eine Seitenansicht der Drahtbremse nach Fig. 2, jedoch ohne Brems- und Druckseil. Gemäß Fig. 1 wird der Draht S aus einem Vorratsbehälter V über die Drahtbremse B und einen Istwertgeber I für die Drahtspannung der Wickelstation W eines Wickelautomaten zugeführt. Ein Regler R verändert die Bremsleistung der Drahtbremse B abhängig von der Abweichung des Istwertes von dem von einem Sollwertgeber S vorgegebenen Sollwert. Letzterer wird für eine bestimmte Wicklungsform experimentell ermittelt, indem die Bremsleistung stetig bis auf den Wert erhöht wird, bei dem sich bei einer vorgegebenen Wickeldrehzahl eine zufriedenstellende
Wicklungsqualität und die zulässige Drahtdehnung ergibt. Die hierzu erforderliche Bremsleistung wird durch den Regler auch bei Abnutzung des Bremsseiles aufrechterhalten, so daß keine überhöhten Bremswerte eingestellt werden müssen.
Die Drahtbremse nach den Fig. 2 und 3 besteht aus einem Ständer 1 mit zwei Stirnwänden 11, 12 und zwischen diesen angeordneten Führungsstangen 13 für den darauf verschiebbar gelagerten Schlitten 4. Letzterer ist über
Zugstangen 43, eine Zugbrücke 42 und eine Spannstange 51 an eine pneumatisch betätigte Spannvorrichtung 5 angekuppelt.
Der Schlitten 4 weist eine Traverse 41 auf, die in ihrer Mitte mit einer Bohrung 411 versehen ist, in der das Stellglied 7 für das Bremsseil 3 drehbar gelagert ist; es hat in der Mitte einen Durchlaß 72 für das Bremsseil 2 und den Draht 8 und Aufnahmen 73 für die Enden der Druckstränge 31, die darin festgelegt sind. Vorzugsweise sind vier solche Aufnahmen 73 im Abstand von 90° für vier Druckstränge 31 vorgesehen. Das Stellglied 7 ist ferner mit einem Kettenrad 71 ausgerüstet, das über eine Kette 9 mit dem Kettenrad 61 eines auf dem Schlitten 4 angeordneten Stellmotors 6 gekuppelt ist. Die Stirnwand 12 weist in der Mitte einen Durchlaß 121 für den Draht 8 und um diesen herum Aufnahmen 122 und 123 für die anderen Enden der Bremsstränge 21 bzw. der Druckstränge 31 auf, die auf konzentrischen Kreisen jeweils im gleichen Abstand voneinander liegen. Die anderen Enden der Bremsstränge 21 sind in Aufnahmen 1112 einer Drallvorrichtung 111 festgelegt, die in der anderen Stirnwand 11 drehbar gelagert ist und die in der Mitte einen Durchlaß 1111 für den Draht 8 hat, der über eine Umlenkrolle 14 zugeführt wird.
Mit Hilfe der Drallvorrichtung werden die vier Stränge 21 des Bremsseiles 2 einlagig ohne wesentliche Spannung um den Draht 8 herumgewickelt; die dazu erforderliche Position der Drallvorrichtung 111 wird durch geeignete Arretiermittel festgestellt.
Die vier Stränge 31 des Druckseiles 3 sind einlagig um das Bremsseil herum gewickelt, wobei die Bremskraft mit abnehmender Ganghöhe der einzelnen Bremsstränge (zunehmender Winkel zwischen Bremssträng und Draht) und mit steigender Zugkraft der Spannvorrichtung 5 steigt. Letztere wird vorzugsweise auf einem Wert konstant gehalten, der unter Berücksichtigung von Material und Länge des Bremsseiles 2 sowie der Form der Wicklung und der Wickeldrehzahl experimentell ermittelt wird. Zur Veränderung der Bremsleistung wird das Stellglied 7 durch den Stellmotor 6 verdreht, wodurch der Andruck des Bremsseiles 2 an den Draht 8 erhöht oder erniedrigt wird.
Abweichend von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann das Stellglied 7 auch in der Stirnwand 12 angeordnet werden; der Stellmotor 6 ist dann auf dem Ständer 1 zu befestigen. Diese Lösung hat nicht nur mechanische Vorteile sondern ist auch regelungstechnisch günstig , da die durch den Stellmotor erzeugte Änderung der Bremskraft in der Nähe des Stellgliedes am stärksten ist, das dann der Wickelstation näher liegt als bei der beschriebenen Ausführungsform.

Claims

Patentansprüche
1. Drahtbremse für eine Wickelmaschine, d a durc h g e k e nn z e i c hn e t , daß der zu bremsende Draht (8) von mehreren Drucksträngen (31) eines Druckseiles (3) einlagig umwickelt ist, das zwischen einem Ständer (1) und einem in diesem verschiebbar gelagerten Schlitten (4) durch eine Spannvorrichtung (5) gespannt ist, und daß die Druckstränge (31) an einem Ende des Druckseiles (3) in einem im Schlitten (4) oder in dem Ständer (1) drehbar gelagerten Stellglied (7) befestigt sind.
2. Drahtbremse nach Anspruch 1, d a du r c h g e ke nn z e i c hne t , daß zwischen dem zu bremsenden Draht (8) und den Drucksträngen (31) ein Bremsseil (2) angeordnet ist, das ebenfalls aus mehreren, einlagig um den Draht gewickelten Bremssträngen (21) besteht, die an einem Ende fest und am anderen Ende mittels einer Drallvorrichtung (131) in dem Ständer (1) eingespannt sind.
3. Drahtbremse nach Anspruch 2, d a dur c h g e kenn z e i c hn e t , daß die Bremsstränge (21) aus einem so weichen Material bestehen, daß die innerhalb des Bremsseiles liegende Oberfläche des Drahtes (8) mindestens zu 50 % in Kontakt mit den Bremssträngen steht.
4. Drahtbremse nach Anspruch 3, d a du rc h g e k enn z e i c hn e t ., daß die Bremsstränge (21)
Streifen aus Leder sind.
5. Drahtbremse, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Stellglied (7) an einen von einem Regler gesteuerten Stellmotor (6) angekuppelt ist, und daß der Regler ab hängig von der Abweichung eines zwischen Drahtbremse und Wickelstation ermittelten Istwertes für die Spannung des Drahtes (8) von einem Sollwert arbeitet.
6. Drahtbremse nach Anspruch 5, d a du r c h g e k e nn z e i c hn e t , daß die Spannvorrichtung (5) eine konstante Kraft auf den Schlitten (4) ausübt.
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AT (1) ATE2310T1 (de)
BR (1) BR8008676A (de)
DE (1) DE2919145C2 (de)
ES (1) ES8101308A1 (de)
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WO (1) WO1980002548A1 (de)

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