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Dokumentenidentifikation DE3729289C2 06.08.1992
Titel Vorrichtung zum Wickeln von Spulen für elektrische Maschinen mit einer Stelleinrichtung für die Schablonenweite
Anmelder Statomat-Globe Maschinenfabrik GmbH, 6369 Niederdorfelden, DE
Erfinder Leame, Filippo, 6369 Schöneck, DE
Vertreter Jochem, B., Dipl.-Wirtsch.-Ing., Pat.-Anw., 6000 Frankfurt
DE-Anmeldedatum 02.09.1987
DE-Aktenzeichen 3729289
Offenlegungstag 23.03.1989
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 06.08.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.08.1992
IPC-Hauptklasse H02K 15/04
IPC-Nebenklasse H01F 41/02   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wickeln von Spulen für elektrische Maschinen, bestehend aus einer an einem Rahmen axial verschieblich gehaltenen, mehrteiligen Schablone, einer diese umkreisend gelagerten Wickeldüse und einer Stelleinrichtung zur Veränderung der Schablonenweite durch radiale Verschiebung eines Teils der Schablone mittels eines Stellorgans, wobei der treibende Teil der Stelleinrichtung neben der Schablone, radial außerhalb der Bahn der Wickeldüse am Rahmen gelagert ist und das Stellorgan im Stillstand der Wickeldüse an den radial verschieblichen Teil der Schablone linear heranfahrbar ist.

Bei Wickelvorrichtungen mit umlaufender Wickeldüse besteht grundsätzlich das Problem, trotz der die Schablone umkreisenden Bewegung der Wickeldüse mit einer Stelleinrichtung an einem Schablonenteil anzugreifen, um dieses radial zu verstellen. Durch eine solche Änderung der Schablonenweite können innerhalb bestimmter Grenzen mit demselben Wickelwerkzeug Spulen unterschiedlichen Durchmessers erzeugt werden, die dann z. B. in Statoren unterschiedlicher Pakethöhe eingezogen werden können. Verschieden große Spulen braucht man manchmal aber auch für einen einzigen Stator, z. B. dann, wenn bestimmte Spulen im montierten Zustand radial weiter außen und andere radial weiter innen sitzen sollen.

Zur Veränderung der Schablonenweite ist es aus der US-PS 36 72 027 bekannt, unmittelbar am und über dem oberen Ende der Schablone eine elektrische Stelleinrichtung für ein Schablonenteil anzuordnen, die über Schleifkontakte an dem die Wickeldüse tragenden, umlaufenden Teil (Flyer) mit Strom versorgt wird. Die ständige Verbindung des Antriebs der Stelleinrichtung und ihres Getriebes mit der Schablone erschwert deren Auswechselung außerordentlich und bedingt insgesamt eine komplizierte Konstruktion. Für Schablonen mit durch eine Taumelscheibe angetriebenen Drahtabstreifern, z. B. gemäß EP 00 53 398 A1, käme die gesamte Stelleinrichtung aus Platzgründen praktisch überhaupt nicht in Frage. Dasselbe gilt für die in der japanischen Gebrauchsmuster-Veröffentlichung 60 34 760 beschriebene Wickelvorrichtung, bei welcher der elektrische Stellantrieb ebenfalls auf der Schablone montiert ist, aber nur im Stillstand der Wickeldüse elektrisch angeschlossen werden kann.

Eine weitere Stelleinrichtung zur Veränderung der Schablonenweite ist aus der DE-OS 28 08 048 bekannt. In diesem Fall wird durch Absenken der Schablone ein Arretierbolzen in die eine Schablonenhälfte eingeführt, der sie ortsfest hält, während ein oberhalb der Schablone verschieblich gelagerter Schlitten sie selbst, die Wickeldüse und ein Zahnrad trägt, welches sich beim Verfahren des Schlittens an einer mit dem ortsfest gehaltenen Schablonenteil verbundenen Zahnstange abwälzt und durch gegenüberliegenden Eingriff in eine mit der anderen Schablonenhälfte verbundene Zahnstange diese um den doppelten Verfahrweg des Schlittens verschiebt. Das Verfahren der gesamten Tragkonstruktion der Schablone mitsamt allen zugehörigen Antrieben und der Wickeldüse bedingt eine sehr aufwendige Konstruktion und die Bewegung großer Massen bei jeder Änderung der Schablonenweite.

Schließlich ist durch die DE-OS 26 08 658 eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art bekannt. Sie hat einen außerhalb der Umlaufbahn der Wickeldüse angeordneten Drehantrieb, dessen Antriebswelle im Stillstand der Wickeldüse durch einen Linearantrieb mit Bezug auf die Schablone radial vorschiebbar und mit einem an deren oberen Ende gelagerten Schraubgetriebe kuppelbar ist, durch welches die Drehbewegung in eine geradlinige Stellbewegung umgewandelt wird. Man braucht also zwei verschiedene Antriebe und außerdem an der Schablone ein Getriebe. Letzteres kann im Einzelfall eine ungünstige Anordnung der Drahtabstreifer bedingen. Schließlich ist als weiterer Mangel festzustellen, daß der Linearantrieb den Drehantrieb erst dann mit dem Schraubgetriebe kuppeln kann, wenn die Schablone nach dem Absenken zum Abstreifen aller am Ende eines Wickelvorgangs auf ihr sitzenden Drahtwindungen wieder in diejenige axiale Position angehoben worden ist, in welcher die Antriebswelle der Stelleinrichtung mit dem Schraubgetriebe kuppelbar ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Wickelvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Stelleinrichtung für das verschiebliche Schablonenteil mit weniger Antrieben auskommt als bisher, an der Schablone selbst kein Getriebe erfordert und eine Verkürzung der zur Veränderung der Schablonenweite notwendigen Zeitspanne ermöglicht.

Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Stellorgan durch eine axiale Bewegung der Schablone ein- und auskuppelbar ist, und daß die Verschiebung des radial verschieblichen Teils der Schablone durch eine lineare Bewegung des Stellorgans erfolgt.

Die Erfindung bietet zunächst den Vorteil, daß weder ein Antrieb noch ein Getriebe an der Schablone oder dem Schablonenträger gelagert ist, so daß jedes auswechselbare Wickelwerkzeug einfacher und auch leichter ist als bei bekannten Wickelwerkzeugen mit verstellbarer Schablone. Daraus ergibt sich der weitere Vorteil, daß die während des Betriebs notwendigen axialen Sprungbewegungen der Schablone schneller ausgeführt werden können als bisher. Wegen der Einfachheit des Aufbaus eignet sich die Erfindung besonders gut zur Nachrüstung von Wickelvorrichtungen, die bisher noch keine Schablonenverstellung hatten.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß der ohnehin vorhandene Antrieb für die axialen Bewegungen der Schablone zu deren Kuppeln mit der Stelleinrichtung ausgenutzt wird. Indem der Stellantrieb als Linearantrieb ausgebildet ist, bedarf es auch keines Getriebes mehr an der Schablone zur Umsetzung einer Dreh- in eine Linearbewegung. Das normalerweise zwischen dem Getriebe und dem verstellbaren Schablonenteil vorhandene Stellorgan kann nach dem Fortfall des Getriebes unmittelbar mit dem Linearantrieb verbunden sein und braucht nur dann, wenn die Schablonenweite verändert werden soll, an die Schablone herangefahren und mit dieser gekuppelt zu werden.

Die Umstellung der Schablonenweite läßt sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch beschleunigen, daß das Stellorgan schon radial von außen nach innen in die zum Kuppeln mit dem verschieblichen Schablonenteil bestimmte Stellung vorfahren kann, während sich die Schablone noch in einer zum vorangehenden Wickel- und Abstreifvorgang gehörenden abgesenkten Stellung befindet. Das Kuppeln erfolgt während des anschließenden Anhebens der Schablone. Somit werden für das Heranfahren der Stelleinrichtung an die Schablone und das Einkuppeln keine zusätzlichen Zeiten benötigt, obgleich sich die Stelleinrichtung insgesamt außerhalb der Bahn der Wickeldüse befindet.

Um das radial verschiebliche Schablonenteil in einer bestimmten Stellung zu halten, könnte es ggf. genügen, eine klemmende Kipplage oder eine mit großer Reibung behaftete Führung zwischen dem verschieblichen Schablonenteil und dem Schablonenträger vorzusehen. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch eine den radial verschieblichen Teil der Schablone relativ zu dem übrigen Teil der Schablone fixierende Klemm- oder Arretiereinrichtung vorhanden, die durch Eingriff des Stellorgans lösbar ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht, zum Teil im Schnitt, der Schablone einer Wickelvorrichtung mit einer daneben angebrachten Stelleinrichtung;

Fig. 2 einen Ausschnitt "A" aus Fig. 1 in größerem Maßstab;

Fig. 3 einen Querschnitt nach Schnittlinie III-III in Fig. 2.

In Fig. 1 ist der Rahmen einer Vorrichtung zum Wickeln von Spulen für elektrische Maschinen mit 10 bezeichnet. Er trägt in bekannter Weise, z. B. wie in der DE-OS 28 08 048 beschrieben, eine Schablone 12, die z. B. einen Aufbau gemäß EP 53 398 mit Drahtabstreifern haben kann, die durch eine Taumelscheibe 14 zu einer oszillierenden axialen Bewegung angetrieben werden, wenn während eines Wickelvorgangs die Schablone 12 durch Führungsstangen 16 drehfest gehalten und von einem sogenannten Flyer 18 mit einer Wickeldüse 20 umkreist wird. Der Wickeldraht 22 wird zentral durch die Drehantriebswelle 24 des Flyers zugeführt. Das Stützgetriebe, welches in bekannter Weise die Schablone 12 trotz des um sie herumgeführten Wickeldrahts 22 drehfest hält, ist der Einfachheit halber nicht gezeigt. Ebenfalls weggelassen ist das mit der Schablone 12 zusammenwirkende, unterhalb von dieser angeordnete, aus senkrecht angeordneten Lamellen bestehende Einzieh- oder Übertragungswerkzeug, in welches die auf die Schablone 12 gewickelten Spulenwindungen abgestreift werden. Soweit dieses Abstreifen nicht bereits während des Wickelvorgangs stattfindet, führt die Schablone 12 üblicherweise am Ende eines Wickelvorgangs, nachdem die Wickeldüse 20 angehalten worden ist, eine axiale Bewegung in das Einzieh- oder Übertragungswerkzeug hinein aus, um dort sämtliche noch auf den verschiedenen Schablonenstufen sitzende Spulenwindungen abzustreifen.

Die nachstehend beschriebene Stelleinrichtung zur Veränderung der Schablonenweite ist nicht auf eine Kombination mit der gezeigten Schablone 12 mit Drahtabstreifern mit Taumelscheibenantrieb 14 beschränkt, sondern kann z. B. auch bei Schablonen gemäß DE-OS 25 11 515 mit Schrägflächen zum Abstreifen der Spulenwindungen Anwendung finden. Auch die Zahl der Schablonenstufen bzw. -kammern spielt keine Rolle. Es kommt lediglich darauf an, daß es sich um eine mehrteilige Schablone handelt, deren einer, im Ausführungsbeispiel mit 26 bezeichneter Teil, relativ zum übrigen Teil der Schablone 12 radial verschieblich ist, wie in Fig. 1 strichpunktiert angedeutet.

Die insgesamt mit 28 bezeichnete Stelleinrichtung ist über eine Halterung 30 am Rahmen 10 befestigt. Sie besteht aus einem Gehäuse 32, an welchem ein Elektromotor 34 angeflanscht ist. Letzterer ist über einen Zwischenflansch 36, welcher eine Kupplung aufnimmt, mit einem Absolut-Drehgeber 38 verbunden. Durch die Abtriebswelle des Elektromotors 34, der vorzugsweise ein Schrittmotor ist, wird über ein Zahnradpaar 40, 42 eine im Gehäuse 32 drehbar, aber axial fest gelagerte Kugelumlaufmutter 44 rotierend angetrieben. Sie wirkt mit einer Kugelumlaufspindel 46 zusammen, welche dadurch drehfest gehalten wird, daß an ihr eine gestrichelt angedeutete Rolle 48 gelagert ist, die in einer mit Bezug auf die Drehantriebswelle 24 radial ausgerichteten Führungsschiene 50 läuft. Somit wird je nach Drehrichtung des umsteuerbaren Elektromotors 34 die Kugelumlaufspindel 46, welche die Verstellstange für den radial verschieblichen Schablonenteil 26 darstellt, relativ zur Drehantriebswelle 24 radial vorgeschoben oder zurückgezogen.

Am vorderen Ende der Verstellstange 46 sind gemäß Fig. 2 ein Zapfen 52 und ein Bolzen 54 gelagert. In dem in Fig. 2 gezeigten, gekuppelten Zustand greift der Zapfen 52 in eine passende Bohrung 56 im radial verschieblichen Schablonenteil 26 ein. Der Bolzen 54 wirkt mit einer insgesamt mit 58 bezeichneten Klemmeinrichtung zusammen, die im Beispielsfall aus zwei scherenartig auf derselben Lagerachse 60 drehbar gelagerten Nocken 62, 64 besteht, deren mit Bezug auf die Lagerachse 60 exzentrische Klemmflächen klemmend gegen einen radial feststehenden Schablonenträger 66 angedrückt werden, wenn eine mit 68 bezeichnete Feder die oberen Enden der Nocken 62, 64 wie beim Schließen einer Schere zusammendrückt. Werden dagegen die oberen Enden der Nocken 62, 64 durch den Bolzen 54 gegen die Wirkung der Feder 68 auseinandergespreizt, so lösen sich die unteren, exzentrischen Klemmflächen der Nocken vom Schablonenträger 66, so daß die Klemmung aufgehoben wird.

Im Beispielsfall sind die Nocken 62, 64 unmittelbar neben der Bohrung 56 über die Achse 60 am radial verschieblichen Schablonenteil 26 gelagert. Der Schablonenträger 66 bildet eine Führung für den Schablonenteil 26 mit der Möglichkeit, diesen an beliebiger Stelle mittels der Klemmeinrichtung 58 festzuklemmen. Der Schablonenträger 66 kann einstückig mit einem anderen Teil der Schablone 12 ausgebildet oder mit diesem fest verbunden sein. Daneben besteht aber auch die weitere Möglichkeit, einen anderen Schablonenteil ebenfalls radial verschieblich am Schablonenträger 66 anzubringen. Die Verschiebung und das Festklemmen, z. B. mittels Klemmschraube, des anderen Schablonenteils könnten beispielsweise von Hand vorgenommen werden. Es könnte aber auch eine zweite Stelleinrichtung 28, ggf. mit einer der oben beschriebenen Klemmeinrichtung 58 entsprechenden Arretierung vorgesehen werden. Schließlich könnte auch die Verstellbewegung des anderen Schablonenteils in ähnlicher Weise, wie in der DE-OS 28 08 048 beschrieben, von der Verstellbewegung des Schablonenteils 26 abgeleitet werden.

Aus fertigungstechnischen Gründen besteht bei der Ausführung nach Fig. 2 und 3 das radial verschiebliche Schablonenteil 26 aus zwei fest miteinander verbundenen Einzelteilen 26a und 26b.

Um die Positionierung der Verstellstange 46 beim Kuppeln mit dem verschieblichen Schablonenteil 26 zu überwachen, sind zwei Sensoren 70 und 72 vorhanden (siehe Fig. 3). Der Sensor 70 stellt die richtige radiale und der Sensor 72 die richtige axiale Relativstellung beim Kuppeln fest. Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, ist ein Steuerteil 74 für die beiden Sensoren 70, 72 am hinteren Ende der Verstellstange 46 angebracht, und die mit 76 bezeichneten Steuerleitungen erstrecken sich durch die Verstellstange 46 hindurch zu deren vorderen Ende, wo die Sensoren 70, 72 befestigt sind.

Der Funktionsablauf beim Verstellen der Schablonenweite nach einem vorangegangenen Wickel- und Abstreifvorgang ist wie folgt:

Während sich die Schablone 12 noch in ihrer unteren Abstreifstellung in Eingriff mit dem nicht gezeigten Einzieh- oder Übertragungswerkzeug befindet, fährt die Verstellstange 46 durch Antrieb mittels des Elektromotors 34 bis in die in Fig. 1 gezeigte radial innere Stellung vor. Wenn anschließend die Schablone 12 in ihre oberste Grundstellung angehoben wird, dringt bei dieser Bewegung der Zapfen 52 in die Bohrung 56 im radial verschieblichen Schablonenteil 26 ein. Gleichzeitig spreizt der Bolzen 54 die oberen Enden der Nocken 62 und 64 auseinander und hebt dadurch die Klemmung des Schablonenteils 26 gegenüber dem Schablonenträger 66 auf. Die Sensoren 70 und 72 kontrollieren die Kupplungsstellung.

Wenn die Wickelvorrichtung eine Schablone 12 mit Taumelscheibenantrieb 14 für Drahtabstreifer hat, wird der vorstehend beschriebene Bewegungsablauf so modifiziert, daß die Schablone zunächst aus ihrer unteren Abstreifstellung bis etwa auf 10 bis 15 mm vor ihrer obersten Grundstellung hochfährt, so daß die Verstellstange 46 gemäß Fig. 1 zwischen die Taumelscheibe 14 und die Schablone 12 einfahren kann. Erst dann bewegt sich die Schablone 12 weiter nach oben in die Grundstellung, wobei die Kupplung 52, 56 zum Eingriff kommt und die Klemmeinrichtung 58 durch den Bolzen 54 gelöst wird.

Anschließend wird durch den Antrieb des Elektromotors 34 über die Verstellstange 46 das Schablonenteil 26 in die gewünschte radiale Position verfahren. Wenn diese erreicht ist, senkt sich die Schablone 12 in die zum Wickeln vorgesehene axiale Position ab, wobei der Zapfen 52 wieder aus der Bohrung 56 austritt und gleichzeitig die Nocken 62, 64 vom Bolzen 54 nach unten abheben, so daß die Feder 68 die oberen Enden der Nocken 62, 64 zusammendrücken und dadurch die unteren Enden der Nocken gegen den Schablonenträger 66 festklemmen kann. Anschließend wird die Verstellstange 46 durch den Elektromotor 34 radial nach außen bis außerhalb der Bewegungsbahn des Flyers 18 zurückgezogen, bevor dessen Drehantrieb für den nächsten Wickelvorgang eingeschaltet wird.

Es versteht sich, daß dieselben Funktionen auch erreicht werden können, wenn die Stelleinrichtung 28 einen anderen Linearantrieb, z. B. einen Kolbenantrieb hat, die Kupplung 52, 56 in anderer Weise form- oder reibschlüssig ausgebildet ist und statt der gezeigten Klemmeinrichtung ein anderer Klemmmechanismus oder eine formschlüssige Arretiereinrichtung angebracht wird. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, daß das Kupplungs- und Schuborgan der Stelleinrichtung 28, im Beispielsfall der Zapfen 52, gleichzeitig dazu dient, beim Kupplungsvorgang eine Klemm- oder Arretiereinrichtung zu lösen.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zum Wickeln von Spulen für elektrische Maschinen, bestehend aus einer an einem Rahmen (10) axial verschieblich gehaltenen, mehrteiligen Schablone (12, 26), einer diese umkreisend gelagerten Wickeldüse (20) und einer Stelleinrichtung (28) zur Veränderung der Schablonenweite durch radiale Verschiebung eines Teils (26) der Schablone (12) mittels eines Stellorgans (46, 52), wobei der treibende Teil der Stelleinrichtung (28) neben der Schablone (12), radial außerhalb der Bahn der Wickeldüse (20) am Rahmen (10) gelagert ist und das Stellorgan (46, 52) im Stillstand der Wickeldüse (20) an den radial verschieblichen Teil (26) der Schablone (12) linear heranfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (46, 52) durch eine axiale Bewegung der Schablone (12) ein- und auskuppelbar ist, und daß die Verschiebung des radial verschieblichen Teils (26) der Schablone (12) durch eine lineare Bewegung des Stellorgans (46, 52) erfolgt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine den radial verschieblichen Teil (26) der Schablone (12) relativ zu dem übrigen Teil der Schablone fixierende Klemm- oder Arretiereinrichtung (58) durch Eingriff des Stellorgans (46, 52) lösbar ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemm- oder Arretiereinrichtung (58) aus wenigstens einem drehbar an dem radial verschieblichen Teil (26) der Schablone (12) gelagerten, durch Federkraft (68) in Sperrstellung vorbelasteten Nocken (62, 64) besteht, welcher durch die axiale Kupplungsbewegung der Schablone (12) gegen das Stellorgan (46, 54) bewegbar und dadurch in Löserichtung drehbar ist.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (52, 56) zwischen dem Stellorgan (46, 52) und dem radial verschieblichen Teil (26) der Schablone (12) einerseits aus einem sich mit Bezug auf diese axial erstreckenden Zapfen (52) und andererseits aus einer dazu passenden Bohrung (56) besteht.






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