用于以恒定的張力和量將金屬線材進(jìn)給至操作機(jī)器的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)相對(duì)應(yīng)的獨(dú)立權(quán)利要求的前序部分的用于將金屬線材進(jìn)給至機(jī)器的方法及裝置。這些權(quán)利要求的導(dǎo)言部分可以參閱EP O 926 090。
【背景技術(shù)】
[0002]已知需要將金屬線材卷繞到物理構(gòu)件上的許多工業(yè)過(guò)程(電動(dòng)馬達(dá)、線圈等的制造)，該物理構(gòu)件可以具有不同的形狀，可以由不同材料制成，并且可以是成品的一部分，或者僅可以在生產(chǎn)步驟期間使用。
[0003]線材進(jìn)給器裝置用于使金屬線材能夠以恒定的張力進(jìn)給至機(jī)器的這些過(guò)程中。這種裝置或進(jìn)給器包括一個(gè)或更多個(gè)輪子或滑輪，線材的一個(gè)或更多個(gè)線圈在被從支承線圈拾取之后卷繞到一個(gè)或更多個(gè)輪子或滑輪上，線材的一個(gè)或更多個(gè)線圈從該支承線圈解繞。線材優(yōu)選地卷繞有若干線圈，以防止線材在進(jìn)給步驟期間滑動(dòng)。
[0004]這種滑輪通過(guò)電動(dòng)馬達(dá)和控制單元以旋轉(zhuǎn)的方式安置，這種滑輪的電動(dòng)馬達(dá)通過(guò)電子命令而控制，該控制單元根據(jù)由裝載單元(或其他張力傳感器)所檢測(cè)到的線材的張力或根據(jù)所述線材所處的工作的前進(jìn)狀態(tài)來(lái)設(shè)定旋轉(zhuǎn)速度，以將張力值保持在固定設(shè)定范圍內(nèi)。
[0005]線材被進(jìn)給到滑輪上，線材在沒(méi)有任何滑動(dòng)的情況下被卷繞到該滑輪上，電子控制單元不僅能夠在機(jī)器的各種操作步驟期間保持恒定的張力，而且能夠以絕對(duì)精度測(cè)量進(jìn)給的線材的量(LWA);這例如借助于配裝在馬達(dá)內(nèi)部或外部的霍爾傳感器、應(yīng)用于馬達(dá)的編碼器、或者適于對(duì)由所述馬達(dá)執(zhí)行的轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行檢測(cè)的其他傳感器來(lái)進(jìn)行。
[0006]因此，在上述過(guò)程中，為保證成品的恒定性和質(zhì)量，張力的控制是基本的。
[0007]施加于線材的張力可能還會(huì)導(dǎo)致線材的拉伸，并且因而減小線材的橫截面。該事實(shí)，不僅改變線材的機(jī)械特征(尺寸)，也帶來(lái)產(chǎn)品本身的總電阻的變化，如第二歐姆定律所指出的，線材的電阻R事實(shí)上與線材的長(zhǎng)度成正比，而與線材的橫截面成反比。
[0008]在例如用于生產(chǎn)電線圈的一些卷繞過(guò)程中，其根本之道不僅在于以恒定的張力進(jìn)給線材，而且在于確保每一成品(線圈)存在有相同數(shù)量的線材，這是使成品具有所需阻抗(電阻)值的基本要求。
[0009]特別地，在電線圈的生產(chǎn)中，在其生產(chǎn)期間保證對(duì)每件相同的進(jìn)給的線材的量(LffA)意味著使生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化并且提高成品的質(zhì)量和可重復(fù)性。測(cè)量并且控制進(jìn)給的線材的量(LWA)意味著除了能夠完全相同地生產(chǎn)線圈，還能夠在多位置機(jī)器上生產(chǎn)。
[0010]通常，在這些機(jī)器上，線材(通過(guò)進(jìn)給器從線圈解繞)的張力根據(jù)線材的直徑(根據(jù)表列關(guān)系)設(shè)定。這是很好的起始值，但并沒(méi)有考慮到進(jìn)給器下游的摩擦，這事實(shí)上會(huì)引起線材借以有效地卷繞到構(gòu)件上的真實(shí)張力的變化，并因此引起成品的電特性的改變。顯然，這種摩擦差異在生產(chǎn)過(guò)程中或者在從一個(gè)位置至另一位置的期間可能變化(例如由于污物的累積而產(chǎn)生)，從而使得均質(zhì)化、可重復(fù)性的生產(chǎn)實(shí)際上是不可能的。
[0011]已知特定用于金屬線材并允許所述控制的各種類型的進(jìn)給器裝置(或簡(jiǎn)稱為進(jìn)給器)，所述裝置包括完全機(jī)械的進(jìn)給器和機(jī)電的進(jìn)給器，然而它們具有各種缺點(diǎn)。
[0012]機(jī)械張力調(diào)節(jié)裝置例如必須逐個(gè)位置地并在整個(gè)過(guò)程期間被手動(dòng)地調(diào)節(jié)和控制。這些限定了 “開(kāi)放回路進(jìn)給控制系統(tǒng)”，該“開(kāi)放回路進(jìn)給控制系統(tǒng)”不能夠糾正過(guò)程期間(來(lái)自線圈的金屬線材的輸入張力的變化、彈簧中的一個(gè)彈簧的損壞或失準(zhǔn)、輸入金屬線材制動(dòng)器內(nèi)部的污物的累積等……)所引發(fā)的任何錯(cuò)誤。
[0013]此外，在上述類型的進(jìn)給器中，提供了單一工作張力的設(shè)定，則不能設(shè)定用于包裝步驟、工作步驟以及裝載步驟的不同張力。
[0014]最后，作為單一裝置，完全機(jī)械的進(jìn)給器不允許適用于金屬線材一般借以進(jìn)給至機(jī)器的張力的整個(gè)范圍。因而，需要許多進(jìn)給器裝置，或者，進(jìn)給器裝置中的一些進(jìn)給器裝置需要以機(jī)械的方式被改型，以便能夠在任何類型的線材上工作。
[0015]不像純機(jī)械的裝置或進(jìn)給器，機(jī)電的裝置或進(jìn)給器具有電動(dòng)馬達(dá)，旋轉(zhuǎn)滑輪受制于該電動(dòng)馬達(dá)，并且來(lái)自線圈的線材卷繞到該電動(dòng)馬達(dá)上，以用于在穿過(guò)毛氈式(felt)線材制動(dòng)器之后以及在遭遇承受平衡彈簧的移動(dòng)機(jī)械臂之前卷繞至少一轉(zhuǎn)。電子控制單元不但控制馬達(dá)的操作而且能夠測(cè)量所述臂的位置，并且根據(jù)該位置增大或減小馬達(dá)的速度并由此增大或減小線材的進(jìn)給速度(實(shí)際上使用所述臂作為對(duì)加速和制動(dòng)的控制)。
[0016]這些進(jìn)給器也具有上述主要機(jī)械的裝置的缺點(diǎn)，所述缺點(diǎn)在于，這些進(jìn)給器使用移動(dòng)臂來(lái)使線材張緊并且作為“開(kāi)放回路”操作而沒(méi)有對(duì)成品進(jìn)行實(shí)際控制。
[0017]最后，已知電子制動(dòng)的裝置，該電子制動(dòng)的裝置不但設(shè)置有恢復(fù)移動(dòng)臂來(lái)用于安置在進(jìn)給器的輸出上的裝載單元(或其他等效張力檢測(cè)器)，還設(shè)置有裝置的控制單元，該控制單元使用所檢測(cè)到的張力值來(lái)調(diào)節(jié)一般位于補(bǔ)償器臂上游的預(yù)制動(dòng)。例如在EP0424770中描述了一種這樣的解決方案。
[0018]然而，即使這種解決方案解決了上述裝置的一些問(wèn)題，但這種解決方案卻具有各種缺點(diǎn):例如，盡管在閉合回路上操作，上述裝置在任何情況下均不能夠以低于自線圈解繞的張力的張力進(jìn)給線材，這是因?yàn)檫@種構(gòu)件只能擋住線材并因而增大了這種張力。
[0019]意大利專利申請(qǐng)MI12011A001983公開(kāi)了一種能夠進(jìn)給金屬線材的裝置，該裝置測(cè)量金屬線材的張力并且借助于閉合回路進(jìn)給控制使金屬線材的張力與預(yù)設(shè)、可能的可編程值相符(減少或增加金屬線材的張力)。以這種方式，裝置不僅能夠制動(dòng)線材，而且能夠從對(duì)應(yīng)的源線圈以比解繞張力更低(且不僅更高)的張力來(lái)進(jìn)給金屬線材。
[0020]這種已知的裝置使得能夠設(shè)定線材的相同的進(jìn)給張力用于線材經(jīng)受的整個(gè)過(guò)程，或者分化成在機(jī)器的不同操作步驟(包裝、工作、裝載)中具有不同的張力；這以完全自動(dòng)的方式或借助于與機(jī)器的接口來(lái)進(jìn)行。
[0021]這種裝置或進(jìn)給器一一盡管最佳地運(yùn)行一一控制和調(diào)節(jié)在線材離開(kāi)所述裝置之前進(jìn)給的一般金屬線材的張力。然而，金屬線材的張力可能會(huì)在金屬線材行進(jìn)至機(jī)器期間金屬線材已經(jīng)離開(kāi)進(jìn)給器之后發(fā)生變化，特別是例如由于通常已知為線材導(dǎo)引的若干機(jī)械通道，所述線材導(dǎo)引正如所述具有用來(lái)將所述線材從進(jìn)給器引導(dǎo)至該機(jī)器實(shí)際處理所述線材的點(diǎn)的目的。因此，從進(jìn)給器出來(lái)的線材的張力與處理點(diǎn)附近的所述線材的張力之間會(huì)有由于行進(jìn)期間存在的摩擦而產(chǎn)生的差別。因此，所述差別可能在進(jìn)給線材中引起物理變化(橫截面和長(zhǎng)度)，并且因此，改變成品的電阻值。
[0022]在這種情況下，上述已知的進(jìn)給器裝置不能自主進(jìn)行干涉以防止上述缺點(diǎn)；因此，該裝置正因?yàn)槠涮幱谄淇刂苹芈吠舛荒軌蜃詣?dòng)的對(duì)發(fā)生在其下游的狀況進(jìn)行補(bǔ)償。另夕卜，線材的可能的物理改型是不經(jīng)常發(fā)生的情況，并且因此是不可預(yù)測(cè)的(但可隨時(shí)間變化):考慮例如由機(jī)械通道(線材導(dǎo)引)引起的摩擦，這可能例如根據(jù)存在于線材上或隨著線材滑動(dòng)而沉積在線材上的潤(rùn)滑劑的量而改變所述摩擦的發(fā)生率。
[0023]以相同的方式，在進(jìn)給器上游的線材的解繞張力的變化可能會(huì)引起線材的物理特征(橫截面、長(zhǎng)度、電阻)的變化，從而導(dǎo)致成品的電阻值的變化；盡管其以恒定的張力進(jìn)給所述線材，前述現(xiàn)象卻在由進(jìn)給器操作的張力控制回路外。
[0024]相同的缺點(diǎn)可能由于用于生產(chǎn)過(guò)程的線材本身的生產(chǎn)公差而引起。
[0025]US2009/178757描述了一種調(diào)節(jié)輪胎的加強(qiáng)線材纜的張力的方法。這種方法描述了一種用于借助于進(jìn)給器對(duì)從線圈卷繞到機(jī)器上的線材進(jìn)行卷繞的系統(tǒng)。作為卷線材機(jī)的機(jī)器接納以預(yù)定和期望的張力進(jìn)給的線材纜，該預(yù)定和期望的張力通過(guò)連接至控制單元的張力傳感器控制。
[0026]進(jìn)給器包括由旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，線材纜卷繞到所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件上，在線材纜到達(dá)機(jī)器之前卷繞成一個(gè)或更多個(gè)線圈。在進(jìn)給期間，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件下游的線材的進(jìn)給速度受到控制，速度數(shù)據(jù)被控制單元用于命令這些元件的致動(dòng)器，以便控制線材的張力。
[0027]該解決方案既沒(méi)有描述也沒(méi)有暗示進(jìn)給至機(jī)器的線材或金屬線材纜的量的控制，也沒(méi)有在進(jìn)給期間保持這種量處于恒定值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0028]本發(fā)明的目的在于提供一種方法和系統(tǒng)，所述方法和系統(tǒng)不管進(jìn)給金屬線材的特征如何都允許對(duì)供給至處理所述金屬線材的機(jī)器的線材的張力及線材的量進(jìn)行最優(yōu)控制，同樣在毛細(xì)管線材的情況下亦是如此。
[0029]特別地，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供所述類型的系統(tǒng)，該系統(tǒng)使得能夠保持進(jìn)給至處理線材的機(jī)器的線材的量恒定，以便補(bǔ)償卷繞有線材的構(gòu)件(通常是塑膠卷筒)的任何機(jī)械公差。
[0030]本發(fā)明的另一目的在于制作上述類型的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠補(bǔ)償由線材在其通向機(jī)器的途中經(jīng)過(guò)的構(gòu)件所施加的機(jī)械摩擦的存在，摩擦可能沿著線材的路徑從一個(gè)構(gòu)件至另一個(gè)構(gòu)件并且從一個(gè)位置至另一個(gè)位置變化。
【附圖說(shuō)明】
[0031]本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的這些和其