[发明专利]用于以恒定的张力和量将金属线材进给至操作机器的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及根据相对应的独立权利要求的前序部分的用于将金属线材进给至机器的方法及装置。这些权利要求的导言部分可以参阅EP 0 926 090。

背景技术

已知需要将金属线材卷绕到物理构件上的许多工业过程(电动马达、线圈等的制造)，该物理构件可以具有不同的形状，可以由不同材料制成，并且可以是成品的一部分，或者仅可以在生产步骤期间使用。

线材进给器装置用于使金属线材能够以恒定的张力进给至机器的这些过程中。这种装置或进给器包括一个或更多个轮子或滑轮，线材的一个或更多个线圈在被从支承线圈拾取之后卷绕到一个或更多个轮子或滑轮上，线材的一个或更多个线圈从该支承线圈解绕。线材优选地卷绕有若干线圈，以防止线材在进给步骤期间滑动。

这种滑轮通过电动马达和控制单元以旋转的方式安置，这种滑轮的电动马达通过电子命令而控制，该控制单元根据由装载单元(或其他张力传感器)所检测到的线材的张力或根据所述线材所处的工作的前进状态来设定旋转速度，以将张力值保持在固定设定范围内。

线材被进给到滑轮上，线材在没有任何滑动的情况下被卷绕到该滑轮上，电子控制单元不仅能够在机器的各种操作步骤期间保持恒定的张力，而且能够以绝对精度测量进给的线材的量(LWA)；这例如借助于配装在马达内部或外部的霍尔传感器、应用于马达的编码器、或者适于对由所述马达执行的转数进行检测的其他传感器来进行。

因此，在上述过程中，为保证成品的恒定性和质量，张力的控制是基本的。

施加于线材的张力可能还会导致线材的拉伸，并且因而减小线材的横截面。该事实，不仅改变线材的机械特征(尺寸)，也带来产品本身的总电阻的变化，如第二欧姆定律所指出的，线材的电阻R事实上与线材的长度成正比，而与线材的横截面成反比。

在例如用于生产电线圈的一些卷绕过程中，其根本之道不仅在于以恒定的张力进给线材，而且在于确保每一成品(线圈)存在有相同数量的线材，这是使成品具有所需阻抗(电阻)值的基本要求。

特别地，在电线圈的生产中，在其生产期间保证对每件相同的进给的线材的量(LWA)意味着使生产标准化并且提高成品的质量和可重复性。测量并且控制进给的线材的量(LWA)意味着除了能够完全相同地生产线圈，还能够在多位置机器上生产。

通常，在这些机器上，线材(通过进给器从线圈解绕)的张力根据线材的直径(根据表列关系)设定。这是很好的起始值，但并没有考虑到进给器下游的摩擦，这事实上会引起线材借以有效地卷绕到构件上的真实张力的变化，并因此引起成品的电特性的改变。显然，这种摩擦差异在生产过程中或者在从一个位置至另一位置的期间可能变化(例如由于污物的累积而产生)，从而使得均质化、可重复性的生产实际上是不可能的。

已知特定用于金属线材并允许所述控制的各种类型的进给器装置(或简称为进给器)，所述装置包括完全机械的进给器和机电的进给器，然而它们具有各种缺点。

机械张力调节装置例如必须逐个位置地并在整个过程期间被手动地调节和控制。这些限定了“开放回路进给控制系统”，该“开放回路进给控制系统”不能够纠正过程期间(来自线圈的金属线材的输入张力的变化、弹簧中的一个弹簧的损坏或失准、输入金属线材制动器内部的污物的累积等……)所引发的任何错误。

此外，在上述类型的进给器中，提供了单一工作张力的设定，则不能设定用于包装步骤、工作步骤以及装载步骤的不同张力。

最后，作为单一装置，完全机械的进给器不允许适用于金属线材一般借以进给至机器的张力的整个范围。因而，需要许多进给器装置，或者，进给器装置中的一些进给器装置需要以机械的方式被改型，以便能够在任何类型的线材上工作。

不像纯机械的装置或进给器，机电的装置或进给器具有电动马达，旋转滑轮受制于该电动马达，并且来自线圈的线材卷绕到该电动马达上，以用于在穿过毛毡式(felt)线材制动器之后以及在遭遇承受平衡弹簧的移动机械臂之前卷绕至少一转。电子控制单元不但控制马达的操作而且能够测量所述臂的位置，并且根据该位置增大或减小马达的速度并由此增大或减小线材的进给速度(实际上使用所述臂作为对加速和制动的控制)。

这些进给器也具有上述主要机械的装置的缺点，所述缺点在于，这些进给器使用移动臂来使线材张紧并且作为“开放回路”操作而没有对成品进行实际控制。