Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum verformungsfreien Aufwickeln von Elektroband zu einem Großcoil, bei welchem das von einer Bandzuführungsvorrichtung zugeführte Elektroband auf einen drehend angetriebenen Wickelkern aufgewickelt wird, der um ein Vielfaches breiter als das Elektroband ist, wobei die Bandführung einerseits und der Wickelkern andererseits parallel zur Achse des Wickelkernes gegeneinander relativ verschiebbar sind und die Drehgeschwindigkeit des Wickelkernes und die axiale Relativgeschwindigkeit zwischen Wickelkern und Bandführung rechnergesteuert so aufeinander abgestimmt sind, daß das Elektroband in aufeinanderfolgenden, eng gewickelten Lagen oszillierend aufgewickelt wird, und wobei an den axialen Enden des Großcoils die Richtung der axialen Relativbewegung zwischen Wickelkern und Bandführung ebenfalls rechnergesteuert umgesteuert wird. Weiterhin betrifft Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und ein Großcoil, welches nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt ist.

Aus Elektrobändem werden z. B. die einzelnen Bleche der Kernpakete ^" von Stromgeneratoren, Transformatoren, Elektromagneten und Elektromotoren gestanzt. Die Elektrobändem bestehen aus einem speziellen Stahl mit genau definierten mechanischen und elektromagnetischen Eigenschaften. Sie müssen nach Euronorm 10 106 im schlußgeglühtem Zustand ausgeliefert werden.

Eine wichtige elektromagnetische Eigenschaft, die über die gesamte Länge und Breite des Elektrobandes gewährleistet sein muß, ist ein geringer und definierter Ummagnetisierungsverlust. Daneben sind die magnetische Polarisation sowie die mechanischen Eigenschaften wichtige werkstofftechnische Parameter.

ORIGINAL UNTERLAGEN

Sind die Ummagnetisierungsverluste zu hoch, kommt es zu einer unerwünschten Verlustleistung, z. B. in Form von Erwärmung der aus diesem Elektroblech hergestellten Kernpaktete. Diese Erwärmung beruht im wesentlichen auf Wirbelströmen, die bei der Ummagnetisierung im magnetischem Wechselfeld im Blechpaket entstehen. Diese Wirbelstromverluste sind am geringsten, wenn das für das Elektroblech verwendete Material eine bestimmte kristallographische Orientierung, nämlich die sogenannte Würfeltextur hat. Wird diese bei der Herstellung des Elektrobandes durch geeignete Maßnahmen erzeugte Würfeltextur gestört, so verliert das Material zumindest in diesem gestörten Bereich die geforderten elektromagnetischen Eigenschaften.

Schon geringste Verformungen bewirkten im Material Texturveränderungen und damit eine Erhöhung der Versetzungsdichte, die sich in erheblich schlechteren Ummagnetisierungswerten darstellt. Zur Vermeidung von solchen schädlichen Verformungen müssen Zugspannungen und Biegespannungen in der Nähe der Streckgrenze während des gesamten Bearbeitungsvorganges vermieden werden. So muß z. B. die Zugkraft in der Scherenanlage minimal gehalten werden. Ebenso darf der Biegeradius an allen Umlenkungen nicht unterhalb eines kritischen Biegeradius liegen, der zu bleibenden Biegeverformungen führt.

Um die bei der Hersteilung des Elektrobandes erzeugte Textur des Materials auch nachfolgend beim Transport und der Weiterverarbeitung so wenig wie möglich zu beeintächtigen, ist es bei den Elektrobandherstellern üblich, das Elektroband nach der Wärmebehandlung möglichst schonend zu behandeln und insbesondere starke Zugbelastungen und Biegungen von dem Material fernzuhalten. Aus diesem Grunde wird Elektroband nach dem Stande der Technik möglichst schonend und mit geringem Bandzug zu sogenannten Scheibencoils aufgewickelt, deren axiale Breite der Breite des Elektrobandes entspricht. Diese Scheibencoils werden meistens ohne Wickelkern gewickelt, können gegebenenfalls auch auf einen Wickelkern aufgewickelt sein, dessen Breite der Breite des Elektrobanes entspricht.

Diese schmalen Scheibencoils sind wegen ihrer besonderen geometrischen Form verhältnismäßig instabil, insbesondere wenn eine sehr große Bandlänge zu einem

Scheibencoil großen Durchmessers aufgewickelt wird. Infolgedessen besteht die

Gefahr, daß das Scheibencoil beim Transport oder bei der Weiterverarbeitung

Beschädigungen erleidet und dadurch unbrauchbar wird. Durch eine Erhöhung des Bandzuges beim Wickeln erreicht man in dem zum Coil aufgewickelten Elektroband eine bleibende Zugspannung, die den Zusammenhalt der aufeinanderfolgenden Lagen des Coil verbessert und dadurch das Coil stabilisiert. Dieser Erhöhung der Zugspannung sind aber wegen der zu befürchtenden Texturveränderungen im Material enge Grenzen gesetzt. Deshalb muß man sich in der Praxis wohl oder übel mit verhältnismäßig kurzen Bandabschnitten auf jedem Scheibencoil begnügen.

Bei der Weiterverarbeitung wird das Elektroband von diesen Scheibencoil mittels besonderer Abwickelvorrichtungen abgewickelt und einer Stanzmaschine zugeführt. Wegen der begrenzten Länge des auf einem Scheibencoil befindlichen Elektrobandabschnittes müssen diese Scheibencoil verhältnismäßig oft gewechselt werden, was jeweils mit einem erheblichen Zeit- und Arbeitsaufwand und einem Maschinenstillstand verbunden ist, was einen Verlust an Produktivität bedeutet

Nach dem Stande der Technik (vgl. WO 84/02328) ist es bekannt, Stahlband in aufeinanderfolgenden Lagen oszillierend zu einem Großcoil aufzuwickeln, dessen Wickelkern um eine Vielfaches breiter als das Band ist. Dieses vorbekannte Verfahren arbeitet mit einem Verlegerechner, der es ermöglichen soll, das Stahlband unter kontrollierbaren und reproduzierbaren Bedingungen in aufeinanderfolgenden, eng gewickeltnen Lagen oszillierend zu einem exakt zylindrischen Großcoil aufzuwickeln, wobei besondere Maßnahmen getroffen sind, die Umkehrpunkte des Wickelsinnes an den Stirnseiten des Coils gleichmäßig auf den Umfang zu verteilen, um hierdurch verursachte Abweichungen von der Zylinderform zu unterbinden.

Selbst wenn man bei dem aus der WO 84/02328 hervorgehenden Verfahren alle beim Aufwickeln auftretenden Biegeradien und Zugspannugen so einstellt, daß bleibende Verformungen in dem aufgewickleten Band ausgeschlossen werden, ist dieses Verfahren für das Aufwickeln von empfindlichen Elektroband zu einem Großcoil noch nicht geeignet, weil sich im Bereich der Enden des Coils, und zwar dort, wo im Bereich des letzten Ganges jeder Wickellage die Richtung des Wickelsinnes umgekehrt werden muß, Zwängungen und Verformungen ergeben, die die Textur des Elektrobandes nachhaltig beeinträchtigen.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, dieses Problem zu lösen, um möglichst lange Bandabschnitte auf einem Elektrobandcoil zur Verfügung stellen zu können, ohne daß die elektromagnetischen Eigenschaften leiden.

Zur Lösung diese Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend vom Verfahren der eingangs genannten Art vor, daß die axiale Relativgeschwindigkeit zwischen dem Wickelkern und der Bandzuführung mindestens während der letzten Umdrehung des Wickelkernes vor Einleitung der Richtungsumsteuerung an den axialen Enden des Großcoils für kurze Zeit beschleunigt wird.

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß man die oben erwähnten Zwängungen und Verformungen dadurch vermeiden kann, daß mindestens die beiden letzten benachbarten Gänge der jeweiligen Wickellage axial auseinander gezogen werden. Hierdurch erhält man vor der Einleitung der Richtungsumkehr während der letzten Umdrehung dieser Wickellage seitlich genügend Raum, in welchem sich die erforderliche, in Umfangsrichtung erstreckende elastische Säbelverformung des Bandes abspielen kann. Außerdem kann man diese elastische Säbelverformung auf einem verhältnismäßig großen Umfangbereich verteilen, so daß sich keine scharfen Knicke oder Zwängungen ergeben.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des obengenannten Verfahrens, mit einer rechnergesteuerten Wickelvorrichtung, die einen drehend angetriebenen Wickelkern aufweist, und einer Bandzuführungsvorrichtung mit einem im Abstand zum Wickelkern angeordneten Bandführungskopf, wobei der Wickelkern und der Bandführungskopf horizontal parallel zur Achse des Wickelkernes gegeneinander relativ verschiebbar sind, wobei sich diese Vorrichtung dadurch kennzeichnet, daß der Bandführungskopf der Bandführungsvorrichtung parallel zur Achse des Wickelkernes verschiebbar ausgebildet ist. Dadurch, daß bei dieser Vornchtung lediglich der Bandführungskopf, nicht aber der Wickelkern mit dem schweren Großcoil bewegt werden muß, ist es wesentlich besser möglich, mit einfachen Antriebsmitteln die Beschleunigung vor der Richtungsumkehr zu ermöglichen und außerdem die Richtungsumkehr frei von großen Massenkräften zu halten.

Alternativ ist es auch möglich, daß sowohl der Wickelkern als auch der Bandführungkopf der Bandführungsvorrichtung horizontal parallel zur Achse des

Wickelkerns verschiebbar sind. Hierdurch ist es möglich, die axialen Bewegungen von Wickelkern und Bandführungskopf zu überlagern. Die langsamen gleichmäßigen Bewegungen läßt man beispielsweise den Wickelkern mit dem schweren Großcoil ausführen, während man die schnellen linearen Beschleunigungen vor und bei der Richtungsumkehr mit dem leichten Bandführungskopf ausführt.

Weiterhin ist vorgesehen, daß der Bandführungskopf der Banzuführungsvorrichtung vertikal verschiebbar angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, den Bandführungskopf dem zunehmenden Durchmesser des Coils derart nachzuführen, daß der Abstand zwischen dem Bandführungskopf und dem Anlaufpunkt des Bandes am Coil immer gleich bleibt. Dieser gleichbleibende Abstand erleichter wesentlich eine exakte und genau reproduzierbare Bandführung durch den Verlegerechner.

Schließlich ist noch vorgesehen, daß der Wickelkern um eine vertikal verlaufende Achse verschwenkbar gelagert ist. Hierdurch kann der Wickelkern jeweils so ausgerichtet sein, daß das Elektroband jeweils in der gleichen Richtung einläuft, wie die jeweilige Wickellage ausgerichtet ist. Auf diese Weise erfährt das Band beim Wickelvorgang noch weniger Verformungen. Allerdings müßten die Schwenkbewegungen des Wickelkernes mit den übrigen Bewegungen der Anlageteile genau abgestimmt werden.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Großcoil aus aufgewickeltem Elektroband, welches sich dadaurch kennzeichnet, daß das Elektroband aus oszillierrend in eng gewickelten Lagen verformungsfrei auf einen Wickelkern aufgewickelt ist, der um ein vielfaches breiter als das Elektroband ist, wobei der axiale Bandabstand mindestens zwischen den beiden letzten benachbarten Gängen einer Wickellage im Endbereich des Großcoils mindestens im Umfangsbereich der Richtungsumkehr des Wickelsinnes des letzten Wickelganges gegenüber dem Bandabstand zwischen benachbarten

Gängen im Längebereich des Großcoils vergrößert ist. Dabei erstreckt sich der Bereich der Abstandsvergrößerung zweckmäßig etwa über den Umfang der jeweiligen

Wickellage. Hierdurch ergibt sich jeweils im letzten Wickelgang die Möglichkeit, die für die Richtungsumkehr erforderliche elastische Säbelverformung auf einen so großen Bereich zu teilen, daß bleibende Verformungen des Elektrobandes mit Sicherheit vermieden werden.

Weiterhin ist vorgesehen, daß der Wickelkern an beiden Enden mit Flanschen versehen ist. Diese Flansche, die für die innere Stabilität des Großcoils nicht notwendig sind, schützen das an den Stirnseiten befindliche Material des Großcoils gegen Beschädigungen von außen.

Um sehr große Bandlängen zu ermöglichen, besteht das Elektroband des Coils aus mehreren Bandabschnitten, die durch im Mikroplasma- oder Laserschweißverfahren hergestellte, verarbeitungsfähige Schweißnähte verbunden sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Coil gemäß der Erfindung mit der zugehörigen Aufwickelvorrichtung

(schematisch);

Fig. 2 eine Seitenansicht zu Fig. 1 ;

Fig. 3 in ähnlicher Darstellung wie Fig. 1 eine weitere Ausführungsform der Aufwickelvorrichtung schematisch.

In Fig. 1 ist ein Wickelkern mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Auf diesen Wickelkern 1 ist ein Elektroband 2 aufgewickelt. Der Wickelkern 1 ist um ein Vielfaches breiter als das Elektroband 2. Das Elektroband 2 ist über die Breite des Wickelkerns 1 oszillierend in aufeinanderfolgenden Lagen dicht an dicht derart auf den Wickelkern 1 aufgewickelt, daß es über seine gesamte Länge ausschließlich Zug- und Biegespan¬ nungen im elastischen Bereich ausgesetzt ist. Das heißt mit anderen Worten, daß die Biegeradien überall mindestens so groß sind und die seitlichen Ablenkungswinkel nirgendwo so groß sind, daß sich bleibende Biegeverformungen in dem aufgewickelten Elektroband 2 ergeben. Außerdem wird beim Aufwickeln ein derart geringer Bandzug angewendet, daß sich über die gesamte Länge des aufgewickelten Elektrobandes nirgendwo Zugspannungen ergeben, die zu bleibenden Verformungen führen könnten. Aufgrund der oszillierenden Wicklung kann ein solches Elektrobandcoil ohne weiteres als Großcoil ausgebildet sein, auf welches bis zu 20 mal mehr Elektroband 2 aufgewickelt sein kann, als bei den herkömmlichen Scheibencoils. Um sehr große

Bandlängen zu erzielen, besteht das zu einem Großcoil aufgewickelte Elektroband 2 aus mehreren Bandabschnitten, die durch Schweißnähte 2a miteinander verbunden sind. Die Schweißnähte 2a werden schonend im Mikroplasma- oder Laserschweißverfahren hergestellt, wodurch die Textur des Materials in der Nachbarschaft der Schweißnähte 2a nicht oder nur so wenig beeinträchtigt wird, daß das Elektroband 2 auch im Bereich der Schweißnaht 2a verarbeitungsfähig bleibt.

Der Wickelkern 1 ist seitlich an beiden Enden mit Flanschscheiben 1a versehen, die das oszillierend gewickelte Elektroband 2 von beiden Seiten her gegen Beschädigungen schützen.

Zum Aufwickeln des Elektrobandes 2 auf den Wickelkern 1 ist der Wickelkern 1 mittels eines nicht näher dargestellten Drehantriebes in Richtung des Pfeiles 3 drehend angetrieben. Während der Drehbewegung kann der Wickelkern in axialer Richtung rechnergesteuert hin- und herbewegt werden. Diese Hin- und Herbewegung ist mit dem Doppelpfeil 4 symbolisiert.

Das aufzuwickelnde Elektroband 2 ist mit ausreichendem Abstand von dem Wickelkern 1 in einer horizontalen Bandzuführung 5 möglichst umlenkungsfrei geführt. Diese Bandzuführungseinrichtung 5 weist einen in horizontaler Richtung hin- und hergehend verschiebbaren Bandführungskopf 6 auf, dessen horizontale Bewegungen in Fig. 1 durch einen Doppelpfeil symbolisiert sind. Auch diese Hin- und Herbewegung ist rechnergesteuert und mit der Hin- und Herbewegung des Wickelkernes 1 so synchronisiert, daß die sich beim Aufwickeln des Elektrobandes 2 ergebenden seitlichen Ablenkungswinkeln niemals größer werden, als ein bestimmter kritischer Winkel, bei welchem das Elektroband seitlich bleibend verbogen würde. Wie weiterhin aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist der Bandführungskopf 6 auch vertikal verstellbar. Diese vertikale Verstellmöglichkeit ist in Fig. 2 ebenfalls durch ein Doppelpfeil symbolisiert. Diese vertikale Verstellung macht es möglich, den Bandführungskopf 6 dem zunehmenden Durchmesser des Coils derart nachzuführen, daß der Abstand zwischen dem Bandführungskopf 6 und dem Anlaufpunkt des Bandes am Coil immer gleich bleibt.

Der horizontalen Bandführung 5 ist mit ausreichendem Abstand eine exakt arbeitende Bandzugregeleinrichtung 7 vorgeschaltet, welche beispielsweise als Bremsgerüst

ausgebildet sein kann, welches nach Möglichkeit ohne Umlenkung oder nur mit geringer Umlenkung arbeitet. Auch diese Bandzugregeleinrichtung 7 ist rechnergesteuert und auf die Drehgeschwindigkeit des Wickelkernes 1 und die Hin- und Herbewegungen des Wickelkernes 1 und der horizontalen Bandführung 5 abgestimmt. Dadurch ist es möglich, den Bandzug immer dann zu erhöhen oder zu erniedrigen, wenn die horizontale Bandführung 5 dies im Hinblick auf den Wickelvorgang notwendig macht.

Auf diese Weise ist es möglich, den Aufwickelvorgang des Elektrobandes 2 online exakt so zu steuern, daß die oben diskutierten Bedingungen im Hinblick auf das auf dem Wickelkern 1 zum Coil aufgewickelte Elektroband 2 eingehalten werden. Die Steuerung aller Bewegungen erfolgt durch einen Verlegerechner 1o.

Gegebenenfalls kann, vgl. Fig. 3, der Wickelkern 1 zusätzlich um eine vertikale Achse 8 verschwenkbar gelagert sein, um einen in der senkrechten Projektion vollständig gerad¬ linigen Übergang zwischen den einlaufenden Elektroband 2 und dem zuletzt auf das Coil aufgewickelten Bandabschnitt zu ermöglichen. Die Schwenkbewegungen um die Achse 8 sind ebenfalls rechnergesteuert, wie durch den Doppelpfeil 9 angedeutet ist.

Wie schließlich noch aus Fig. 1 ersichtlich ist, haben die beiden benachbarten Gänge jeder Wickellage des Coils an den Enden des Coils einen größeren axialen Abstand voneinander, als die axialen Abstände zwischen benachbarten Gängen im Längenbereich des Coils. Diese größeren Abstände werden dadurch hergestellt, daß die axiale Relativgeschwindigkeit zwischen dem Wickelkern 1 und der Bandzuführungseinrichtung 6 mindestens während der letzten Umdrehung des Wickelkernes vor der Richtungsumkehr am axialen Ende des Großcoils für kurze Zeit beschleunigt wird. Hierdurch werden die benachbarten Gänge der jeweiligen Wickellagen an den Enden des Großcoils axial auseinandergezogen, wodurch in axialer Richtung ausreichend Raum geschaffen wird, um über den Umfang des Coils eine die Richtungsumkehr bewirkende elastische Säbelverformung des Elektrobandes 2 vornehmen zu können, ohne daß es zu Zwängungen oder Verbiegungen kommt. Insbesondere kann man den Bereich der Richtungsumkehr auf einen großen Umfangsbereich verteilen, ohne durch den vorangehenden Gang des Elektrobandes 2 behindert zu sein.

Insbesondere kann man den Bereich der Richtungsumkehr auf einen großen Umfangsbereich verteilen, ohne durch den vorangehenden Gang des Elektrobandes 2 behindert zu sein.