DE2032935A1

DE2032935A1 - Vorrichtung zur Konstanthaltung von Geschwindigkeit und Zugkraft eines von einer Spule ablaufenden Drahtes

Info

Publication number: DE2032935A1
Application number: DE19702032935
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dr.rer.nat 3000 Hannover. M Reiser
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1970-07-03
Filing date: 1970-07-03
Publication date: 1972-01-13
Also published as: FR2097772A5; AT302442B; CH518869A; US3721394A

Description

Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

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Vorrichtung zur Konstanthaltung von Geschwindigkeit und Zugkraft eines von einer Spule ablaufenden Drahtes .

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, welche dazu verwendet werden soll, die Geschwindigkeit eines von einer Spule ablaufenden Drahtes sowie die auf den Draht ausgeübte Zugkraft konstant zu halten. Es wird hierzu eine mit Dauermagneten ausgerüstete Wirbel strombremse verwendet.

Eine derartige Vorrichtung wird beispielsweise bei der Herstellung von lackisolierten Drähten benötigt. Die Herstellung solcher Drähte setzt sich grundsätzlich aus zwei hintereinander geschalteten Arbeitsgängen zusammen, nämlich dem Auftragen des Naßlacks auf die Drahtoberfläche und dem nachfolgenden Einbrennen der aufgetragenen Lackschicht. Der eingebrannte Lackfilm bildet die Isolierung, die den an sie gestellten Anforderungen entsprechen muß. Sie muß z.B. die geforderte elektrische Durchschlagfestigkeit und den vorgeschriebenen Isolationswiderstand aufweisen. Ferner muß sie auch die verlangten mechanischen Eigenschaften besitzen, wie z.B. Oberflächenhärte, Abriebbeständigkeit und Dehnungsreserve. Weiterhin muß der Lackfilm gegen imprägnierte Lacke und deren Lösungsmittel während des Imprägnierprozesses beständig sein. Bei den entsprechenden Betriebstempe raturen, denen die aus den Lackdrähten hergestellten Wick-

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lungen oder Spulen ausgesetzt werden, darf die Lackschicht nicht erweichen und muß die vorgeschriebene Alterungsbeständigkeit besitzen, d. h., sie muß über einen Zeiträum von beispielsweise 20.000 oder 25.000 Stunden eine hinreichende Elastizität und elektrische Festigkeit behalten. Der Lackfilm muß genügend fest auf der Drahtoberfläche haften und auf ihr eine möglichst konzentrische Schicht bilden.

In allgemeinen durchläuft der Draht mehrmals, über Umlenkrollen geführt, denselben Einbrennofen, wobei vor jedem Eintritt in die Einbrennretorte ein neuer Lackauftrag von etwa 0,002 bis 0,010 mm erfolgt. Eine andere Verfahrensweise stellt die Führung des Drahtes ohne Umlenkrollen durch hintexeLnandergeschaltete Einbrennöfen dar. Sie wird insbesondere beim Lackieren von dünnen Drähten angewandt.

In beiden Fällen wird der Draht beim Durchlaufen der gesamten Verfahrensstrecke auf Zug beansprucht, da er zur Einhaltung der notwendigen Spannung und des richtigen Einlaufens in den Ofen abgebremst werden muß. Um die oben genannten Eigenschaften des Lackfilms über die ganze Länge des gefertigten Lackdrahtes gleichmäßig zu erhalten, muß die Bremsung des Drahte* genügend konstant gehalten werden.

In der Regel wird die Bremsung unmittelbar in der Ablaufvorrichtung, die den Blankdrahtvorrat auf einer Spule enthält, durchgeführt. Während zum Abspulen von dünnen Drähten die stehende Spule bevorzugt und von dieser mittels umlaufendem Flieger der Draht abgenommen wird, hat sich für dickere Drähte das Prinzip der drehenden Spule erhalten. Bei Abnahme des Drahtes von der drehenden Spule wird der Tatsache Rechnung

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getragen, daß heute meist halbharte oder harte Blankdrähte auf den Blankdrahtspulen angeliefert werden, die vor dem Lackauftrag im Durchlaufverfahren weichgeglüht werden. Beim Abspulen von stärkeren und gleichzeitig härteren Blankdrähten können sich hier bei Benutzung eines Fliegers Schwierigkeiten einstellen.

Wie schon oben ausgeführt, muß nun dafür gesorgt werden, daß der Draht mit gleichbleibender Zugspannung von der

Blankdrahtspule abgespult wird. Beobachtungen haben nämlich j

gezeigt, daß ZugspannungsSchwankungen, die sich aus der Unwucht der Blankdrahtspule ergeben können, sich bis zur Auflauf- bzw. Lieferspule hin fortpflanzen, auf der der lackierte Draht aufgewickelt wird. Diese Zugspannungsschwankungen können weder durch die Abzugsscheibe noch durch sonstige Umlenkung unterdrückt werden. Das hat natürlich eine Beeinträchtigung der Spulung ztir Folge. Die sich daraus gleichzeitig ergebenden winzigen periodischen Geschwindigkeitsschwankungen und Schwingungen bewirken außerdem genauso periodische Schwankungen in der Schichtstärke des Lackes. Manche oft unerklärliche Erscheinung, die sich in einer Qualitätsminderung ausdrückt, hat hier ihren Ursprung,

Bisher ist versucht worden, die Zugspannung durch mechanische Bremsung des Spulenablaufes konstant zu halten. Dies kann z. B. durch Bremsbacken geschehen, die durch einstellbaren Bremsdruck auf die sich drehende Spule oder die sie aufnehmende Drehachse angedrückt werden. Eine andere Möglichkeit ist durch Verwendung eines Bremsbandes gegeben, dessen Bremswirkung auf die Ablaufvorrichtung durch eine verschieden starke Zugspannung im Band reguliert werden kann. Alle bisher für den Spulenablauf bekannten mechanischen Bremssysteme beruhen auf der Erzeugung einer Reibung, die zwischen der

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Bremse und dem sich bewegenden Teil der Ablaufvorrichtung zustandekommt, müssen von Hand nachgestellt werden und sind daher für eine einwandfreie Lackdrahtfertigung wegen ihrer relativ großen Ungenauigkeit nicht geeignet. Da darüber hinaus der Draht mit gleichbleibender Geschwindigkeit abgezogen wird, muß notwendigerweise die Drehzahl der sich 1eerenden Spule zunehmen. Damit wird die Bremswirkung durch Veränderung der Reibung ebenfalls beeinflußt. Der Auflagedruck der Bremsvorrichtung muß - ebenfalls von Hand entsprechend nachgeregelt werden, um eine annähernd gleichbleibende Bremswirkung aufrecht zu erhalten. Dies ist bei der großen Zahl von Einzeldrahten, die gleichzeitig beim Herstellungsprozeß von Lackdrähten unter Kontrolle gehalten werden müssen, schwierig und zeitraubend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art anzugeben, durch welche eine bedienungslose Selbstregelung der Bremswirkung auf den Spulenablauf und damit eine gleichbleibende Zugkraft auf den zu lackierenden Draht erreicht wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Spule mit vertikaler Achse auf einer festen Unterlage über eine in Achsrichtung der Spule wirkende Feder drehbar gelagert ist und daß der feststehende Teil der Wirbelstrombremse auf der Unterlage zwischen derselben und der Spule und der andere Teil der Wirbelstrombremse an der Unterseite der Spule montiert sind. Durch eine derartig aufgebaute Vorrichtung wird erreicht, daß die Bremsung der sich mit abnehmender Füllmenge immer schneller drehenden Ablaufspule in Abhängigkeit vom sich vermindernden Gewicht des Drahtes automatisch dxirch eine Erweiterung des Luft spalt es der Wirbelstrombremse reguliert wird und demzufolge die Ab]aufgeschwindigkeit des Drahtes und die auf denselben ausgeübte

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Zugspannung konstant gehalten werden können.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung dargestellt.

Mit 1 ist eine fahrbar a\isgebildete Unterlage für eine Blankdrahtspule 2 bezeichnet, auf welcher die Achse 3 fest montiert ist. Ebenfalls fest auf der Unterlage 1 ist der feststehende Teil 4 einer Wirbelstrombremse angebracht, welcher im dargestellten Fall mit Dauermagneten 5 versehen ist. Die ^ Spule 2 ist der Einfachheit halber ohne Draht gezeichnet worden und auf den Drehteller 6 aufgesetzt, welcher gleichzeitig als zweiter Teil der Wirbelstrombremse dient. Der Drehteller 6 besitzt Abstufungen, von denen in der Zeichnung nur zwei angegeben sind, um Spulen unterschiedlicher Größe ohne Auswechseln des Drehtellers aufnehmen zu können. Der Drehteller 6 ist auf der Achse 3 drehbar gelagert und zwar unter Zwischenschaltung einer in Achsrichtung der Spule wirkenden Feder 7· Selbstverständlich ist es prinzipiell auch möglich, die Teile 4 und 6 der Wirbelstrombremse auszutauschen und dementsprechend die Dauermagneten 5 an dem Drehteller 6 anzubringen.

Die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes ist folgende:

Der vom Abzug der Lackiervorrichtung auf den von der Spule 2 abgezogenen Draht ausgeübte Zug setzt die Spule in Bewegung und drpht dieselbe um die Achse 3. Die zur Erzielung einer konstanten Zugspannung erforderliche Bremswirkung wird dann durch die Wirbelstrombremse erzeugt und zwar durch die magnetische Kraftwirkung zwischen den Dauermagneten 5 und dem aus einem Material guter elektrischer Leitfähigkeit, wie beispielsweise Kupfer oder Aluminitim,

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hergestellten Drehteller 6. Durch die Feder 7 wird der Drehteller 6 in einem bestimmten Abstand von den Dauermagneten 5 gehalten.Unter dem Gewicht der gefüllten Drahtspule hat sich der Drehteller soweit abgesenkt, bis das Gleichgewicht mit der wachsenden Gegenkraft der Feder 7 erreicht ist. Die Breite des Luftspaltes zwischen den Dauermagneten 5 und dem Drehteller 6 wird dementsprechend vom Gewicht der Spule mit dem Draht bestimmt. Sie soll außerdem durch einen auf der Achse verschiebbaren Anschlag für die Feder 7 reguliert werden können.

Die Drehzahl der Spule nimmt bei konstanter Geschwindigkeit des abgezogenen Drahtes proportional dem Reziprokwert des momentanen Füllradius der Spule 2 zu. Damit würde aber auch bei konstantbleibender Breite des Luftspaltes die induktionswirkung des Magnetfeldes im Drehteller 6 und damit die Bremswirkung kontinuierlich zunehmen. Gleichzeitig jedoch verliert die Spule infolge der konstanten Drahtgeschwindigkeit gleichförmig an Füllgewicht. Der Drehteller hebt sich mit der Spule durch den Federdruck der Feder 7 gleichförmig. Die Magnetflußdichte nimmt dabei proportional zum Reziprokwert der wachsenden Breite des Luftspaltes zwischen Dauermagneten 5 und Drehteller 6 ab.

Während die Drehgeschwindigkeit des Drehtellers 6 gegenüber den feststehenden Dauermagneten 5 und damit die Bremswirkung proportional zum Reziprokwert einer Länge zunimmt, nimmt sie nach demselben Funktionsverlauf durch das schwächer werdende Magnetfeld infolge zunehmender Breite des Luftspaltes ab, d. ho wiederum proportional zum Reziprokwert einer Länge. Durch entsprechende Vorgabe der Systemkonstanten kann somit in ausreichender Näherung sowohl die Geschwindigkeit als auch die Zugkraft auf den Draht durch die gleichbleibende Bremskraft konstant eehalten wercl »n.

Claims

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Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

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P a t e η t a η s ρ r ü ehe

/Tl Vorrichtung zur Konstanthaltung der Geschwindigkeit eines von einer drehbar gelagerten Spule ablaufenden Drahtes sowie der auf den Draht ausgeübten Zugkraft

unter Verwendung einer mit Dauermagneten ausgerüsteten ~

Wirbelstrombremse, weiche auf den Spulenkörper (2) . . ■ ™

einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (2) mit vertikaler Achse auf einer festen Unterlage (l) über eine in Achsrichtung der Spule wirkende Feder (7) drehbar gelagert ist und daß der feststehende Teil (k) der Wirbelstrombremse auf der Unterlage zwischen derselben und der Spule und der andere Teil (6) der Wirbelstrombremse an der Unterseite der Spule montiert sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Spule (2) befestigte Teil (6) der Wirbelstrombremse gleichzeitig als Drehteller für den Spulenkörper

mit Abstufungen für unterschiedlich große Spulenkörper d

ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Spule (2) befestigte Teil (6) der Wirbelstrombremse aus einem Material guter elektrischer Leitfähigkeit, insbesondere aus Aluminium, hergestellt ist.

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