專(zhuān)利名稱(chēng)：控制偏心線圈體纏繞過(guò)程的方法和按照該方法工作的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種用于控制偏心線圈體的纏繞過(guò)程的方法。此外本發(fā)明也涉及ー種按照該方法工作的裝置、即例如ー種實(shí)施該方法的控制裝置，或者ー種具有該裝置的金屬線纏繞機(jī)器。
背景技術(shù)：
線圈體起待生產(chǎn)的繞組的芯的作用。繞組以自身已知的方式和方法由多個(gè)或許多導(dǎo)電金屬線的繞組層中得出。在線圈、繼電器、磁繼電器、發(fā)動(dòng)機(jī)繞組等等的情況下，線圈體 是指ー種金屬部件、例如ー種平行六面體形的金屬部件。這樣的線圈體在這里和在下文中被稱(chēng)為偏心的,其中，在線圈體的表面上的不同的點(diǎn)與中心點(diǎn)或與線圈體的經(jīng)過(guò)中心點(diǎn)延伸的旋轉(zhuǎn)軸線之間具有不同的距離。一個(gè)對(duì)于偏心線圈體的例子是平行六面體形的線圈體，其中，外部的角點(diǎn)與旋轉(zhuǎn)軸線之間具有最大的距離，和其中，所有其它的點(diǎn)則具有較小的距離，直到在平行六面體的表面上一點(diǎn)處的最小的距離，該平行六面體利用穿過(guò)中心點(diǎn)的側(cè)面之一的法線得出。偏心的線圈體也許近似的是旋轉(zhuǎn)體的相對(duì)部件、例如圓柱體，其中，在圓柱體外表面上的所有的點(diǎn)至少與中心軸線或旋轉(zhuǎn)軸線之間具有相同的距離。用于控制線圈體的纏繞過(guò)程的方法和為此設(shè)置的金屬線纏繞機(jī)器基本上是已知的。此外，偏心線圈體的纏繞也是自身已知的。獲得質(zhì)量好的纏繞過(guò)程的ー個(gè)重要的前提是，使得在纏繞過(guò)程中作用到金屬線上的拉カ保持恒定。然而，在偏心線圈體、即例如具有平行六面體形的線圈體幾何形狀的發(fā)動(dòng)機(jī)繞組的情況下，在纏繞循環(huán)期間出現(xiàn)高的拉カ跳躍和拉力波動(dòng)。這樣的拉カ跳躍可能會(huì)損害纏繞的金屬線或甚至使得金屬線斷裂。其缺點(diǎn)也在于，金屬線由于拉カ波動(dòng)經(jīng)歷不希望的長(zhǎng)度伸長(zhǎng)，并且其在纏繞的線圈中導(dǎo)致所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的不均勻性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的相應(yīng)地在于，提出ー種用于控制偏心線圈體的纏繞過(guò)程的方法，該方法避免上述缺點(diǎn)或至少減少其影響。基于本發(fā)明的ー個(gè)特殊的方面目的還在于，提出一種用于控制偏心線圈體的纏繞過(guò)程的方法，其中，避免了待纏繞線圈的轉(zhuǎn)速的下降，從而不損害按照該方法工作的設(shè)備的生產(chǎn)能力。該目的根據(jù)本發(fā)明利用權(quán)利要求I所述的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此，在用于控制偏心線圈體的纏繞過(guò)程的方法中，其中線圈體利用纏繞傳動(dòng)裝置轉(zhuǎn)入旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，其中利用線圈體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使得安置在那里的金屬線纏繞在線圈體上并且從卷筒上抽出，該卷筒分配有制動(dòng)傳動(dòng)裝置，設(shè)計(jì)為，基于線圈體的相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)位置實(shí)現(xiàn)纏繞傳動(dòng)裝置和/或制動(dòng)傳動(dòng)裝置的控制、特別是經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的控制。本發(fā)明從這樣的認(rèn)識(shí)出發(fā)，即在偏心線圈體中由于其幾何結(jié)構(gòu)，從在其上預(yù)設(shè)有金屬線的卷筒上抽出的速度不是恒定的，其中線圈體以該速度進(jìn)行纏繞，并且該速度和線圈體的旋轉(zhuǎn)位置有夫。本發(fā)明利用相對(duì)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)比例計(jì)算與線圈體的旋轉(zhuǎn)位置有關(guān)的抽出速度的改變。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)相應(yīng)地在于，基于線圈體的旋轉(zhuǎn)位置的探測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)纏繞傳動(dòng)裝置或制動(dòng)傳動(dòng)裝置或這兩種傳動(dòng)裝置、也就是說(shuō)纏繞傳動(dòng)裝置和制動(dòng)傳動(dòng)裝置的控制，以用于使得金屬線上的拉カ保持恒定或至少基本上是穩(wěn)定的。本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。在此所應(yīng)用的對(duì)前面權(quán)利要求的引用通過(guò)相應(yīng)的從屬權(quán)利要求的特征指出了獨(dú)立權(quán)利要求的內(nèi)容的其它設(shè)計(jì)方案；這不能理解為對(duì)于前面所引用的從屬權(quán)利要求的 特征組合的獨(dú)立的、代表性的保護(hù)要求的放棄。因?yàn)樘貏e是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容相關(guān)于在優(yōu)先權(quán)日的現(xiàn)有技術(shù)可能形成獨(dú)有的并且獨(dú)立的發(fā)明，因此申請(qǐng)人保留這種權(quán)利，即將這些或者其它的、到現(xiàn)在為止只在說(shuō)明書(shū)和/或附圖中公開(kāi)的特征組合作為獨(dú)立權(quán)利要求或部分說(shuō)明的內(nèi)容。此外，相關(guān)于權(quán)利要求的設(shè)計(jì)方案，在后面的權(quán)利要求中的特征的詳細(xì)具體化中由此出發(fā)，即在分別前面的權(quán)利要求中不存在這樣的限制。 對(duì)于本發(fā)明的ー個(gè)特殊的實(shí)施方式提出，盡管金屬線從卷筒上抽出的速度不是恒定的，但是傳動(dòng)裝置的控制使得纏繞傳動(dòng)裝置轉(zhuǎn)速恒定。線圈體也就以恒定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)并且該速度對(duì)于在単位時(shí)間內(nèi)纏繞的線圈體的可能的轉(zhuǎn)速是確定的。恒定的轉(zhuǎn)速也就導(dǎo)致了可預(yù)見(jiàn)的產(chǎn)量。此外，和例如相關(guān)于線圈體的旋轉(zhuǎn)位置在動(dòng)カ方面降低到恒定的轉(zhuǎn)速值之下的轉(zhuǎn)速相比，纏繞傳動(dòng)裝置的恒定的轉(zhuǎn)速促使產(chǎn)量升高。如果，為線圈體的多個(gè)旋轉(zhuǎn)位置和卷筒的多個(gè)對(duì)應(yīng)一致的旋轉(zhuǎn)位置確定卷筒的運(yùn)動(dòng)-或速度圖形并且將該圖形應(yīng)用為對(duì)于制動(dòng)傳動(dòng)裝置的控制的基礎(chǔ)，則纏繞傳動(dòng)裝置可以被控制用于恒定轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)，并且金屬線抽出的動(dòng)力、即隨著線圈體的旋轉(zhuǎn)位置變化的抽出速度，通過(guò)制動(dòng)傳動(dòng)裝置的合適的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。此外，對(duì)于卷筒的速度圖形，其一次性的確定或計(jì)算就是足夠的。一旦基本上只和線圈體的幾何形狀有關(guān)的速度圖形固定下來(lái)，那么其可以用于相同幾何形狀的線圈體的正在進(jìn)行的纏繞過(guò)程或其它的纏繞過(guò)程。運(yùn)動(dòng)-或速度圖形對(duì)于線圈體的多個(gè)旋轉(zhuǎn)位置和卷筒的多個(gè)對(duì)應(yīng)一致的旋轉(zhuǎn)位置來(lái)說(shuō)分別包括用于控制制動(dòng)傳動(dòng)裝置的位置-，運(yùn)動(dòng)-或速度的額定值。所有可以考慮的圖形，及特別是位置-，運(yùn)動(dòng)-，速度-，和加速度圖形，在這里和在下面在不放棄的廣泛含義的情況下被描述為速度圖形，由此也表明為正確的是，即從速度圖形中通過(guò)微分獲得加速度圖形并且從速度圖形中通過(guò)積分獲得位置圖形。相關(guān)于多個(gè)為其確定了速度圖形的旋轉(zhuǎn)位置，例如可以考慮90，100，180，360，720，1000等旋轉(zhuǎn)位置，其均勻有規(guī)律地分配在完全旋轉(zhuǎn)中。在ー個(gè)比較簡(jiǎn)單的、帶有360考慮的值的情況中，每個(gè)旋轉(zhuǎn)位置和線圈體的相應(yīng)于各個(gè)值的角度位置相關(guān)，并且同于卷筒的速度圖形對(duì)于在角度計(jì)量單位中每個(gè)整數(shù)的角度值，相應(yīng)地包括ー個(gè)位置-或速度額定值等等。對(duì)于卷筒的速度圖形的計(jì)算考慮到，其一方面在線圈體的各個(gè)旋轉(zhuǎn)位置和另一方面以ー個(gè)通過(guò)線圈體的旋轉(zhuǎn)軸線在線圈體上的金屬線的當(dāng)前的承載點(diǎn)或接觸點(diǎn)產(chǎn)生的距離為基礎(chǔ)。其形成帶有高的精確度的實(shí)際的比例。精確度至少可能大于帶有線圈體的幾何形狀近似值的情況。當(dāng)承載點(diǎn)和旋轉(zhuǎn)軸線之間的距離最大吋，則會(huì)在運(yùn)行中產(chǎn)生最大的抽出速度。如果卷筒的速度圖形被作為輸入端參數(shù)或作為額定值輸送給控制制動(dòng)傳動(dòng)裝置的調(diào)節(jié)電路，則與例如利用速度圖形的相應(yīng)的速度值來(lái)直接控制制動(dòng)傳動(dòng)裝置相比不同的是，可以利用調(diào)節(jié)電路的調(diào)節(jié)功能來(lái)補(bǔ)償可能存在的、與作為額定值輸送的相應(yīng)的速度值之間的偏差。
如果用于控制制動(dòng)傳動(dòng)裝置的調(diào)節(jié)電路包括調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器用于使得通過(guò)制動(dòng)傳動(dòng)裝置施加在金屬線上的拉カ保持恒定，則調(diào)節(jié)電路不只是考慮到來(lái)自于速度圖形的速度額定值，而且還在預(yù)設(shè)的或可預(yù)設(shè)的拉カ的穩(wěn)定性方面是有效的。為此設(shè)有來(lái)自于制動(dòng)傳動(dòng)裝置的力矩反饋，其中將由反饋的カ矩和作為預(yù)設(shè)的拉カ輸送的カ額定值組成的差值輸送給調(diào)節(jié)器作為輸入端信號(hào)。在運(yùn)行中，調(diào)節(jié)電路包括的調(diào)節(jié)器為了使得拉カ保持恒定還減小了分別輸出的調(diào)節(jié)值。為了實(shí)現(xiàn)用于控制制動(dòng)傳動(dòng)裝置的調(diào)節(jié)電路，可以考慮PI-調(diào)節(jié)器、原則上也可以考慮各個(gè)其它的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)器或它們的組合；和電流調(diào)節(jié)器；以及作為用于使得金屬線上的拉カ保持恒定的調(diào)節(jié)器的、在反饋支路上的PI-調(diào)節(jié)器。如果用于使得拉カ保持恒定的調(diào)節(jié)器布置在調(diào)節(jié)電路的反饋支路上，則該調(diào)節(jié)器的輸出端可以影響一個(gè)根據(jù)速度圖形在額定值默認(rèn)值后面的轉(zhuǎn)速默認(rèn)值。為了實(shí)現(xiàn)用于使得纏繞傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速保持恒定的控制，可以考慮具有PI-調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)電路。在此替代PI-調(diào)節(jié)器原則上也還可以應(yīng)用各個(gè)其它的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)器或它們的組合。通過(guò)應(yīng)用通過(guò)調(diào)節(jié)電路實(shí)現(xiàn)的調(diào)節(jié)，則與例如利用相應(yīng)的額定轉(zhuǎn)速來(lái)直接控制纏繞傳動(dòng)裝置不同的是，可以補(bǔ)償可能存在的、與額定轉(zhuǎn)速之間的偏差。如果纏繞傳動(dòng)裝置的調(diào)節(jié)和制動(dòng)傳動(dòng)裝置的調(diào)節(jié)作為位置調(diào)節(jié)實(shí)施，則可以將纏繞傳動(dòng)裝置和制動(dòng)傳動(dòng)裝置的所屬的速度-或轉(zhuǎn)速額定值和線圈體的各個(gè)旋轉(zhuǎn)位置相結(jié)
ロ ο在一個(gè)可替換的實(shí)施方式中提出，通過(guò)傳動(dòng)裝置的控制、特別是經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的控制將金屬線從卷筒上抽出的不是恒定的速度中得出的動(dòng)カー方面分配到纏繞傳動(dòng)裝置上和另ー方面分配到制動(dòng)傳動(dòng)裝置上。和在上述的變體(其中傳動(dòng)裝置的控制實(shí)現(xiàn)了纏繞傳動(dòng)裝置的恒定的轉(zhuǎn)速)中不同的是，現(xiàn)在兩個(gè)傳動(dòng)裝置被包括在金屬線抽出的動(dòng)カ的補(bǔ)償中。分配到兩種傳動(dòng)裝置上的可能性在于通過(guò)經(jīng)過(guò)球化處理的幾何形狀實(shí)現(xiàn)的線圈體的建摸。從旋轉(zhuǎn)軸線出發(fā)的線圈體的表面上的空間點(diǎn)通過(guò)ー個(gè)距離函數(shù)來(lái)描述。這里像每個(gè)其它的函數(shù)一祥，可以通過(guò)傅里葉分解成項(xiàng)，即一次的，二次的或更高次的項(xiàng)。更高次的項(xiàng)、也就是說(shuō)建模的高頻率部分，建議為制動(dòng)傳動(dòng)裝置的額定值，而在ー個(gè)預(yù)設(shè)的或可預(yù)設(shè)的次下的項(xiàng)可以用于計(jì)算纏繞傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)圖形，由此分別產(chǎn)生用于纏繞傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速額定值。利用該運(yùn)動(dòng)圖形和其轉(zhuǎn)速額定值，在每個(gè)時(shí)間單位實(shí)現(xiàn)ー個(gè)恒定的金屬線抽出過(guò)程。上述的目的還可以利用ー種用于控制偏心線圈體纏繞過(guò)程的控制裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，該裝置根據(jù)在這里和在下面描述的方法工作，并且為此包括用于實(shí)施該方法的工具。本發(fā)明同時(shí)優(yōu)選地在軟件中實(shí)施。本發(fā)明由此一方面也涉及ー種計(jì)算機(jī)程序模塊，具有可通過(guò)計(jì)算機(jī)執(zhí)行的程序指令和另一方面涉及ー種具有這種計(jì)算機(jī)程序的存儲(chǔ)介質(zhì)以及最后也涉及一種控制裝置或一種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或ー種帶有這樣的控制裝置/驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的金屬線纏繞機(jī)器，在它的以及它們的存儲(chǔ)器中加載了這種計(jì)算機(jī)程序，作為用于實(shí)施該方法和其設(shè)計(jì)方案的工具。以下根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式詳細(xì)說(shuō)明。彼此相關(guān)的物體或元件在所有附圖中用相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)出。實(shí)施方式或每個(gè)實(shí)施方式不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。更確切地說(shuō)，在現(xiàn)有的公開(kāi)刊物的范疇中的多種變化和變型是可能的，特別是這些變體和組合，它們例如通過(guò)組合或単獨(dú)的變形和普遍的或特殊的描述部分相關(guān)聯(lián)地描述，以及在權(quán)利要求和/或附圖中包含的特征和元件或方法步驟對(duì)于技術(shù)人員來(lái)說(shuō)相關(guān)于目的的實(shí)現(xiàn)而可被采用，并且通過(guò)可組合的特征實(shí)現(xiàn)新的內(nèi)容或?qū)崿F(xiàn)新的方法步驟或者說(shuō)方法步驟后續(xù)部分，還涉及生產(chǎn)-，檢查_(kāi)，和工作方法。



圖中示出圖I示出金屬線纏繞機(jī)器的原理圖，圖2示出纏繞偏心的線圈體的原理圖，圖3示出以基于偏心線圈體旋轉(zhuǎn)位置有關(guān)的金屬線纏繞機(jī)器的傳動(dòng)裝置的控制的距離函數(shù)發(fā)展的基本關(guān)系，圖4示出控制金屬線纏繞機(jī)器的傳動(dòng)裝置的調(diào)節(jié)電路的結(jié)構(gòu)框圖，和圖5示出控制金屬線纏繞機(jī)器的傳動(dòng)裝置的調(diào)節(jié)電路的可替換結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實(shí)施例方式圖I示出總體上稱(chēng)為10的金屬線纏繞機(jī)器的簡(jiǎn)化原理圖。其以已知的方式和方法包括具有符合微處理器14等的種類(lèi)的加工単元的控制裝置12。加工單元設(shè)計(jì)用于在金屬線纏繞機(jī)器10運(yùn)行時(shí)，在存儲(chǔ)器16中實(shí)施帶有計(jì)算機(jī)程序指令的控制程序18作為計(jì)算機(jī)程序。在控制裝置12的監(jiān)控下通過(guò)執(zhí)行控制程序18，實(shí)現(xiàn)至少ー個(gè)纏繞傳動(dòng)裝置20和ー個(gè)制動(dòng)傳動(dòng)裝置22的控制。纏繞傳動(dòng)裝置20和制動(dòng)傳動(dòng)裝置22分別作用于下列的發(fā)動(dòng)機(jī)24，26等。在這里和下文中，傳動(dòng)裝置和下列發(fā)動(dòng)機(jī)的組合總的描述為驅(qū)動(dòng)裝置。就這點(diǎn)而言，纏繞傳動(dòng)裝置20促成待纏繞的線圈體28的旋轉(zhuǎn)，并且制動(dòng)傳動(dòng)裝置22促成卷筒30的旋轉(zhuǎn)。金屬線32在運(yùn)行時(shí)從卷筒30中抽出。其導(dǎo)向線圈體28并在那里利用線圈體28的旋轉(zhuǎn)纏繞在其上。在偏心的線圈體28中，例如在ー個(gè)帶有圖I中示出的平行六面體形的幾何形狀的線圈體中，金屬線纏繞機(jī)器10總體上或金屬線纏繞機(jī)器10的控制裝置12執(zhí)行偏心線圈體28的纏繞過(guò)程。其中以已知的方式和方法中在金屬線纏繞機(jī)器10的不同的單元之間交換數(shù)據(jù)或控制信號(hào)。例如控制裝置12的數(shù)據(jù)在各個(gè)傳動(dòng)裝置20，22上帯有激活信號(hào)或運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，例如位置_，速度_，或轉(zhuǎn)速的默認(rèn)值。傳動(dòng)裝置20，22的狀態(tài)數(shù)據(jù)把監(jiān)瞀-或調(diào)節(jié)目的提供給控制單元12。例如當(dāng)前驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的數(shù)據(jù)或當(dāng)前的位置，速度或轉(zhuǎn)速。相應(yīng)的數(shù)據(jù)可以附加的或可替換的在各個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)24，26或線圈體28或卷筒30中被降低。一個(gè)這樣的信號(hào)-或數(shù)據(jù)傳播是已知的，不再對(duì)此進(jìn)一歩描述。圖2示出纏繞偏心線圈體28的非常簡(jiǎn)化的示意性視圖。金屬線32通過(guò)線圈體28的旋轉(zhuǎn)從卷筒30中抽出，并纏繞在線圈體28上。在所示出的情況中，金屬線32通過(guò)導(dǎo)向輥34引導(dǎo)。金屬線32放在線圈體28上，分別在其表面上的至少ー個(gè)點(diǎn)上。該點(diǎn)在下面描述為承載點(diǎn)36。根據(jù)線圈體28的旋轉(zhuǎn)位置，承載點(diǎn)36處在線圈體28的邊緣之一或表面之—上。上文提到的，在偏心線圈體28中，例如在帶有長(zhǎng)平行六面體形的線圈體幾何形狀的發(fā)動(dòng)機(jī)繞組中得出的拉力跳躍和拉力波動(dòng)在纏繞循環(huán)期間主要通過(guò)隨著線圈體28的旋轉(zhuǎn)位置變化的、在承載點(diǎn)36和線圈體28的旋轉(zhuǎn)軸線(在圖2中虛線的交點(diǎn))之間的距離來(lái)限定。對(duì)于圖2中顯示的情況的當(dāng)前的距離記錄為rW。原則上，作用在金屬線32上的拉力也和在纏繞循環(huán)中減少的、在卷筒30上的金屬線繞組的半徑有關(guān)(在圖2中記錄為rT)。在金屬線纏繞機(jī)器10的一個(gè)特殊的實(shí)施方式中，金屬線儲(chǔ)備繞在卷筒上，另外的卷筒30排在后面，在其上面總是引導(dǎo)了限定的數(shù)量的繞組 、例如10個(gè)繞組，并且其中分別纏繞的繞組由于截頂圓錐體形的幾何形狀總是追求最小直徑的位置，所以該卷筒30的抽出直徑rT保持恒定。在這里或下面設(shè)有一個(gè)帶有恒定抽出直徑的卷筒，或用于不帶有這樣的卷筒的金屬線纏繞機(jī)器10，卷筒描述為金屬線儲(chǔ)備。在圖I中示出的金屬線纏繞機(jī)器10在圖2中顯示的線圈體28的旋轉(zhuǎn)和同樣在圖2中顯示的卷筒30的情況下實(shí)施了用于控制偏心線圈體28的纏繞過(guò)程的方法，其中，帶有纏繞傳動(dòng)裝置20 (圖I)的線圈體28轉(zhuǎn)入旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，其中，安置在那里的金屬線32隨著線圈體28的運(yùn)動(dòng)纏繞在線圈體28上并從卷筒30上抽出，該卷筒分配有制動(dòng)傳動(dòng)裝置22 (圖I)。金屬線纏繞機(jī)器10的控制裝置12(圖I)基于線圈體28的相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)位置實(shí)現(xiàn)了纏繞傳動(dòng)裝置20(圖I)和/或制動(dòng)傳動(dòng)裝置22(圖2)的控制、特別是經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的控制。用于實(shí)現(xiàn)這樣的控制和以此為基礎(chǔ)的方法的可能性將在下文中進(jìn)行描述圖3中首先示出在左下方的是偏心線圈體的規(guī)范的幾何形狀，和由此得出的數(shù)學(xué)關(guān)系式。接下來(lái)在圖3的左上方示出，以在圖2中圖示的一部分為形式的距離函數(shù)的幾何意義-這里描述為H Θ I)-通過(guò)在線圈體28描述角度Θ I的旋轉(zhuǎn)位置上。距離函數(shù)r( Θ I)是線圈體28經(jīng)過(guò)不同的旋轉(zhuǎn)位置Θ 1，在連續(xù)的旋轉(zhuǎn)或不同時(shí)間點(diǎn)的情況下，對(duì)旋轉(zhuǎn)軸線承載點(diǎn)36的距離變化的描述。最后在圖3的右邊顯示一個(gè)完全的和一半旋轉(zhuǎn)的線圈體28的距離函數(shù)r( Θ I)的走向，其中線圈體28的單一的獨(dú)特的旋轉(zhuǎn)位置和各個(gè)金屬線32的承載點(diǎn)36近似瞬間地示出在圖3的右下面。單一的旋轉(zhuǎn)位置在那里用帶有(I)、(2)、(3)和(4)的距離函數(shù)表示。圖4主要是重復(fù)圖2的顯示并且分別圖解地示出線圈體28和卷筒30，用于控制纏繞傳動(dòng)裝置20和制動(dòng)傳動(dòng)裝置22的調(diào)節(jié)電路。兩個(gè)調(diào)節(jié)電路的區(qū)別在下文中用纏繞調(diào)節(jié)電路38和制動(dòng)調(diào)節(jié)電路40標(biāo)出。纏繞調(diào)節(jié)電路38在圖4示出的實(shí)施方式中提出，-盡管卷筒30的金屬線32的抽出速度不恒定-通過(guò)經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的控制引起纏繞傳動(dòng)裝置20的恒定的轉(zhuǎn)速。纏繞調(diào)節(jié)電路38在已知的方式和方法中包含一個(gè)在下面作為區(qū)分的、稱(chēng)為纏繞調(diào)節(jié)電路電流調(diào)節(jié)器42的電流調(diào)節(jié)器。其連接在一個(gè)同樣作為區(qū)分的、稱(chēng)為纏繞調(diào)節(jié)電路-PI-調(diào)節(jié)器44的PI-調(diào)節(jié)器后面。在纏繞調(diào)節(jié)電路輸入端46上連續(xù)地或以等距的距離、也就是說(shuō)離散地為纏繞調(diào)節(jié)電路38預(yù)設(shè)用于線圈體28的旋轉(zhuǎn)位置的額定值(在圖示中用0 1表示)。利用為了加以區(qū)分而被稱(chēng)為纏繞調(diào)節(jié)電路比例部分48確定轉(zhuǎn)速額定值。該值作為纏繞調(diào)節(jié)電路-PI-調(diào)節(jié)電路44的輸入端信號(hào)，纏繞調(diào)節(jié)電路電流調(diào)節(jié)器42給出的輸出端信號(hào)可以在纏繞傳動(dòng)裝置20獲得通過(guò)控制發(fā)動(dòng)機(jī)24 (圖I)的纏繞傳動(dòng)裝置20 (圖I)的恒定的轉(zhuǎn)速，并在最后給出獲得的線圈體28的恒定的轉(zhuǎn)速。線圈體28實(shí)際轉(zhuǎn)速的減少(只部分顯示)關(guān)閉纏繞調(diào)節(jié)電路38，并允許在纏繞調(diào)節(jié)電路比例部分48的輸出端上補(bǔ)償也可能出現(xiàn)的、轉(zhuǎn)速默認(rèn)值的偏差。此外，為了實(shí)現(xiàn)給出的位置額定值，將在纏繞調(diào)節(jié)電路輸入端46上返回輸送相應(yīng)的位置實(shí)際值。在纏繞調(diào)節(jié)電路38獲得線圈體28 —個(gè)恒定轉(zhuǎn)速期間，循環(huán)持續(xù)的確定增大的角度值，由此得出各個(gè)實(shí)際轉(zhuǎn)速，制動(dòng)傳動(dòng)裝置40對(duì)平衡提出金屬絲抽動(dòng)。首先對(duì)于多數(shù)的線圈體28的旋轉(zhuǎn)位置和卷筒30對(duì)應(yīng)一致的旋轉(zhuǎn)位置，確定卷筒30的運(yùn)動(dòng)-或速度圖形，并作為基礎(chǔ)控制制動(dòng)傳動(dòng)裝置22。由于一個(gè)這樣的圖形，在下文中概括為速度圖形，各自出現(xiàn)卷筒30的一個(gè)所希望的旋轉(zhuǎn)位置。來(lái)自各個(gè)旋轉(zhuǎn)位置(Θ I)和金屬線32各個(gè)當(dāng)前的承載點(diǎn)36產(chǎn)生的距離，對(duì)于顯示的實(shí)施方式和線圈體28的多個(gè)的旋轉(zhuǎn)位置，卷筒30的速度圖形由線圈體28的旋轉(zhuǎn)軸線確定。承載點(diǎn)36的位置通過(guò)距離函數(shù)H Θ I)(圖3)描述。距離函數(shù)H Θ I)自身在從線圈體表面各個(gè)點(diǎn)到使用的對(duì)稱(chēng)-或旋轉(zhuǎn)軸線纏繞的距離標(biāo)準(zhǔn)化，所以距離函數(shù)的各個(gè)值可預(yù)設(shè)線圈體28的旋轉(zhuǎn)軸線到承載點(diǎn)36的距離。 轉(zhuǎn)速圖形和由此出發(fā)速度圖形的確定可以根據(jù)下列的數(shù)學(xué)關(guān)系式實(shí)現(xiàn)，其示出在圖3中的距離函數(shù)H Θ I)的轉(zhuǎn)化，因?yàn)榫嚯x函數(shù)的值越大，則卷筒30的速度越大，盡管出現(xiàn)變大的金屬線偏差，仍可實(shí)現(xiàn)帶有不變金屬線張力的金屬線抽出。卷筒30的速度對(duì)于距離函數(shù)的較小值必須降低，一方面避免金屬線張力的斷裂，另一方面確保一個(gè)繼續(xù)恒定的金屬線張力。首先可以假設(shè)，在總的系統(tǒng)中金屬線32的速度在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)相同 φ ) = ΙΓ02 =V0此后從卷筒30松開(kāi)的金屬線32的長(zhǎng)度符合在線圈體28上纏繞的金屬線長(zhǎng)度，其中，距離函數(shù)是左邊的r (U)，由金屬線32的抽出速度松開(kāi)的金屬線長(zhǎng)度得出
ftI I^ll = νβ O帶入公式后得出
ft
_6] jr(M>l = rrA+4
O其中LO指定是卷筒30和線圈體28之間的金屬線32的自由長(zhǎng)度。Θ I和Θ 2對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)是線圈體28和卷筒30的轉(zhuǎn)速圖形。由此得出各個(gè)速度圖形，并從卷筒30的速度圖形得出卷筒30的旋轉(zhuǎn)位置圖形，因此，旋轉(zhuǎn)位置圖形將對(duì)卷筒30連續(xù)占據(jù)的旋轉(zhuǎn)位置進(jìn)行編碼。旋轉(zhuǎn)位置圖形或來(lái)自于旋轉(zhuǎn)位置圖形的各個(gè)當(dāng)前的值被在其制動(dòng)調(diào)節(jié)電路輸入端50上輸送給制動(dòng)調(diào)節(jié)電路40 (在圖中描述為Θ2)。制動(dòng)調(diào)節(jié)電路40是調(diào)節(jié)電路，卷筒30的速度圖形為了控制制動(dòng)傳動(dòng)裝置22被作為輸入端參數(shù)輸送給調(diào)節(jié)電路。利用纏繞調(diào)節(jié)電路比例部分48的不同，稱(chēng)為制動(dòng)調(diào)節(jié)電路比例部分52的比例部分來(lái)確定轉(zhuǎn)速額定值。該值作為制動(dòng)調(diào)節(jié)電路-PI-調(diào)節(jié)器54的輸入信號(hào)，和制動(dòng)調(diào)節(jié)電路-PI-調(diào)節(jié)器54串聯(lián)的制動(dòng)調(diào)節(jié)電路電流調(diào)節(jié)器56的輸出信號(hào)，可以在制動(dòng)傳動(dòng)裝置22上(圖I)通過(guò)制動(dòng)傳動(dòng)裝置控制的發(fā)動(dòng)機(jī)26 (圖I)獲得希望的速度圖形，最后發(fā)出輸出信號(hào)，為了獲得卷筒30所希望的旋轉(zhuǎn)行為來(lái)平衡金屬線抽出動(dòng)力。卷筒30的各個(gè)實(shí)際轉(zhuǎn)速的減小(只部分顯示)關(guān)閉制動(dòng)調(diào)節(jié)電路40，并允許與制動(dòng)調(diào)節(jié)電路比例部分52的輸出端的額定值的可能的偏差的補(bǔ)充。為了獲得給出的位置額定值，在制動(dòng)調(diào)節(jié)回路輸入端50降低各個(gè)位置實(shí)際值。制動(dòng)調(diào)節(jié)回路作用的結(jié)果是，卷筒30的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)確定的速度圖形，并在金屬線32上獲得一個(gè)恒定的拉力?？蛇x擇的和在圖4中已畫(huà)出的，在分開(kāi)的反饋支路58中的制動(dòng)調(diào)節(jié)器40還包括一個(gè)瞬間反饋?zhàn)饔?，并包括用于區(qū)分的、描述為拉力調(diào)節(jié)器60的PI-調(diào)節(jié)器。制動(dòng)調(diào)節(jié)電路電流調(diào)節(jié)器56的輸出信號(hào)和拉力額定值信號(hào)62之間的差值在它的輸入端上被輸送給拉力調(diào)節(jié)器60。拉力調(diào)節(jié)器60的輸出信號(hào)被傳輸?shù)街苿?dòng)調(diào)節(jié)電路比例部分52后續(xù)的求和 位置上，并影響制動(dòng)調(diào)節(jié)電路-PI-調(diào)節(jié)器54的輸入端上的信號(hào)。因此不僅獲得一個(gè)恒定的拉力，而且還獲得一個(gè)拉力對(duì)應(yīng)的額定值。如果在此涉及到一種特定類(lèi)型的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)器、例如制動(dòng)調(diào)節(jié)電路-PI-調(diào)節(jié)器，則由此實(shí)施了，即也可以考慮其它標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)器形式、例如PID-調(diào)節(jié)器。圖5中示出控制傳動(dòng)裝置20，22的一個(gè)可替換的實(shí)施方式。前提是，金屬線32從卷筒30上抽出的速度不是恒定的。和圖4中示出的實(shí)施方式相反，圖4中纏繞傳動(dòng)裝置20的轉(zhuǎn)速保持恒定，而在此，傳動(dòng)裝置20，22的經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的控制引起金屬線抽出的動(dòng)力的補(bǔ)償被分配在制動(dòng)傳動(dòng)裝置22和纏繞傳動(dòng)裝置20上。在這里，兩個(gè)傳動(dòng)裝置20，22也就包括在金屬線抽出的動(dòng)力的補(bǔ)償中。距離函數(shù)的傅里葉分解(圖2)是以這種安裝為基礎(chǔ)的。傅里葉-分解的距離函數(shù)總的描述為H Θ I) = Γ (θ 1)+Γ2(Θ 1)，其中rl(e I)項(xiàng)是低次的，而r2(0 I)是高次的。圖5中右上面一方面示出線圈體，并且旁邊是一個(gè)與根據(jù)距離函數(shù)的傅里葉分解得出的項(xiàng)的數(shù)量有關(guān)的線圈體28的模型。僅僅一項(xiàng)的考慮(I次項(xiàng)；第一傅里葉-部分)促使線圈體28的模型為圓形。第二項(xiàng)的考慮(I或2次項(xiàng))促使線圈體28的模型為橢圓形。第三項(xiàng)的考慮(1，2或3次項(xiàng))促使線圈體28的模型通過(guò)一個(gè)橢圓形，該橢圓形利用它的較短軸線已經(jīng)較好地靠近線圈體的實(shí)際的寬度，并利用其較長(zhǎng)軸線不超過(guò)線圈體的實(shí)際的長(zhǎng)度。添加其它的項(xiàng)使得連續(xù)地改進(jìn)了模型。在可替換安裝之后，在確定數(shù)量的項(xiàng)里實(shí)現(xiàn)一個(gè)距離函數(shù)H Θ I)的傅里葉分解。在預(yù)先確定或給出的次之間的項(xiàng)，例如I或2次項(xiàng)，將在計(jì)算纏繞傳動(dòng)裝置20的運(yùn)動(dòng)圖形時(shí)使用。引入一個(gè)這樣的運(yùn)動(dòng)圖形(比較在圖2中示出的距離函數(shù))，即當(dāng)距離函數(shù)H Θ I)的值，這里是確定的項(xiàng)η(θ I)的和增大時(shí)，減少纏繞傳動(dòng)裝置20的轉(zhuǎn)速或速度，目的是實(shí)現(xiàn)相同的金屬線抽出，同時(shí)金屬線張力不增大。當(dāng)距離函數(shù)的值降低時(shí)，相反的纏繞傳動(dòng)裝置20的轉(zhuǎn)速或速度可以增長(zhǎng)到預(yù)先確定的轉(zhuǎn)速。預(yù)先可預(yù)設(shè)的或給出次之上的確定項(xiàng)的和的，將在制動(dòng)傳動(dòng)裝置22的額定值上進(jìn)行疊加。一個(gè)這樣的制動(dòng)傳動(dòng)裝置的額定值，首先產(chǎn)生根據(jù)線圈體28和卷筒30的幾何比例，也就是說(shuō)，一個(gè)帶有明確大小的半徑的卷筒30作為線圈體28起作用的半徑，將首先和一個(gè)與線圈體28的轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，減少的轉(zhuǎn)速描述為額定值。該額定值在運(yùn)行時(shí)通過(guò)預(yù)設(shè)或可預(yù)設(shè)的次之上的確定的項(xiàng)的和進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)前兩個(gè)調(diào)節(jié)電路的結(jié)構(gòu)，即纏繞調(diào)節(jié)電路38和制動(dòng)調(diào)節(jié)電路40，與根據(jù)圖4描述的情況進(jìn)行比較，沒(méi)有系統(tǒng)方面的不同，所以可以參考在那里的實(shí)施方式。由于在兩種情況中，纏繞傳動(dòng)裝置20的調(diào)整通過(guò)纏繞調(diào)節(jié)電路38并且制動(dòng)傳動(dòng)裝置22的調(diào)整通過(guò)制動(dòng)調(diào)節(jié)電路40分別作為位置調(diào)整來(lái)實(shí)施，一方面(圖4)纏繞傳動(dòng)裝置20恒定轉(zhuǎn)速的默認(rèn)值，依據(jù)制動(dòng)傳動(dòng)裝置22相關(guān)的速度圖形的距離函數(shù)的默認(rèn)值，另一方面(圖5)轉(zhuǎn)速默認(rèn)值根據(jù)各個(gè)與距離函數(shù)相關(guān)的速度圖形獲得，平衡金屬線抽出的動(dòng)力，并獲得一個(gè)線圈體28的均衡的纏繞。這里描寫(xiě)的方法優(yōu)選地在軟件中執(zhí)行，控制程序18包括方法分解的程序編碼指示和/或它的設(shè)計(jì)方案。調(diào)節(jié)電路，即纏繞調(diào)節(jié)電路38和制動(dòng)調(diào)節(jié)電路40，可以同樣作為控制程序18的組成部分，或通過(guò)各個(gè)傳動(dòng)裝置20，22的合適的給定參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。單一的以這里提出的描述為背景可以簡(jiǎn)短地如下述地進(jìn)行總結(jié)本發(fā)明涉及一種用于控制偏心線圈體28的纏繞過(guò)程的方法，和一 種按照該方法工作的裝置，其中，線圈體28利用纏繞傳動(dòng)裝置20轉(zhuǎn)入旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，其中利用線圈體28的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使得安置在那里的金屬線32纏繞在線圈體28上并且從卷筒30上抽出，該卷筒分配有制動(dòng)傳動(dòng)裝置22，和其中，基于線圈體28的相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)位置實(shí)現(xiàn)纏繞傳動(dòng)裝置20和/或制動(dòng)傳動(dòng)裝置22的控制。
權(quán)利要求
1.ー種用于控制偏心線圈體(28)的纏繞過(guò)程的方法，其中所述線圈體(28)利用纏繞傳動(dòng)裝置(20)轉(zhuǎn)入旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，其中利用所述線圈體(28)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使得安置在那里的金屬線(32)纏繞在所述線圈體(28)上并且從卷筒(30)上抽出，所述卷筒分配有制動(dòng)傳動(dòng)裝置(22)，其特征在于，基于所述線圈體(28)的相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)位置實(shí)現(xiàn)所述纏繞傳動(dòng)裝置(20)和/或所述制動(dòng)傳動(dòng)裝置(22)的控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述金屬線(32)從所述卷筒(30)上抽出的速度不是恒定的，和其中所述傳動(dòng)裝置的經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的控制實(shí)現(xiàn)了所述纏繞傳動(dòng)裝置(20)的恒定的轉(zhuǎn)速。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，為所述線圈體(28)的多個(gè)旋轉(zhuǎn)位置和所述卷筒(30)的多個(gè)對(duì)應(yīng)一致的旋轉(zhuǎn)位置確定所述卷筒(30)的速度圖形并且將所述速度圖形應(yīng)用為對(duì)于所述制動(dòng)傳動(dòng)裝置(22)的控制的基礎(chǔ)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，為所述線圈體(28)的多個(gè)旋轉(zhuǎn)位置，由相應(yīng)的所述旋轉(zhuǎn)位置和所述金屬線(30)的當(dāng)前的承載點(diǎn)(36)與所述線圈體(28)的旋轉(zhuǎn)軸線之間的由此產(chǎn)生的距離來(lái)確定所述卷筒(30)的所述速度圖形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述卷筒(30)的所述速度圖形被作為輸入端參數(shù)輸送給用于控制所述制動(dòng)傳動(dòng)裝置(22)的調(diào)節(jié)電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，用于控制所述制動(dòng)傳動(dòng)裝置(22)的所述調(diào)節(jié)電路包括用于使得通過(guò)所述制動(dòng)傳動(dòng)裝置(22)施加在所述金屬線(32)上的拉カ保持恒定的調(diào)節(jié)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，用于控制所述制動(dòng)傳動(dòng)裝置(22)的所述調(diào)節(jié)電路包括PI-調(diào)節(jié)器(54);和電流調(diào)節(jié)器(56);以及作為用于使得所述金屬線(32)上的拉力保持恒定的調(diào)節(jié)器的、在反饋支路上的PI-調(diào)節(jié)器(60)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中，通過(guò)具有PI-調(diào)節(jié)器(44)和電流調(diào)節(jié)器(42)的調(diào)節(jié)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制以用于使得所述纏繞傳動(dòng)裝置(20)的轉(zhuǎn)速保持恒定。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述纏繞傳動(dòng)裝置(20)的調(diào)節(jié)和所述制動(dòng)傳動(dòng)裝置(22)的調(diào)節(jié)分別作為位置調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)施。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，將所述金屬線(32)從所述卷筒(30)上抽出的速度不是恒定的，和其中所述傳動(dòng)裝置的控制將金屬線抽出動(dòng)カ的補(bǔ)償分配到所述纏繞傳動(dòng)裝置(20)和所述制動(dòng)傳動(dòng)裝置(22)上。
11.一種用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求I至10中任一項(xiàng)所述的方法的計(jì)算機(jī)程序模塊。
12.—種數(shù)據(jù)載體，具有根據(jù)權(quán)利要求11所述的計(jì)算機(jī)程序模塊。
13.—種控制裝置(12)，具有用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求I至10中任一項(xiàng)所述的方法的エ具。
14.一種控制裝置(12)，在所述控制裝置上加載了作為控制程序模塊(18)的、根據(jù)權(quán)利要求11所述的計(jì)算機(jī)程序模塊，作為用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求I至10中任一項(xiàng)所述的方法的工具。
15.ー種金屬線纏繞機(jī)器(10)，具有根據(jù)權(quán)利要求13或14中任一項(xiàng)所述的控制裝置(12)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制偏心線圈體(28)的纏繞過(guò)程的方法和一種按照該方法工作的裝置，其中線圈體(28)利用纏繞傳動(dòng)裝置轉(zhuǎn)入旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其中利用線圈體(28)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使得安置在那里的金屬線(32)纏繞在線圈體(28)上并且從卷筒(30)上抽出，該卷筒分配有制動(dòng)傳動(dòng)裝置，并且其中基于線圈體(28)的相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)位置實(shí)現(xiàn)纏繞傳動(dòng)裝置和/或制動(dòng)傳動(dòng)裝置的控制。
文檔編號(hào)H01F41/06GK102629515SQ20121002357
公開(kāi)日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月2日
發(fā)明者埃爾瑪·謝菲爾斯, 戴維·比特羅爾夫, 斯特凡·薩烏費(fèi)勒 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司