28.12.23 – Wickeltechnologie für die Fertigung und Bearbeitung von Feindraht oder optischen Fasern
Hochpräzise positioniert und gespult
Die stetig wachsenden technologischen Anforderungen an die Zugspannungsregelung und Positioniergenauigkeit wird insbesondere bei der Laserbearbeitung deutlich. Ein herausragendes Beispiel sind die anspruchsvollen Anforderungen bei der Einprägung von Faser Bragg Gittern (FBG) mithilfe von Laserstrahlen in der Herstellung von faseroptischen Sensoren.
Der Spulenscanner „TDS“ erfasst die Geometrie der gewickelten Spule während des Aufwickelns. Die berührungslose Messung der Spule wird zum automatischen Aufwickeln für perfekte Wicklungen u. a. auf konischen Spulen eingesetzt. © Supertek
Maschine zur automatischen Bearbeitung von hochsensiblen optischen Fasern und Glasfasern. Einsatz für unterschiedliche Zwecke u. a. für die Laserbearbeitung in der Forschung und Industrie. © Supertek
Eine äußerst präzise Positionierung der Lichtwellenleiter ist dabei von entscheidender Bedeutung. Für diese anspruchsvolle Aufgabe sind die Komponenten und Maschinen von Supertek mit ihren hochpräzisen Abwicklern, Bandabzügen, Zugspannungsreglern, Tänzerspeichern, Sensoren und Aufwicklern die ideale Lösung.
Die präzise Positionierung der Faser wird durch die mechatronische Integration der Wicklermodule mit hochauflösenden elektrischen Antriebssystemen und dem echtzeitgesteuerten Winding Controller “MCU” von Supertek gewährleistet. Mit den aktiven Speichersystemen kann die optische Faser in der notwendigen Länge, beispielsweise für die Einprägung der Gitterstrukturen in den Lichtwellenleiter, vorgehalten werden. Ein bidirektionales Spulen auf eine exakte Position ist durch die Wickeltechnologie von Supertek ebenfalls möglich.
Für die Positionierung und Synchronisation der Laseranwendung ist es zweckmäßig die Subprozesse Abspulen und Aufspulen zu entkoppeln. Die Entkopplung wird durch die Verwendung der Bandabzüge in Kombination mit den Tänzer- und Speichersystemen realisiert. In dieser Konstellation wird ein Bandabzug als Master für die Geschwindigkeitsregelung und Positionierung eingesetzt. Supertek bietet hierfür hochpräzise Bandabzüge mit Positionsschritten ab 10 µm an. Die exakte Zugspannungsregelung wird durch den elektromagnetischen Tänzer „EDL 60“ oder „EDR 10“ mit Iterationsschritten von 1 mN reguliert. Dank der homogenen Tänzerkraft nach dem patentierten Prinzip bleibt die Drahtspannung bzw. die Zugspannung der optischen Faser auch bei dynamischen Prozessen wie „stop and go“ stets konstant. Durch die exakte Zugspannungsregelung ist die Verarbeitung von sehr dünnen und brüchigen Lichtwellenleiter in höchster Qualität sichergestellt.
Alle Prozesse werden durch die Industrie 4.0 Standards von Supertek intelligent automatisiert. Die Visualisierung ermöglicht eine intuitive Bedienung und Beobachtung der gesamten Maschinenprozesse. Alle Parameter, wie zum Beispiel die Zugspannungskräfte, Positionen oder Geschwindigkeiten, sind über die Visualisierung anpassbar und in Rezepturen bzw. Bibliotheken speicherbar. Die hochpräzisen Prozesse sind stets reproduzierbar. Dies ermöglicht die Validierung neuer Fertigungsmethoden für Forschungszwecke und Entwicklungen. Aus diesem Grund werden die Maschinen von Supertek nicht nur in der Produktion, sondern auch für Forschungsanwendungen eingesetzt.
Die Maschinen können dank des umfangreichen Baukastens von Supertek anwendungsspezifisch und individuell zusammengestellt werden. Der Baukasten umfasst verschiedene und kombinierbare Wicklermodelle. Dies umfasst die „ED“-, „MW“- und „SW“-Klasse. Die „ED“- und „MW“-Klasse ist mit einer Welle bzw. einem Schaft zur Spulenaufnahme ausgestattet. Im Gegensatz zur „ED“-Klasse, bei der das Wickelgut beim Aufwickeln linear bewegt wird, ermöglicht die MW-Klasse eine lineare Bewegung des gesamten Spulenantriebs. Dies führt zu einem geradlinigen Materialverlauf während des gesamten Produktionsprozesses, was eine schonende Verarbeitung dünner Drähte oder Fasern gewährleistet. Auch Flachdrähte lassen sich mit diesem Prinzip in genau definierten Lagen aufwickeln.
Die neuen Wickler der „SW“-Klasse sind wellenlos und verfügen über eine innovative Spulenaufnahme mit automatischer Spanneinheit für einen hochpräzisen Rundlauf. Das gesamte System kann sich linear bewegen, so dass auch hierbei das Material, der Draht oder die Faser geradlinig und orthogonal zur Spulenachse ab- bzw. aufgewickelt werden kann. Die „SW“-Klasse kann zusätzlich mit automatischer Einfädelung und Spulenwechsel für eine voll automatisierte Produktion ausgestattet werden. Mit der „SW“-Klasse ist zudem die Integration einer optischen Kupplung für Anwendungen mit Lichtwellenleitern problemlos möglich.
Zum orthogonalen Abwickeln ist die Messung der Lagenposition des Drahts bzw. der Faser erforderlich. Hierfür eignet sich der Positionsscanner „MPS“. Zur automatisierten Flanschdetektion und zum kontrollierten Aufwickeln wird der 3D-Spulenscanner “TDS” eingesetzt.
Für die Herstellung von medizinischen Produkten in der Pharma- und Medizintechnik bietet Supertek die Komponenten und Maschinen auch für die Verwendung im Reinraum an.
Mehr Informationen dazu unter www.winding-technology.com oder auf YouTube unter www.youtube.com/user/SupertekGmbH/videos
Autor des Beitrags ist Gerd Janssen, Geschäftsführer der Supertek GmbH.
Supertek GmbH
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