DE2821631B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Dicke des Isolierlackauftrages bei der Lackdrahtfertigung - Google Patents

Description

• Lackisolierte Wickeldrähte, sogenannte Lackdrähte, kommen im großen Umfang im Elektromaschinenbau, Transformatorenbau und in der Elektronik zum Einsatz.
• Das Leitermaterial, vorzugsweise Kupfer oder Aluminium, ist mit einer dünnen, jedoch mechanisch und thermisch äußerst widerstandsfähigen Kunstharzlackschicht isoliert. Die Herstellung derartiger Lackdrähte erfolgt auf sogenannten Drahtlackiermaschinen durch mehrfaches kontinuierliches Auftragen eines Drahtlakkes, üblicherweise einer Lösung eines organischen Kunstharzes in einem Lösungsmittel, auf den Metalldraht Um einen glatten, blasen- und lösungsmittelfreien Lackfilm zu erzielen, muß eine hohe Anzahl der Lackaufträge mit dünner Schichtstärke des Einzelauftrages durchgeführt werden. Der Herstellungsprozeß besteht im wesentlichen darin, einen durch eine entsprechende Lackauftragungsmaschine hindurchlaufenden, von einer Spule abzuwickelnden Draht an einer dafür vorgesehenen Stelle gleichmäßig mit flüssigem Isolierlack zu versehen, anschließend durch einen Glühofen laufen zu lassen, der die gewünschte Aushärtung des Lackes bewirkt, und schließlich den mit Isolierlack versehenen Draht wieder auf eine zweite Spule aufzubringen.
• Hierbei bestand bisher eine Schwierigkeit darin, aus irgendwelchen Gründen entstandene Fehler, wie beispielsweise zu dünner Lackauftrag, direkt während des Herstellungsprozesses zu erkennen und anzuzeigen, um die Lackauftragung sogleich dementsprechend justieren und Ausschuß vermeiden zu können. Daher ist es zweckmäßig, eine Kontrollvorrichtung vorzusehen, die Fehlerstellen verschiedener Art sofort erkennbar macht Dafür ist es bekannt, an eine den bereits mit Isolierlack versehenen Draht führende Rolle eine Spannung anzulegen, und die Spannungsdifferenz zwischen dieser Rolle und einer zweiten Führungsrolle, über die der Draht vor der Auftragung des Isolierlackes geführt wird zur Messung des Isolierwertes heranzuziehen. Auf diesem Grundprinzip beruhende Isolationswertprüfer und deren Funktionsweise sind in DE-OS 1591 923 beschrieben, die einen solchen angibt.
• Der daraus bekanntgewordene Isolationswertprüfer weist ein mehrere Meßkanäle speisendes, zentrales Hochspannungsteil, einen vorzugsweise frequenzvariabel ausgebildeten, Zählimpulse abgebenden Taktgenerator und einen in seiner Frequenz gleichfalls veranderlich einstellbaren, Rückstellimpulse liefernden Nullstellgenerator auf. Hierbei ist ferner in jedem Meßkanal ein den Meßwert linear verstärkender Vorverstärker, ein an den Vorverstärker angeschlossener, die Zahlimpulse des Taktgenerators beim Unterschreiten eines eingangsseitig anliegenden Schwellwertpotentials übertragender und beim Übersteigen dieses Schwellwertes sperrender Diskriminator angeordnet Schließlich sind daran auch noch eine von dem Diskriminator gespeiste, die Impulsfolge vorzugsweise dekadisch untersetzende und in einer mittels der Rückstellimpulse des Nullstellgenerators vorwählbaren Zeitperiode zahlenmäßig unterschwellige Impulsfolgen diskriminierende Untersetzerstufe und eine die Üherschußimpulse jedes Meßkanals einzeln wiedergebende Registrier- bzw.
• Anzeigeeinheit vorgesehen Dieser bekannte digitale Isolationswertprüfer gestattet die Kontrollmessung einiger gleichzeitig gefertigter Lackdrähte sowie die automatische Anzeige und kontinuierliche Registrierung der Meßauswertungen, und hat sich hinsichtlich seiner lüüfgenauigkeit sowohl bei Unterschreitungen des von der Dicke des Lackauftrages abhängigen Sollwertes der Lackisolierung als auch bezüglich der Fehlerhaufigkeit gut bewährt Neben den relativ hohen Erstellungskosten wurde jedoch die beschränkte Anzahl seiner Meßkanäle, vor allem aber die hierbei unerläßliche Notwendigkeit einer kontinuierlichen manuellen Justierung der Lackauftragung, unter Berücksichtigung der Anzeige dieses bekannten Gerätes als nachteilig empfunden Hinzu kommt als weiterer Nachteil, daß es nur bei Unterschreitung der vorgesehenen, durch DIN-Normen festgelegten Sollwertes der Isolierlackdicke jedoch nicht bei deren Überschreitung anspricht Dies bringt erhöhten Aufwand an Isolierlack mit sich, welcher die Fertigungskosten erhöht und ist auch wegen unterschiedlicher Wickelstärken bei dessen Verwendung an sehr genau bemessenen kleinen Spulen oder dergleichen unerwünscht Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Dicke des Isolierlackauftrages anzugeben, womit sich eine manuelle Justierung des Lackauftrages erübrigt und eine kontinuierliche Gleichmäßigkeit der Enddicke des Isolierlackes einer Mehrzahl parallel gefertigter Lackdrähte gewährleistet ist, wobei zugleich Dicke überschreitungen der Lackisolierung ebenso wie deren Unterschreitung zuverlässig verhindert, die Dickenmessungen kontinuierlich wahrnehmbar und registrierbar sind, und die Lackdrahtqualität mit vergleichsweise geringem Aufwand zur Gewährleistung vorgegebener Sollwerte kontrollierbar ist Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit dem Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben, und weitere Ausgestaltungen dieser Aufgabenlösung sind mit den Ansprüchen 2 bis 6 umrissen, von welchen der Anspruch 2 auf eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens bezüglich der kontinuierlichen Steuerung der Lackauftragung gerichtet ist, und die Ansprüche 3 bis 6 die Ausbildung und weitere Ausgestaltungen einer hierfürgeeigneten Vorrichtung betreffen Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß für die Qualitätskontrolle moderner Lackdrähte die Dickenmessung bzw. Enddickenmessung des Isolierlaclcauftages vollkommen ausreichend ist, unter der Voraussetzung der absoluten Gleichmäßigkeit des Laciauftrages.
• Diese ist zufolge der erfindungsgemäßen automatischen Steuerung der Lackauftragung in direkter Abhängigkeit von der Enddickenmessung, also der unmittelbaren Anbindung der Steuerung des Lackauftrages an dessen Enddicke, mit Sicherheit gewährleistet, so daß sich die komplizierte und dementsprechend kostenaufwendige Isolierwiderstandsmessung erübrigt Da Fehler jedweder Art hierbei ausgeschlossen sind, braucht deren Häufigkeit nicht mehr registriert zu werden.
• Dieses Verfahren ermöglicht problemlos die kontinuierliche gleichzeitige Fertigung einer Mehrzahl parallel geführter Lackdrähte hoher Qualitatmit geringstmöglichem Aufwand an Isolierlack Da alle Vorgänge im wesentlichen selbsttätig ablaufen, ist nur noch eine Wartung der Anlage erforderlich, zumal sich ja die bisher notwendige manuelle Justierung der Lackauftragung, beispielweise durch Regelung der Lackzuftihr zu jeder einzelnen Auftrageeinrichtung, erübrigt Die Erstellungskosten der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind vergleichsweise gering, da die hierbei verwendeten elektronisch wirksamen Meßtaster und die zugehörige Auswertungs-, Anzeige-, Registrier- und Impulsabgabe geräte für verschiedene industrielle Anwendungen in großen Stückzahlen gefertigt werden und dementspre chend kostengünstig auf dem Markt erhältlich sind, wogegen die spezielle Halterung nach der Erfindung einfach zu erstellen und daher ebenfalls kostengünstig ist Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 schematisch und teilweise geschnitten eine Vorderansicht einer Vorrichtung zur Bestimmung der Dicke des Isolierlackauftrages mit angeschlossener Regeleinrichtung und F i g. 2 diese Vorrichtung im Schnitt nach der Linie Il-IlderFig. 1.
• Die gezeigte Vorrichtung umfaßt ein Rahmengestell 20 mit quer zur Bewegungsrichtung einer Anzahl parallel geführter, bei deren Herstellung zu messender Lackdrähte 18 angeordneten Führungseinrichtungen 1, 1a,z.B. in Form von Leitschienen oder Führungsspindeln, und mit einem auf diesen bzw. Iängsdieser hin- und herbewegbaren Schlitten 19, als Halterung für einen elektronisch wirksamen Meßtaster 7.
• An dem Rahmengestell 20 sind ferner für den Antrieb des Schlittens 19 ein Motor 12, ein Zahnriementrieb 8 und ein Paar von Übertragungseinrichtungen 2, 2a, z. B.
• Gewindespindeln, vorgesehen, die mit Muttern des Schlittens 19 zusammenwirken. Diese dienen zur Umsetzung der vom Zahnriementrieb 8 auf sie übertragenen Drehbewegungen des Motors 12, vorzugsweise eines leicht reversierbaren Scheibenläufermotors, in geradlinige Bewegungen des Schlittens 19 längs der Führungsschienen 1, la Ablauf, Richtung und Unterbrechungen der Bewegungen des Schlittens 19 sind mittels nachstehend eingehend beschriebener Steuereinrichtungen 9, 10, 11 genau bestimmbar.
• Diese bewirken, daß der Schlitten 19 den Meßtaster 7 periodisch wiederkehrend jedem der zu messenden Drähte 18 zuführt, an der betreffenden Stelle anhält, um den Draht zu messen, und erst nach gleichzeitig erfolgender Anzeige und Registrierung seiner jeweiligen Position und des ermittelten Dickenmeßwertes des betreffenden Drahtes 18 sowie ggf. nach Abgabe eines entsprechenden Impulses an eine mit ihm verbundene Regeleinrichtung 21 für den Lackauftrag einer Isolierlackauftrageeinrichtung 22 mit seiner traversierenden Bewegung fortfährt. Neben der so bewirkten kontinuierlichen Kontrolle und Registrierung des Enddickenmeßwertes jedes der gleichzeitig gefertigten Lackdrähte 18 ist die gleichzeitige, die Dicke der Isolierauftragung ständig korrigierende und in vorbestimmten engen Toleranzen haltende Impulsabgabe an die Regeleinrichtung 21 der Isolierlackauftrageeinrichtung 22 von ausschlaggebender Bedeutung für die Qualität der so gefertigten Lackdrähte 18.
• Die Auftrageeinrichtung 22 kann mit einer Wanne 24 ausgestattet sein, in der kapillarwirksame Benetzungs-und Abstreifkörper 26, wie Filzkissen oder dergleichen, angeordnet sind, zwischen denen die mit dem Lackauftrag zu versehenden Drähte 18 hindurchgezogen werden. Hierbei ist die Wanne 24 zu einem erheblichen Teil mit dem flüssigen Isolierlack gefüllt, dessen dosierte Zufuhr von einem hier nicht gezeigten Vorratsbehälter mittels der Regeleinrichtung 21 genau gesteuert wird. Hierbei wird zufolge der vom Meßtaster 7 abgegebenen Impulse bewirkt, daß die Dosierung des für den letzten Lackauftrag jedes der Drahte 18 zugeführten Isolierlackes durch Veränderungen einer periodisch wiederkehrenden Öffnungszeit eines magnetisch betätigten Dosierventils 23 in Abhängigkeit von den ermittelten Abweichungen des Enddurchmessers jeder der in paralleler Führung gefertigten Lackdrähte von den vorgegebenen Sollwerten gesteuert wird.
• Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die jeweilige Dicke des Lackauftrages bei konstanter Temperatur, Zusammensetzung und Viskosität des Isolierlackes allein von der Niveauhöhe oder dem Pegel 25 des jeweiligen Vorrats an Isolierlack in der Wanne 24, also der jeweiligen Eintauchtiefe der Filzkissen 26 abhängig ist. In bevorzugter Ausführung ist die Regeleinrichtung 21 mit einem magnetisch betätigbaren Ventil 23 ausgestattet, dessen periodisch widerkehrende Öffnungszeit jeweils automatisch in Abhängigkeit von den ermittelten Meßwerten zur Bestimmung eines optimalen Isolierlackpegels in der Wanne 24 und somit der Dicke des Lackauftrages justiert wird Statt der Öffnungszeit kann in einer Variante der Erfindung auch der jeweilige Öffnungshub des Regelventils 23 entsprechend eingestellt werden.
• In einer vorteilhaften Variante dieser Vorrichtung umfaßt der Schlitten 19 zwei einander zugeordnete, getrennt jedoch synchron bewegbare Läufer 3, 3a, von welchen die eine, vorzugsweise der obere Läufer 3, mit einem Meßrachen 6 und dem mit seinem Fühler in diesen vorragenden Meßtaster 7 ausgebildet bzw.
• ausgestattet ist. Zur zeitweiligen Einführung eines zu messenden Drahtes 18 in einen genau vorgegebenen Bereich des Meßrachens 6 sind der Schlitten 19 bzw. die Läufer 3, 3a mit einer »Einfädel«-Automatik, bestehend aus einer Anzahl in der Drahtführungsebene verschwenkbar angeordneter Drahtführungsrollen 4, 4,1, die unter der Einwirkung eines ebenfalls am oberen Läufer 3 angeordneten, im Takt mit den gesteuerten Bewegungen der Läufer 3, 3a aktivierten Hubmagneten 5 den vorbeibewegten Draht 18 in die vorgesehene Meßlage bringen bzw. in dieser längs der Fühlerspitze des Meßtasters 7 führen.
• Die Bewegungen des Schlittens 19 bzw. die über den Zahnriementrieb 8 synchronisierten Bewegungen der beiden Läufer 3, 3a steuernden Einrichtungen umfassen eine in dessen bzw. deren Antrieb zwischengeschaltete, die kontinuierliche Antriebsübertragung in vorbestimmbaren, periodisch wiederkehrenden Abständen unterbrechende Steuerkupplung 11 und eine mit dieser zur zeitweiligen Festlegung des Schlittens 19 bzw. der Läufer 3, 3a zusammenwirkende Bremskupplung 10 sowie einen mittels einer vorprogrammierbaren Digitalsteuerung geregelten Impulsgeber 9. Diese Steuereinrichtungen regeln den Ablauf der schrittweise Bewegungen des Schlittens 19 oder der Läufer 3, 3a von Draht zu Draht und im Takt mit diesem Bewegungsablauf die Betätigung der Einrichtungen zur Erfassung, Führung und Dickenmessung jedes Drahtes bei gleichzeitig unterbrochener Fortbewegung des Schlittens 19 und dessen wahlweise beschleunigbare oder schrittweise Rückbewegung in die Ausgangsstellung.
• Wie sich in F i g. 1 gut erkennen läßt, ist an dem Rahmengestell 20 ein Schalt- und Anzeigekasten 17 mit je einem elektronisch betätigten, optisch wahrnehmbaren Meßschlitten-Positionsanzeiger 15, einem Drahtdikkenmaß-Anzeigegerät 16 und einem Drahtdicken-Registriergerät 13 sowie mit einem Positionsvorwahl-Druckschalter 14 angeordnet. Bei dieser bevorzugten Anordnung kann die automatische Betätigung des Speise- oder Dosierungsregelventils 23 der mit dem Meßtaster 7 über ein elektronisches Steuerorgan des Schalt- und Anzeigekastens 17 verbundenen regeleinrichtung 21 in Abhängigkeit von den vom Meßtaster 7 ermittelten Differenzwerten, so wie vorstehend eingehend beschrieben, erfolgen.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Bestimmung der Dicke des Isolierlackauftrages bei der Lackdrahtfertigung, bei welcher eine Anzahl parallel geführter, mit Lack zu isolierender Drähte in mehrfacher Aufeinanderfolge mit einer ggf. vor dem weiteren Lackauftrag getrockneten bzw. gehärteten Lackschicht versehen und schließlich aufgespult wird, wobei die Enddicke der Lackschicht durch Regelung zumindest der mit dem letzten Lackauftrag aufgebrachten Lackmenge innerhalb vorgegebener Grenzen gehalten wird, deren Einhaltung durch Dickmessung des beschichteten Drahtes, CL lt Messung seines Enddurchmessers, nach Härtung der zuletzt aufgebrachten, äußersten Lackschicht geprüft wird, d a du r c h gekennzeichnet, daß die Isolierlackzufuhr für den Auftrag der äußersten Lackschicht jedes Drahtes in unmittelbarer Abhängigkeit von einer selbsttätigen, kontinuierlich periodisch wiederkehrenden Enddickenmessung jedes Drahtes so geregelt wird, daß die vorbestimmte Gesamtdicke der Lackisolierung mit dem letzten Lackauftrag erreicht wird, wobei zugleich die mit der selbsttätigen, periodischen Enddickenmessung jedes Lackdrahtes ermittelten Werte sowohl angezeigt als auch dauerhaft registriert werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierung des für den letzten Lackauftrag jedes der Drähte zugeführten Isolierlackes durch Veränderungen einer periodisch wiederkehrenden Öffnungszeit eines magnetisch betätigten Dosierventils in Abhängigkeit von den ermittelten Abweichungen des Enddurchmessers jedes der in paralleler Führung gefertigten Lackdrähte von den vorgegebenen Sollwerten gesteuert wird
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einem elektronisch wirksamen Meßtaster, welcher zur Ermittlung und Anzeige von Abweichungen des Istwertes des Außendurchmessers eines erhärteten Lackauftrages von einem Sollwert bzw. zur Abgabe entsprechender Impulse an mit ihm verbundene Geräte eingerichtet, auf einer im Endbereich einer Lackdrahtfertigungsanlage anbringbaren Halterung angeordnet, und wenigstens mit einer daran vorgesehenen Anzeigeeinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung als Rahmengestell (20) mit quer zur Bewegungsrichtung der zu messenden Lackdrähte (18) angeordneten Führungseinrichtungen (1, la)> einem längs der Führungseinrichtung (1, la) hin- und herbewegbaren Schlitten (19), der einen mit dem Meßtaster (7) versehenen Meßrachen (6) aufweist, mit einem Antrieb (12,8,2) für den Schlitten (19) sowie mit die Bewegungen desselben steuernden Einrichtungen (9, 10, 11) ausgebildet ist, wobei der Meßtaster (7) mit einer Regeleinrichtung (21) für die Dosierung des Lackauftrages verbunden ist
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurchgekennzeichnet, daß der Schlitten (19) zwei zueinander zugeordnete, getrennt jedoch synchron bewegte Läufer (3, 3a)umfaßt, von welchen vorzugsweise der obere Läufer (3) mit dem Meßrachen (6) und dem mit seinem Fühler in diesen vorragenden Meßtaster (7) sowie mit einem Hubmagneten (5) und wenigstens einer Drahtführungsrolle (4) ausgebildet bzw.

   ausgestattet, und der zugeordnete Läufer (3a) zur zeitweiligen Einführung eines jeweils zu messenden Drahtes (18) in einen genau vorgegebenen Bereich des Meßrachens (6) mittels in der Führungsebene verschwenkbar angeordneter Drahtführungsrolle (4a) eingerichtet ist, die unter der Einwirkung des im Takt mit den gesteuerten Bewegungen der Läufer (3, 3a) aktivierten Hubmagneten (5) den vorbeibewegten Draht (18) in die vorgesehene Meßlage bringen bzw. in dieser längs der Fühlerspitze des Meßtasters (7) führen.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Schlittens (19) bzw. seiner Läufer (3, 3a) einen am Rahmengestell (20) vorzugsweise seitlich angebrachten, leicht reversierbaren Antriebsmotor (12) und dessen Drehkraft und -richtung als geradlinigen Bewegungsantrieb auf den Schlitten (19) übertragende bzw. die Bewegungen der beiden Läufer (3, 3a) synchronisierenden Übertragungseinrichtungen wie Mutter und Gewindespindel (2, 2a) bzw. Zahnriementrieb (8) umfaßt, wobei als Steuereinrichtungen eine dazwischen geschaltete, die kontinuierliche Antriebsübertragung in vorbestimmbaren, periodisch wiederkehrenden Abständen unterbrechende Steuerkupplung (11) und eine mit dieser zur zeitweiligen Festlegung des Schlittens (9) bzw. seiner Läufer (3, 3a) zusammenwirkende Bremskupplung (10) sowie ein mittels einer vorprogrammierbaren Digitalsteuerung geregelter Impulsgeber (9) vorgesehen sind, welche den Ablauf schrittweiser Bewegungen des Schlittens (19) von Draht zu Draht und im Takt mit diesem die Betätigung seiner Einrichtungen zur Erfassung, Führung und Dickenmessung jedes Drahtes (18) bei zeitweilig unterbrochener Fortbewegung des Schlittens (19) und dessen wahlweise beschleunigbare oder schrittweise Rückbewegung in die Ausgangsstellung regeln.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Rahmengestell (20) ein Schalt- und Anzeigekasten (17) mit je einem elektronisch betätigten, optisch wahrnehmbaren Meßschlitten-Positionsanzeiger (15) und einem Drahtdickenmaßanzeige- und -registriergerät (16 bzw.13) sowie mit einem Positionsvorwahl-Druckschalter (14) angeordnet ist, und daß dem Rahmengestell (20) wenigstens eine Isolierlackauftrageeinrichtung (22) mit einer Regeleinrichtung (21) für die Dosierung des Lackauftrages zugeordnet ist, wobei die Auftrageeinrichtung (22) eine von einem Vorratsbehälter gespeiste Wanne (24) aufweist, deren für die Lackauftragdicke maßgebliches Niveau (25) des Isolierlackinhalts mittels eines magnetisch betätigbaren Speiseregelventil (23) der mit dem Meßtaster (7) bzw. einem elektronischen Steuerorgang des Schalt- und Anzeigekastens (17) verbundenen Regeleinrichtung (21), in Abhängigkeit von den vom Meßtaster (7) ermittelten Differenzwerten, veränderbar ist.

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Dicke des Isolierlackauftrages bei der Lackdrahtfertigung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.