[发明专利]用于以恒定张力给送金属丝的系统及方法

说明书

技术领域

根据相应独立权利要求的前序所述的用于将金属丝供给至机器的系统和方法构成本发明的一个目的。

背景技术

从US2009/17875中已知在系统及方法的独立权利要求的前序中指出的特征。

许多工业生产方法(电马达制造、线圈制造等)是已知的，在这些工业生产方法中，需要将金属丝缠绕在可呈不同形状的物理介质上，介质由不同的材料制成并且是成品的一部分或者仅在生产阶段中使用(例如在利用温度自粘合金属丝制成的被称作“空隙芯”的芯的情况下)。

在前述生产方法中，控制张力以保证持续性和成品质量是很重要的。例如，张力的正确控制能保证制造出高质量的方形线圈，由此允许金属丝、即使在靠近介质的角部的位置也精确地粘合在介质自身上，从而避免了在该领域中通常称为“松弹簧”的情况。

另外，施加于金属丝的张力例如可以导致金属丝延长并且由此导致金属丝的截面减小。由此，由于成品中的金属丝的截面和长度发生变化，因而成品自身的总电阻发生改变，金属丝的电阻R实际上与金属丝的长度成正比而与金属丝的截面成反比，如在第二欧姆定律中所表明的

R＝ρ·l/S

其中：

l是金属丝的长度，以m计量，

S是截面积，以mm²计量,

ρ为材料的电阻系数(也被称作电阻率或比电阻)，以Ω·m计量。

张力的控制在生产线圈的初始阶段期间极为重要，在该阶段中，金属丝被缠绕在端子上(缠绕阶段)，然后金属丝将被焊接到该端子，以使金属丝被极佳地粘合至端子上从而防止其脱开。此外，在自动化机器上执行缠绕过程期间，对两个不同线圈进行的相继缠绕提供卸载已完成的线圈、即卸载金属丝已经缠绕到其上的介质的步骤以及一个装载新的介质以开始缠绕及预置新线圈的步骤。这种操作可以手动地(通过操作者)或自动地进行，并且在这种情况下通常提供金属丝的切割和下述臂的机械移动(该阶段在下文中称为装载阶段)，在该臂上固定有已缠绕有金属丝的介质。在装载阶段期间，控制金属丝的张力使得没有任何松弛发生是很重要的，因为松弛例如会在重新启动后续生产阶段时引起问题。

张力应用的正常区间根据金属丝的直径从5cN变化到4000cN(厘牛)；显然，金属丝的直径越小，工作张力越低，并且在缠绕阶段对金属丝的张力控制也更加重要。

已知有多种类型的专用于金属丝并且允许上述控制的供给装置(或简单的供给器)。

第一种类型的这种装置包括完全机械式的供给器，但是这种供给器展现出许多缺点。

用于调节张力的这种装置应当在整个过程期间手动调节并且一个位置接一个位置地控制。其是一种不能够将在该过程期间产生的可能错误(来自线圈的金属丝的输入张力的改变、弹簧中一个弹簧发生损坏或标定降级、输入丝制动器内的污垢堆积等...)修正的“开环系统”。

另外，在前述类型的供给装置中提供单一工作张力的设定，并且因此不可能为缠绕阶段、工作阶段和装载阶段设定不同的张力。

这种设定张力还取决于缠绕速度，因为缠绕速度在一定程度上是由于摩擦张力，摩擦张力进而取决于前面提到的速度，因此在机器的加速和减速阶段期间会观察到相当大的张力变化。

这些张力变化对成品的质量有负面影响，还会引起被缠绕金属丝的电阻值和阻抗的变化。

最后，完全机械式的供给装置作为单独的装置不能够满足将一般金属丝供给到机器所需的全部范围的张力。因此，这允许具有数个供给装置或者对数个供给装置的某个部分作机械方面的改型，以能够加工任何类型的金属丝。

相比于纯机械装置，同样已知的装置或电动机械供给器具有一个电马达，电马达约束有转动的带轮，来自线圈的金属丝在穿过毛毡式丝制动器之后、在遇到经受缓冲弹簧的可动机械臂之前，在带轮上缠绕至少一圈。电控单元除了控制马达的致动之外，还能够测量这种臂的位置，电控单元根据所述位置提高或降低马达速度并由此提高或降低金属丝的供给速度(在实践中用臂本身执行加速和制动命令)。

这些供给器也展现出前述纯机械装置的限制，因为它们设置为使用可动臂来张紧金属丝并且采用“开环”操作而没有对成品实际控制。

最后，已知的电子制动装置除了提供回复的可动臂，还提供布置在供给装置出口处的测力传感器(或任何其他相当的张力测量装置)、以及使用测得的张力值调节通常位于补偿器臂上游的预制动装置从而控制该装置的单元。例如在EP0424770中描述的解决方案。