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的制造方法
【技术领域】
[0001]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 O 926 090。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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(LffA)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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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)。
[0016]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。
[0017]最后，已知电子制动的装置，该电子制动的装置不但设置有恢复移动臂来用于安置在进给器的输出上的装载单元(或其他等效张力检测器)，还设置有装置的控制单元，该控制单元使用所检测到的张力值来调节一般位于补偿器臂上游的预制动。例如在EP0424770中描述了一种这样的解决方案。
[0018]然而，即使这种解决方案解决了上述装置的一些问题，但这种解决方案却具有各种缺点:例如，尽管在闭合回路上操作，上述装置在任何情况下均不能够以低于自线圈解绕的张力的张力进给线材，这是因为这种构件只能挡住线材并因而增大了这种张力。
[0019]意大利专利申请MI12011A001983公开了一种能够进给金属线材的装置，该装置测量金属线材的张力并且借助于闭合回路进给控制使金属线材的张力与预设、可能的可编程值相符(减少或增加金属线材的张力)。以这种方式，装置不仅能够制动线材，而且能够从对应的源线圈以比解绕张力更低(且不仅更高)的张力来进给金属线材。
[0020]这种已知的装置使得能够设定线材的相同的进给张力用于线材经受的整个过程，或者分化成在机器的不同操作步骤(包装、工作、装载)中具有不同的张力；这以完全自动的方式或借助于与机器的接口来进行。
[0021]这种装置或进给器一一尽管最佳地运行一一控制和调节在线材离开所述装置之前进给的一般金属线材的张力。然而，金属线材的张力可能会在金属线材行进至机器期间金属线材已经离开进给器之后发生变化，特别是例如由于通常已知为线材导引的若干机械通道，所述线材导引正如所述具有用来将所述线材从进给器引导至该机器实际处理所述线材的点的目的。因此，从进给器出来的线材的张力与处理点附近的所述线材的张力之间会有由于行进期间存在的摩擦而产生的差别。因此，所述差别可能在进给线材中引起物理变化(横截面和长度)，并且因此，改变成品的电阻值。
[0022]在这种情况下，上述已知的进给器装置不能自主进行干涉以防止上述缺点；因此，该装置正因为其处于其控制回路外而不能够自动的对发生在其下游的状况进行补偿。另夕卜，线材的可能的物理改型是不经常发生的情况，并且因此是不可预测的(但可随时间变化):考虑例如由机械通道(线材导引)引起的摩擦，这可能例如根据存在于线材上或随着线材滑动而沉积在线材上的润滑剂的量而改变所述摩擦的发生率。
[0023]以相同的方式，在进给器上游的线材的解绕张力的变化可能会引起线材的物理特征(横截面、长度、电阻)的变化，从而导致成品的电阻值的变化；尽管其以恒定的张力进给所述线材，前述现象却在由进给器操作的张力控制回路外。
[0024]相同的缺点可能由于用于生产过程的线材本身的生产公差而引起。
[0025]US2009/178757描述了一种调节轮胎的加强线材缆的张力的方法。这种方法描述了一种用于借助于进给器对从线圈卷绕到机器上的线材进行卷绕的系统。作为卷线材机的机器接纳以预定和期望的张力进给的线材缆，该预定和期望的张力通过连接至控制单元的张力传感器控制。
[0026]进给器包括由旋转构件的致动器驱动的旋转构件，线材缆卷绕到所述旋转构件上，在线材缆到达机器之前卷绕成一个或更多个线圈。在进给期间，旋转构件下游的线材的进给速度受到控制，速度数据被控制单元用于命令这些元件的致动器，以便控制线材的张力。
[0027]该解决方案既没有描述也没有暗示进给至机器的线材或金属线材缆的量的控制，也没有在进给期间保持这种量处于恒定值。
【发明内容】
[0028]本发明的目的在于提供一种方法和系统，所述方法和系统不管进给金属线材的特征如何都允许对供给至处理所述金属线材的机器的线材的张力及线材的量进行最优控制，同样在毛细管线材的情况下亦是如此。
[0029]特别地，本发明的一个目的是提供所述类型的系统，该系统使得能够保持进给至处理线材的机器的线材的量恒定，以便补偿卷绕有线材的构件(通常是塑胶卷筒)的任何机械公差。
[0030]本发明的另一目的在于制作上述类型的系统，该系统能够补偿由线材在其通向机器的途中经过的构件所施加的机械摩擦的存在，摩擦可能沿着线材的路径从一个构件至另一个构件并且从一个位置至另一个位置变化。
【附图说明】
[0031]本领域技术人员清楚的这些和其