Gut gewickelt

Steinbeis-Zentrum entwickelt Umspuleinrichtung für empfindliche Wickelgüter

Das Steinbeis-Transferzentrum Antriebs- und Handhabungstechnik Chemnitz entwickelte eine Umspulvorrichtung für Widerstandsdraht, deren Eigenschaften durch das Umspulen auf kundenspezifische Spulen nicht verändert werden durften. Diese ist sowohl als Labor- als auch Produktionseinrichtung einsetzbar und kann auf verschiedenste Anwendungen angepasst werden.

Die Materialien der zu verarbeitenden Widerstandsdrähte sind sehr unterschiedlich und bedingen einen extrem schonenden Umgang. Mit der entwickelten Umspulvorrichtung können Widerstandsdrähte mit einem Durchmesser von 0,02mm bis 1mm definiert und reproduzierbar von einer Quellspule auf diverse Verarbeitungsspulen umgespult werden. Die auf den Draht wirkende Zugkraft ist in einem Bereich von 20mN bis 5.000mN (2g bis 500g) einstellbar und wird über den gesamten Umspulvorgang konstant gehalten.

Der Draht wird von einer Quellspule über einen Kraftsensor und einer Verlegeachse zur Zielspule geführt. Die Quellspule wird auf einer motorisch angetriebenen Achse aufgenommen und während des Umspulens entsprechend der eingestellten Zugkraft, die durch Auslenkung des Tänzerarmes des Kraftsensors erzeugt wird, innerhalb weniger Millisekunden nachgeregelt.

Der Kraftsensor erzeugt dabei die durch die Steuerung vorgegebene Kraft und hält diese, unabhängig seiner Auslenkung, innerhalb seines Arbeitsbereiches konstant. Entsteht eine Tänzerarmauslenkung, die sich den definierten Grenzwerten annähert, wird der Antrieb der Quellspule beschleunigt bzw. verlangsamt. Die Kombination aus synchronisierten Antrieben und Sensor erzeugt einen sehr weichen Drahtlauf, der auch bei sehr feinen Drähten gegenüber äußeren Krafteinwirkungen sehr unempfindlich ist. Mit Hilfe der Linearverlegeachse ist es möglich, Radialund Kreuzwicklungen auf der Zielspule zu erzeugen. Die Berechnung der erforderlichen Steigung erfolgt automatisch in Abhängigkeit des jeweiligen Drahtdurchmessers.

Ein mit der Verlegeachse montierter Lasersensor dient der vollautomatischen Vermessung der Zielspulenflanken, die als Grenzpositionen der Verlegeachse in der Steuerung abgespeichert werden. Diese Verfahrensweise ermöglicht einerseits die aktive Beeinflussung der Umlenkpositionen der Verlegeachse durch deren manuelle Veränderung, andererseits ist ein sehr schnelles Umschalten der Verlegerichtung bei Erreichen der Grenzpositionen möglich. Umzuspulende Drahtlänge bzw. Wicklungsanzahl sind, ebenso wie Drahtzugkraft und Drahtdurchmesser über ein Bedienpanel voreinstellbar und werden im Automatikbetrieb angezeigt.

Als Antriebe wurden Schrittmotoren eingesetzt, die im geschlossenen Regelkreis arbeiten. Die Ansteuerung der Antriebe übernimmt eine im Steinbeis-Transferzentrum Antriebs- und Handhabungstechnik Chemnitz entwickelte Mikroprozessorsteuerung, mit der die Möglichkeit besteht, mit ein und der selben Hardware sowohl bürstenbehaftete Gleichstrommotoren, Schrittmotoren als auch Servomotoren bis zu einer maximalen Leistung von 2,5kW betreiben zu können.

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