DE10023461B4

DE10023461B4 - Spulenwickelmaschine und Verfahren zum Wickeln einer Spule aus leitfähigem Draht

Info

Publication number: DE10023461B4
Application number: DE10023461A
Authority: DE
Inventors: Yasuhiko Ishimaru; Yasuyuki Nishimoto
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-05-13
Filing date: 2000-05-12
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2020-05-13
Also published as: US6375113B1; DE10023461A1

Abstract

Eine Spule wird durch ein Wickeln eines leitfähigen Drahtes um einen Wickelrahmen (1) ausgebildet, der um eine Drehachse des Wickelrahmens (1) gedreht wird. Führungselemente (7, 8) stehen mit dem um den Wickelrahmen (1) gewickelten leitfähigen Draht in Kontakt, um die Wickelposition des leitfähigen Drahtes zu definieren. Die Führungselemente (7, 8) sind durch ein Verbindungsmechanismus (9) gestützt, der zu der Drehachse koaxial so vorgesehen ist, dass er sich mit dem Wickelrahmen (1) synchron dreht. Wenn ein drittes Betätigungsglied (21) eine Antriebsverbindung (13) in der Richtung der Drehachse bewegt, werden die Führungselemente (7, 8) in den Richtungen eines Durchmessers des Wicklungsrahmens (1) bewegt. Wenn ein erstes Betätigungsglied (17) eine Halteverbindung (11) in der Richtung der Drehachse bewegt, werden die Führungselemente (7, 8) in der Richtung der Drehachse zusammen mit der Halteverbindung (11) bewegt. Wenn ein zweites Betätigungsglied (19) einen Arm (8a) ausfahren oder einfahren lässt, wird eines der Führungselemente (7, 8) unabhängig von dem anderen Führungselement (7, 8) bewegt. Das erste, zweite und dritte Betätigungsglied (17, 19, 21) muss sich nicht zusammen mit dem Wickelrahmen (1) drehen. Da die Betätigungsglieder nicht an einem Drehmechanismus montiert sein müssen, wird der Aufbau des Geräts einfacher und die Last an einem Wickelrahmendrehmotor kann verringert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spulenwickelmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und auf ein Drahtwickelverfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 16.

Bei sich drehenden elektrischen Vorrichtungen wie beispielsweise Elektromotoren, Generatoren und dergleichen, ist die Anzahl an Windungen bei der Spulenwicklung häufig hoch, um die Leistungsabgabe zu erhöhen. Jedoch führt eine einfache Erhöhung der Anzahl an Windungen einer Spulenwicklung zu einer erhöhten Größe der sich drehenden elektrischen Vorrichtung. Um eine derartige Größenzunahme bei der Vorrichtung zu vermeiden, ist es eine übliche Praxis, die Proportion des Gesamtquerschnittsbereichs der Wicklung einer Spule auf den Querschnittsbereich einer Nut zu erhöhen, in der die Spule untergebracht ist (nachstehend ist dies als "Raumfaktor" bezeichnet). Der Raumfaktor kann erhöht werden, indem ein leitfähiger Draht bei einer günstigen Anordnung gewickelt wird, ohne einen Zwischenraum zu hinterlassen.

Im Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 16 wird jeweils von einer Spulenwickelmaschine bzw. einem Verfahren zum Ausbilden einer Spule dieser Gattung ausgegangen, wie sie in der DE 2922053 A1 bekannt sind. Insbesondere gemäß der 1 dieser Entgegenhaltung hat die dort gezeigte Spulenwickelvorrichtung einen Reitstock, mittels dem ein Wickelrahmen eingespannt wird, sowie eine Drahtführungseinrichtung, die mit dem Leiterdraht in Kontakt ist und eine Wickelposition des Drahtes definiert. Die Führungseinrichtung ist mittels eines Drehzylinders betätigbar, um in eine Führungsposition gebracht zu werden.

Der vorstehend genannte Drehzylinder ist dabei derart angeordnet, dass er sich nicht um die Drehachse zusammen mit dem Wickelrahmen und/oder dem Lagerungsmechanismus für die Führungseinrichtung drehen kann.

Angesichts dieses Stands der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spulenwickelmaschine sowie ein Wickelverfahren zu schaffen, mit deren Hilfe eine Abweichung der Wicklungsposition von einem leitfähigen Draht während des Wickelvorgangs weitgehend verhinderbar ist, ohne dass der leitfähige Draht selbst in irgendeiner Form beschädigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Spulenwickelmaschine sowie ein Verfahren zum Ausbilden einer Spule mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 16 gelöst.

Der Kern der Erfindung und damit der wesentliche Unterschied zum vorstehend genannten Stand der Technik besteht demzufolge darin, dass der Lagerungsmechanismus erfindungsgemäß so angeordnet ist, dass er sich synchron mit dem Wickelrahmen dreht, wobei der Lagerungsmechanismus eine durch die Antriebseinrichtung bewirkte Bewegung, eines Elements des Lagerungsmechanismus längs der Drehachse in eine Bewegung der Führungseinrichtung in Radialrichtung des Wickelrahmens transformiert.

Durch diese technische Maßnahme ist gewährleistet, dass die Führungseinrichtung nicht an dem leitfähigen Draht reibt und diesen ggf. beschädigt. Darüber hinaus ist eine exakte Wickelposition der Führungseinrichtung ermöglicht, ohne dass sich der konstruktive Aufbau der Spulenwickelmaschine über Gebühr verkompliziert.

Bei der erfindungsgemäßen Spulenwickelmaschine definiert die Führungseinrichtung die Wickelposition des leitfähigen Drahts, indem sie mit dem leitfähigen Draht in Kontakt steht, so dass eine Positionsabweichung des leitfähigen Drahtes verhindert wird. Darüber hinaus ist die Führungseinrichtung durch den Lagerungsmechanismus gestützt, der sich gleichzeitig mit dem Wicklungsrahmen dreht. Deshalb ist die Führungseinrichtung funktionsfähig, selbst wenn der Wicklungsrahmen sich dreht.

Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Lagerungsmechanismus so gestaltet, dass er eine Bewegung in der Richtung der Drehachse des Wicklungsrahmens in eine Bewegung der Führungseinrichtug in der Richtung des Durchmessers Wicklungsrahmens durchführt. Deshalb muss die Antriebseinrichtung lediglich auf den Lagerungsmechanismus eine Bewegung in der Richtung der Drehachse aufbringen. Das heißt die Antriebseinrichtung kann ihre Funktion ausführen, ohne dass sie mit dem Wicklungsrahmen gedreht werden muss. Beispielsweise wird ein an dem Gerätetisch oder dergleichen befestigtes Betätigungsglied mit Leichtigkeit eine Kraft auf eine Verbindung aufbringen, die sich dreht. Da das Betätigungsglied sich nicht zusammen mit dem Wicklungsrahmen drehen muss, ist der Aufbau des Gerätes vereinfacht und die Last an dem Wicklungsrahmendrehmotor kann verringert werden.

Bei dem Drahtwickelverfahren von diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung steht der um den Wicklungsrahmen gewickelte leitfähige Draht mit einer Führungseinrichtung in Kontakt, die eine Führungseinrichtung in Wicklungsposition des leitfähigen Drahtes definiert. Die Führungseinrichtung ist durch einen Lagerungsmechanismus gestützt, der koaxial zu der Drehachse vorgesehen ist, um sich mit dem Wicklungsrahmen synchron zu drehen. Eine Antriebseinrichtung die sich nicht um die Drehachse zusammen mit entweder dem Wicklungsrahmen oder dem Lagerungsmechanismus dreht, wird angewendet, um ein Element des Lagerungsmechanismus in einer Richtung der Drehachse zu bewegen. Der Lagerungsmechanismus, wandelt eine Bewegung in der Richtung der Drehachse, die durch die Antriebseinrichtung vorgesehen wird, in eine Bewegung der Führungseinrichtung in einer Richtung eines Durchmessers des Wickelrahmens um.

Bei einem Ausführungsbeispiel des Drahtwicklungsverfahrens von dieser Erfindung wird die Wicklungsposition eines leitfähigen Drahtes durch die Führungseinrichtung definiert, die an entgegengesetzten Seiten des leitfähigen Drahtes an Stellen vor und hinter einem Windungsversatzabschnitt in Kontakt steht, so dass die Positionsabweichung des leitfähigen Drahtes verhindert ist. Die vier Führungselemente, welche die Führungseinrichtung aufweist, können unabhängig voneinander angetrieben werden. Selbst wenn Spulen mit unterschiedlichen Formen von Windungsversatzabschnitten auszubilden sind, können die vier Führungselemente zum Definieren der Wicklungsposition des leitfähigen Drahtes für die Herstellung von jeder Spule verwendet werden. Somit ist ein Austauschen der Führungselemente nicht mehr erforderlich, so dass die Produktivität verbessert ist.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist es nicht erforderlich, dass sämtliche vier Führungselemente gleichzeitig mit einem leitfähigen Draht in Kontakt stehen. Das heißt, die Führungselemente können ebenfalls so angetrieben werden, dass ein Führungselement oder mehrere Führungselemente mit dem leitfähigen Draht in Kontakt stehen, und die anderen Führungselemente nicht mit dem leitfähigen Draht in Kontakt stehen, jedoch bei Bedarf von diesem zurückgezogen werden. Die vorstehend beschriebene Aufgabe und weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus den nachstehend dargelegten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente wiedergeben.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Drahtwickelmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

2 zeigt eine Vorderansicht der 1 gezeigten Drahtwickelmaschine.

3 zeigt eine Draufsicht auf die in 1 gezeigter Drahtwickelmaschine oder nachfolgend einfach als Drahtwickler bezeichnet.

4 zeigt einen Mechanismus des in 1 gezeigten Drahtwicklers.

5 zeigt eine schematische Darstellung einer Düse für ein Zuführen eines leitfähigen Drahtes zu dem in 1 gezeigten Drahtwickler.

6 zeigt ein Beispiel der Spule, die durch den in 1 gezeigten Drahtwickler ausgebildet wird.

Die 7A, 7B, 7C, 7D, 7E und 7F zeigen einen Prozess zum Wickeln der ersten Lage der in 6 gezeigten Spule.

Die 8A, 8B und 8C zeigen eine Bewegung der Führungsvorsprünge, während die Wicklung der ersten Windung durch Führungsvorsprünge während des Drahtwickelprozesses geklemmt wird.

Die 9A, 9B, 9C und 9D zeigen einen Drahtwickelprozess gemäß dem Stand der Technik, bei dem ein Führungsvorsprung nicht angewendet wird.

Die 10A, 10B, 10C und 10D zeigen einen Prozess zum Wickeln der zweiten Lage.

Die 11A, 11B, 11C und 11D zeigen einen Prozess zum Wickeln der dritten Lage der Spule.

Die 12A, 12B, 12C und 12D zeigen einen abgewandelten Prozess zum Wickeln der dritten Lage.

Die 13A, 13B, 13C und 13D zeigen einen Prozess zum Entfernen einer vollendeten Spule aus dem Wicklungsrahmen, wobei ein gegenüber 12D ähnlicher Zustand gezeigt ist, bei dem das Drahtwickeln vollendet ist.

14A zeigt eine Ansicht einer Vorrichtung für ein automatisches Klemmen eines Führungsendabschnittes eines leitfähigen Drahtes an einem Wicklungsrahmen unter einer bestimmten Richtung.

14B zeigt eine Ansicht der in 14A gezeigten Klemmvorrichtung unter einer anderen Richtung.

14C zeigt eine Schnittansicht des in 14A gezeigten Wicklungsrahmens entlang der Linie 14C-14C.

Die 15A, 15B und 15C zeigen den Betrieb der in den 14A bis 14C gezeigten Klemmvorrichtung.

16 zeigt einen Mechanismus eines Drahtwicklers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

17A zeigt den Aufbau einer in 16 gezeigten Nockenscheibe.

17B zeigt ein erstes Nockenprofil der in 17A gezeigten Nockenscheibe.

17C zeigt ein zweites Nockenprofil der in 17A gezeigten Nockenscheibe.

Die 18A, 18B und 18C zeigen den Betrieb des Drahtwicklers von dem zweiten Ausführungsbeispiel.

19 zeigt den Aufbau des in 16 gezeigten Mechanismus, der in einem tatsächlichen Gerät eingebaut ist.

20 zeigt eine andere Ansicht des Aufbaus von dem in 16 gezeigten Mechanismus in dem tatsächlichen Gerät. Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Drahtwicklers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2 zeigt eine Vorderansicht des Drahtwicklers und 3 zeigt eine Draufsicht auf diesen. Um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern, sind die Zeichnungen teilweise in Schnittansichten oder vereinfachten Ansichten dargestellt. 4 zeigt einen Mechanismus des Drahtwicklers.
Unter Bezugnahme auf 4 wird zunächst der Mechanismus des Drahtwicklers beschrieben. Der Drahtwickler hat einen achssymmetrischen Aufbau. In der nachfolgenden Beschreibung wird daher die rechte Hälfte des Aufbaus hauptsächlich beschrieben. Eine Drehwelle 3 eines Wicklungsrahmens (Kern) 1 ist drehbar durch einen Gerätesockel (nicht gezeigt) gestützt. Die Drehwelle 3 wird durch einen Motor 5 gedreht. Führungselemente 7 und 8 sind in der Nähe des Wicklungsrahmens 1 und an entgegengesetzten Seiten der Drehwelle 3 vorgesehen. Die Führungselemente 7 und 8 verhindern ein Abweichen eines elektrisch leitfähigen Drahtes, der auf dem Wicklungsrahmen 1 gewickelt wird, indem sie mit dem Draht in Kontakt stehen und eine Wicklungsposition des Drahtes definieren.
Die Führungselemente 7 und 8 sind durch einen Lagerungsmechanismus 9 gemäß der Erfindung gehalten. Der Lagerungsmechanismus 9 ist so vorgesehen, dass er sich koaxial und synchron mit der Drehwelle 3 dreht, wie dies nachstehend beschrieben ist. Der Lagerungsmechanismus 9 ist so aufgebaut, dass er Bewegungen von Anlenk- oder Verbindungselementen in den Richtungen ihrer Drehachsen in Bewegungen der Führungselemente in den Richtungen eines Durchmessers des Wicklungsrahmens 1, d.h. in Richtungen senkrecht zu der Drehachse des Wicklungsrahmens 1 umwandelt bzw. transformiert.
Der Lagerungsmechanismus 9 hat eine Halteverbindung 11 bzw. Anlenkung 11, eine Antriebsverbindung bzw. Anlenkung 13 und eine Umwandlungsverbindung bzw. Anlenkung 15. Die Halteverbindung 11 hat einen ersten Zylinder 11a, der koaxial mit der Drehwelle 3 vorgesehen ist, um sich so synchron mit der Drehwelle 3 zu drehen, und einen radialen Abschnitt 11b, der sich radial von dem ersten Zylinder 11a erstreckt. Der radiale Abschnitt 11b hat eine Form beispielsweise einer Scheibe. Der radiale Abschnitt 11b hält die Führungselemente 7 und 8 gleitfähig in den Richtungen des Durchmessers des Wicklungsrahmens 1.
Die Antriebsverbindung 13 ist im Wesentlichen durch einen zweiten Zylinder 13a gebildet, der koaxial zu der Drehwelle 3 vorgesehen ist, um sich synchron mit der Drehwelle 3 zu drehen. Die Drehwelle 3, der erste Zylinder 11a und der zweite Zylinder 13a schränken einander in den Drehrichtungen jedoch nicht in den Richtungen ihrer Drehachse ein. Deshalb sind die Drehwelle 3, die Halteverbindung 11 und die Antriebsverbindung 13 relativ zueinander in der Richtung der Drehachse beweglich.
Die Umwandlungsverbindung 15 verbindet die Antriebsverbindung 13 und den radialen Abschnitt 11b der Halteverbindung 11. Wie dies in 4 gezeigt ist, erstreckt sich die Umwandlungsverbindung 15 diagonal zu der Drehwelle 3.
Das Führungselement 8 ist durch die Halteverbindung 11 über einen Arm 8a gestützt, der in der Richtung der Drehachse des Wicklungsrahmens 1 ausfahren kann.
Der Betrieb des in 4 gezeigten Lagerungsmechanismus 9 wird nachstehend beschrieben. Ein erstes Betätigungsglied 17 ist zum Bewegen der Halteverbindung 11 in beiden Richtungen der Drehachse in der Lage. Wenn die Halteverbindung 11 relativ zu der Drehachse 3 in einer Richtung der Drehachse bewegt wird, bewegen sich die Führungselemente 7 und 8 relativ zu dem Wicklungsrahmen 1 in der Richtung der Drehachse.
Ein zweites Betätigungsglied 19 ändert die Länge des ausfahrbaren Armes 8a. Deshalb kann das Führungselement 8 relativ zu der Halteverbindung 11 in den Richtungen der Drehachse bewegt werden, um so eine Position in den Richtungen der Drehachse einzunehmen, die sich von der Position des Führungselements 7 unterscheidet.
Wie dies in 4 gezeigt ist, hat das zweite Betätigungsglied 19 eine Gabel 19a, die den Arm 8a von entgegengesetzten Seiten klemmt. Durch ein Bewegen der Gabel 19a fährt das zweite Betätigungsglied 19 den Arm 8a aus oder fährt diesen ein. Die Gabel 19a steht mit dem Arm 8a in Gleitkontakt. Um im Wesentlichen von einem Gleitreibungswiderstand frei zu sein, steht die Gabel 19a mit dem Arm 8a über Kugeln in Kontakt. Dieser Aufbau ermöglicht, dass das zweite Betätigungsglied 19 den Arm 8a ausfahren bzw. einfahren lässt, ohne sich zusammen mit dem Wicklungsrahmen 1 zu drehen.
Ein drittes Betätigungsglied 21 ist zum Bewegen der Antriebsverbindung 13 relativ zu der Halteverbindung 11 in den Richtungen der Drehachse in der Lage. Die Bewegung der Antriebsverbindung 13 wird in Bewegungen der Führungselemente 7 und 8 in den Richtungen des Durchmessers des Wicklungsrahmens 1 umgewandelt. Das heißt wenn die Antriebsverbindung 13 sich dem Wicklungsrahmen 1 von einer in 4 gezeigten Position nähert, nimmt der Winkel zwischen der Drehwelle 3 und der Umwandlungsverbindung 15 ab und die Führungselemente 7 und 8 nähern sich der Drehwelle 3. Folglich bewegen sich die Führungselemente 7 und 8 von der Drehwelle 3 weg, wenn die Antriebsverbindung 13 sich von dem Wicklungsrahmen 1 weg bewegt. Somit wird ein Prinzip bei diesem Aufbau angewendet, dass dem Prinzip des Gestells eines Schirmes ähnlich ist.
Somit können die Führungselemente 7 und 8 relativ zu dem Wicklungsrahmen 1 in den Richtungen der Drehachse und in den Richtungen des Durchmessers des Wicklungsrahmens 1 bewegt werden, während sie sich synchron mit dem Wicklungsrahmen drehen. Die Führungselemente 7 und 8 können unabhängig voneinander in den Richtungen der Drehachse bewegt werden, während sie gleichwertige Positionen in den Richtungen des Durchmessers des Wicklungsrahmens 1 einnehmen. Da der Drahtwickler einen achsensymmetrischen Aufbau hat, wie dies vorstehend erwähnt ist, beträgt die Gesamtanzahl der vorgesehenen Führungselemente vier. Das heißt die Führungselemente sind an entgegengesetzten Seiten des Wicklungsrahmens 1 in den Richtungen des Durchmessers des Wicklungsrahmens 1 und in den Richtungen der Drehachse angeordnet und können relativ zu dem Wicklungsrahmen 1 unabhängig voneinander bewegt werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel bewegen die Betätigungsglieder 17, 19 und 21 für ein Betätigen des Lagerungsmechanismus 9 ihre Objektelemente lediglich in den Richtungen der Drehachse des Wicklungsrahmens 1. Jedes Betätigungsglied 17, 19 und 21 ist in der Lage, seine erforderliche Funktion auszuführen, ohne sich zusammen mit dem Wicklungsrahmen 1 zu drehen. Daher werden die Betätigungsglieder 17, 19 und 21 durch den Gerätesockel oder dergleichen gestützt, so dass ihr Drehen verhindert ist.
Die Antriebsverbindungen 13 an der rechten und linken Seite werden durch das einzelne dritte Betätigungsglied 21 bewegt. Eine Steuereinheit 23 betätigt den Wicklungsrahmendrehmotor 5, die Betätigungsglieder 17, 19 und 21 und andere Betätigungsglieder oder dergleichen. Die Steuereinheit 23 gibt Steuersignale zu den Betätigungsgliedern und dergleichen auf der Grundlage von Signalen von den an dem Drahtwickler vorgesehenen Sensoren aus.
Ein spezifischer Aufbau des Drahtwicklers wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben.
Wicklungsrahmenstützen 32 sind an entgegengesetzten Seitenabschnitten eines Gerätesockels 30 angeordnet. Die Stützen 32 stützen drehbar die Drehwelle 3 und den Wicklungsrahmen 1. Riemenscheiben 34 sind an entgegengesetzten Endabschnitten der Drehwelle 3 vorgesehen und Riemenscheiben 40 sind an entgegengesetzten Endabschnitten einer Antriebswelle 38 vorgesehen, die unterhalb des Gerätesockels 30 vorgesehen ist. Die Riemenscheibe 34 und die Riemenscheibe 40 an jeder Seite sind durch einen Antriebsriemen 36 verbunden. Die Antriebswelle 38 ist mit dem Motor 5 durch einen Riemen verbunden. Daher wird der Wicklungsrahmen 1 durch den Motor 5 gedreht, der die Riemenscheibe 40 über den Riemen antreibt.
Führungstische 42 an der rechten und linken Seite sind an dem Gerätesockel 30 vorgesehen. Die Führungstische sind entlang Schienen 44, die an dem Gerätesockel 30 vorgesehen sind, in den Richtungen der Drehachse des Wicklungsrahmens 1 gleitfähig. Der rechte und der linke Führungstisch 42 werden jeweils unabhängig voneinander durch Motoren 46b und 46a angetrieben. Die Motoren 46a und 46b entsprechen den in 4 gezeigten ersten Betätigungsgliedern 17.
Ein Führungstisch 42 als ein Repräsentant der beiden symmetrischen Tische 42 hat eine daran befestigte Führungsstütze 48. Die Führungsstütze 48 stützt drehbar einen Haltering 50, der koaxial zu der Drehwelle 3 angeordnet ist. Der Haltering 50 ist relativ zu der Drehwelle 3 durch einen Antriebszylinder 66 (der nachstehend beschrieben ist) in den Drehrichtungen eingeschränkt, so dass der Haltering 50 sich synchron zu der Drehwelle 3 dreht. Der Haltering 50 ist ebenfalls relativ zu der Führungsstütze 48 in den Richtungen der Achse eingeschränkt. Der Haltering 50 entspricht der Halteverbindung 11, die in 4 gezeigt ist.
Der Haltering 50 hält Führungsvorsprungsarme 54 und 56, die jeweils einen Führungsvorsprung an ihrem entfernten Ende haben. Die Führungsvorsprünge entsprechen den in 4 gezeigten Führungselementen 7 und 8. Die Führungsvorsprungsarme 54 und 56 sind an Schienen 58 des Halterings 50 in einer derartigen Weise montiert, dass die Führungsvorsprungsarme 54 und 56 relativ zu dem Haltering 50 in den Richtungen des Durchmessers des Halterings 50 gleitfähig sind.
Der Führungsvorsprungsarm 56 kann in den Richtungen der Drehachse ausgefahren und eingefahren werden und entspricht dem ausfahrbaren Arm 8a, der in 4 gezeigt ist. Ein entfernter Endabschnitt des Führungsvorsprungarmes 56 ist mit einer Scheibe 60 verbunden. Die Gabel 19a des zweiten Betätigungsglieds 19, die an dem Tisch 42 befestigt ist, klemmt die Scheibe 60. Die Gabel 19a bewegt die Scheibe 60 in der Richtung der Drehachse, um so den Führungsvorsprungsarm 56 auszufahren oder einzufahren.
Die Scheibe 60 ist durch den Haltering 50 gestützt und dreht sich koaxial und synchron zu dem Wicklungsrahmen 1.
Die Scheibe 60 ist mit dem Haltering 50 über ausfahrbare Arme 61 verbunden.
Der Führungsvorsprungsarm 56 ist so aufgebaut, dass ein entfernter Endabschnitt des Führungsvorsprungsarms 56 an einer Position relativ zu der Scheibe 60 in der Richtung der Drehachse befestigt ist, jedoch relativ zu der Scheibe 60 in den Richtungen des Durchmessers der Scheibe 60 bewegbar ist.
Eine Antriebszylinderstütze 62 ist an dem Führungstisch 42 montiert. Die Stütze 62 ist mit einer Schiene 64 verbunden, die an dem Führungstisch 42 vorgesehen ist, so dass die Antriebszylinderstütze 62 relativ zu dem Führungstisch 42 in der Richtung der Drehachse des Wicklungsrahmens 1 gleitfähig ist.
Die Antriebszylinderstütze 62 stützt den Antriebszylinder 66 in drehbarer Weise. Der Antriebszylinder 66 ist koaxial zu der Drehwelle 3 angeordnet. Der Antriebszylinder 66 wird relativ zu der Drehwelle 3 in den Drehrichtungen eingeschränkt, so dass die Antriebszylinderstütze 62 und die Drehwelle 3 sich synchron drehen. Der Antriebszylinder 66 entspricht der in 4 gezeigten Antriebsverbindung 13. Der Antriebszylinder 66 ist mit dem Haltering 50 über Umwandlungselemente 55 verbunden. Die Umwandlungselemente 55 entsprechen der in 4 gezeigten Umwandlungsverbindung 15.
Wie dies aus der vorstehend dargelegten Beschreibung hervorgeht, hat der in den 2 und 3 gezeigte Drahtwickler einen in 4 dargestellten Mechanismus. Deshalb funktioniert der Drahtwickler derart, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben ist, dass jeder Führungsvorsprung relativ zu dem Wicklungsrahmen 1 in den Richtungen seines Durchmessers und in den Richtungen der Drehachse bewegt wird.
Der Aufbau zum Bewegen der Antriebszylinder 66 an den Führungstischen 42 wird nachstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Wie dies in 3 gezeigt ist, hat einer der Führungstische 42 (der Führungstisch an der linken Seite bei diesem Ausführungsbeispiel) einen daran befestigten Motor 68. Der Motor 68 kann dem in 4 gezeigten dritten Betätigungsglied 21 entsprechen.
Der Motor 68 dreht eine erste Welle 70, die sich parallel zu der Drehwelle 3 des Wicklungsrahmens 1 erstreckt. Die erste Welle 70 steht mit der Antriebszylinderstütze 62 im Zahneingriff, um so einen Kugelumlaufspindelmechanismus 72 zu bilden. Die Antriebszylinderstütze 62 hat eine Form eines umgekehrten T und ein Armabschnitt von ihr, der sich senkrecht zu der Drehachse des Wicklungsrahmens 1 erstreckt, steht mit der ersten Welle 70 im Eingriff.
Die erste Welle 70 erstreckt sich zu dem anderen Führungstisch 42, d.h. dem Tisch 42 an der rechten Seite. Die erste Welle 70 wird durch eine Lagerstütze 74 des Tisches an der rechten Seite gestützt. Der Tisch 42 an der rechten Seite ist mit einer zweiten Welle 76 versehen, die sich parallel zu der ersten Welle 70 erstreckt. Die zweite Welle 76 wird durch eine Lagerstütze 78 gestützt. Die zweite Welle 76 steht mit einer Antriebszylinderstütze 62 im Eingriff, um so einen Kugelumlaufspindelmechanismus zu bilden, wie dies bei der ersten Welle 70 der Fall ist.
Ein an der ersten Welle 70 vorgesehenes Zahnrad 80 und ein an der zweiten Welle 76 vorgesehenes Zahnrad 82 stehen miteinander im Zahneingriff und diese beiden Zahnräder haben eine gleiche Zähnezahl. Jede Welle und jedes daran befindliche Zahnrad sind durch einen Kugelkeilnutmechanismus verbunden. Daher können die Wellen 70 und 76 relativ zu den Zahnrädern 80 und 82 in den Richtungen ihrer Drehachsen bewegt werden.
Wenn der Motor 68 die erste Welle 70 dreht, wird die zweite Welle 76 ebenfalls um den gleichen Drehbetrag aufgrund der Zahnräder 80 und 82 gedreht. Daher werden aufgrund der Kugelumlaufspindelmechanismen die Antriebszylinderstützen 62 an den Tischen 42 an der rechten und linken Seite gleichzeitig in den Richtungen der Drehachse bewegt, so dass die Antriebszylinder 66 relativ zu den Halteringen 50 in den Richtungen der Drehachse bewegt werden.
Da die erste Welle 70 und die zweite Welle 76 sich um gleiche Beträge in entgegengesetzten Richtungen drehen, werden die Antriebszylinder 66 der rechten und der linken Seite um gleiche Abstände über den Gerätesockel in entgegengesetzte Richtungen bewegt. Das heißt die Antriebszylinder 66, die an der rechten und linken Seite des Wicklungsrahmens 1 angeordnet sind, bewegen sich gleichzeitig zu dem Wicklungsrahmen 1 hin oder von diesem weg.
Die Wellen 70 und 76 und die Zahnräder 80 und 82 sind zueinander relativ gleitfähig, wie dies vorstehend beschrieben ist. Das Gleiten der Wellen 70 und 76 und der Zahnräder 80 und 82 tritt dann auf, wenn die Tische 42 relativ zu dem Gerätesockel 30 bewegt werden. Aufgrund des Gleitens wird der Zahneingriff zwischen den Zahnrädern 80 und 82 selbst dann beibehalten, wenn die Tische 42 bewegt werden.
Somit bewegt bei diesem Ausführungsbeispiel das einzelne Betätigungsglied 68 die Antriebszylinder 66 an der rechten und linken Seite gleichzeitig um gleiche Beträge bei sämtlichen Situationen. Deshalb können die vier Führungsvorsprünge gleichzeitig in den Richtungen des Durchmessers des Wicklungsrahmens 1 bewegt werden, um die Führungsvorsprünge bei gleichen Abständen von der Drehachse des Wicklungsrahmens 1 zu positionieren. Wenn ein leitfähiger Draht für jede Lage einer Spule gewickelt wird, gelangen die vier Führungsvorsprünge mit den Wicklungen der Lage in Kontakt und definieren eine Drahtwicklungsposition. Diese Vorgänge werden unter Anwendung von lediglich einem Betätigungsglied ausgeführt, so dass die Anzahl bei dem Drahtwickler angewendeten Betätigungsgliedern vorteilhafterweise verringert ist.
Nachstehend wird ein Aufbau zum Liefern eines leitfähigen Drahtes zu dem Wicklungsrahmen 1 beschrieben. Unter Bezugnahme auf die schematische Darstellung von 5 sind vier Führungsvorsprünge BL, BR, FL und FR in der Nähe des Wicklungsrahmens 1 angeordnet. Diese Führungsvorsprünge entsprechen den vorstehend beschriebenen vier Führungsvorsprüngen. Der Draht wird aus einer Düse 85 geliefert, die in der Nähe des Wicklungsrahmens 1 angeordnet ist. Wie dies in 5 gezeigt ist, ist die Düse 85 aus zwei Paaren an senkrecht zueinander angeordneten Rollen gebildet. Der Draht tritt durch die Zwischenräume zwischen den Rollen zu dem Wicklungsrahmen 1.
Die Düse 85 ist so angeordnet, dass sie relativ zu dem Wicklungsrahmen 1 durch ein (nicht gezeigtes) Betätigungsglied bewegbar ist. Daher wird die Düse 85 in den Richtungen der Drehachse des Wicklungsrahmens 1 vor- und zurückbewegt. Diese hin- und hergehende Bewegung der Düse 85 ändert die Drahtzuführrichtung, so dass der Draht von einer Windung einer Wicklung zu der nächsten Windung versetzt wird. Das heißt bei diesem Ausführungsbeispiel wirken die Düse 85 und ein (nicht gezeigter) Düsenantriebsmechanismus als ein Windungsversatztreiber, der einen Windungsversatz des Drahtes bewirkt.
Unter Bezugnahme auf die 6 bis 12D wird nachstehend der durch den Drahtwickler von diesem Ausführungsbeispiel ausgeführte Wicklungsbetrieb beschrieben. Der Drahtwickelbetrieb wird in dem Fall der Herstellung einer trapezförmigen Spule beschrieben, wie dies in 6 gezeigt ist. Spulen mit anderen Formen können ebenfalls in ähnlicher Art und Weise ausgebildet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein rechtwinkliger leitfähiger Draht mit einem im Allgemeinen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt zum Ausbilden einer Spule verwendet, wie dies in 6 gezeigt ist.
Die 7A bis 7F zeigen einen Prozess zum Wickeln eines leitfähigen Drahtes bei der ersten Lage. Zunächst wird ein Führungsendabschnitt des Drahtes an einem der beiden Endflansche des Wicklungsrahmens 1 geklemmt, wie dies in 7A gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt sind die Führungsvorsprünge BL und BR an den Flanschen des Wicklungsrahmens 1 d.h. an den Enden der Drahtwicklungsfläche des Wicklungsrahmens 1 positioniert. Obwohl die anderen Führungsvorsprünge FL und FR nicht in den 7A bis 7F gezeigt sind, da sie während des Wickelns der ersten Lage nicht zum Wirken kommen, sind die Führungsvorsprünge FL und FR zu Positionen zurückgezogen, an denen die Führungsvorsprünge FL und FR nicht den Draht beinträchtigen.
Danach beginnt der Wicklungsrahmen 1, sich zu drehen, so dass das Drahtwickeln beginnt, wie dies in 7B gezeigt ist. Unmittelbar vor einer vollständigen Umdrehung des Wicklungsrahmens 1 (d.h., wenn der Wicklungsrahmen 1 sich um ungefähr 270% gedreht hat), wird der Führungsvorsprung BL in der Richtung der Drehachse des Wicklungsrahmens 1 bewegt, um mit einem Abschnitt eines an dem Wicklungsrahmen 1 gewickelten Drahtes an einer Seite des Drahtes, der in die Richtung der Drehachse weist, in Kontakt zu gelangen, und stützt deshalb den Draht gegen den benachbarten Flansch. Bei diesem Schritt wird die Düse 85 in einer Richtung der Drehachse d.h. in die Richtung einer Verschiebung von der ersten Windung zu der zweiten Windung der Wicklung bewegt.
7C zeigt einen Zustand, bei dem der Wicklungsrahmen 1 die erste Umdrehung vollendet hat. In diesem Zustand wird die Düse 85 in eine Position gesetzt, die der zweiten Windung des Wickelns entspricht, nachdem sie vorübergehend von der Position der zweiten Windung wegbewegt worden ist und zurückbewegt wurde. Das heißt die Düse 85 wird von der in 7A gezeigten Position um einen Betrag verschoben, der der Breite des Drahtes entspricht. Somit setzt nach dem Ende des Wickelns der ersten Windung der Wicklungsrahmen 1 das Drehen fort, so dass der Prozess zu einem Schritt des Wickelns des Drahtes für eine zweite Windung weitergeht.
Die 7D und 7E zeigen den Schritt des Wickelns des Drahtes für die zweite Windung. Der Schritt wird im Wesentlichen in der gleichen Art und Weise wie der Schritt des Wickelns des Drahtes für die erste Windung ausgeführt, der in den 7B und 7C gezeigt ist. Jedoch wird, wie dies in den 8A bis 8C gezeigt ist, um den Draht zwischen den Führungsvorsprüngen BL und BR für die zweite Windung zu klemmen, der Führungsvorsprung BL vorübergehend einen großen Abstand oder eine große Entfernung derart bewegt, dass der Abstand zwischen den Führungsvorsprüngen BL und BR größer als zweimal die Breite des Drahtes wird. Der Draht wird dann zwischen den beiden Führungsvorsprüngen BL und BR für die zweite Windung aufgenommen. Danach wird der Abstand zwischen den Führungsvorsprüngen BL und BR so verringert, dass die erste und die zweite Windung der Wicklung zwischen den beiden Führungsvorsprüngen BL und BR geklemmt sind.
Der vorstehend beschriebene Vorgang der Führungsvorsprünge verhindert, dass der leitfähige Draht an einem Führungsvorsprung verhakt, und er verhindert, dass der Draht an einem Führungsvorsprung reibt, um dadurch eine Beschädigung des leitfähigen Drahtes zu verhindern und insbesondere eine Beschädigung an einer Isolationsbeschichtung des Drahtes zu verhindern.
Nachdem bei dem in den 8A bis 8C gezeigten Vorgang der leitfähige Draht zwischen den Führungsvorsprüngen aufgenommen ist, werden die Führungsvorsprünge näher zueinander gebracht, um das Ausbilden der Wicklung von beiden Seiten einzuschränken. Daher wird die Form der Spulenwicklung zuverlässig aufrechterhalten und die Formgenauigkeit der Spule wird verbessert.
Wenn die anderen beiden Führungsvorsprünge, die in den 7A bis 7F nicht gezeigt sind, den leitfähigen Draht klemmen, wird ein ähnlicher Vorgang ausgeführt.
Unter Bezugnahme auf 7F wird das Wickeln der ersten Lage vollendet, nachdem die dritte und die vierte Windung in einer ähnlichen Art und Weise gewickelt worden ist.
Die 9A bis 9D zeigen einen Prozess zum Wickeln eines leitfähigen Drahtes in einem Fall, bei dem die Führungsvorsprünge gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung nicht vorgesehen sind. In diesem Fall wirkt eine große Spannung an dem leitfähigen Draht, wenn sich der Wickelrahmen dreht. Wenn die Richtung der Vorwärtsbewegung beim Wickeln des leitfähigen Drahtes auf dem Wickelrahmen eines Windungsversatzes wegen verändert wird, wird ein Abschnitt des auf dem Wickelrahmen gewickelten Drahtes in eine Richtung der Drehachse des Wickelrahmens gezogen. Als ein Ergebnis weicht dieser Abschnitt des gewickelten Drahtes in der Richtung der Drehachse ab, wie dies in 9C gezeigt ist. Eine derartige Abweichung von einem Abschnitt des gewickelten Drahtes tritt bei jedem Windungsversatz auf und kann sich zu einem großen Betrag als Ganzes aufsummieren. Daher besteht eine Möglichkeit, dass die aufsummierte Abweichung der Wicklungen das Aufwickeln der letzten Windung unmöglich macht, wie dies in 9D gezeigt ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jedoch die Wickelposition eines leitfähigen Drahtes durch Führungsvorsprünge eingeschränkt, so dass die Abweichung eines gewickelten Drahtabschnittes, wie dies in den 9A bis 9D gezeigt ist, im Wesentlichen verhindert ist. Deshalb kann eine vorbestimmte Anzahl an Windungen von jeder Lage zuverlässig erreicht werden und die gesamte Spule wird in einer vorgestimmten Form exakt ausgebildet.
Ein Wickelprozess für eine zweite Lage wird unter Bezugnahme auf die 10A bis 10D beschrieben. Wie dies in 10A gezeigt ist, werden die Führungsvorsprünge BL und BR um einen Abstand, der der Dicke des Drahtes entspricht, von der Drehachse des Wickelrahmens wegbewegt. Das heißt die beiden Führungsvorsprünge werden um gleiche Abstände von der Drehachse wegbewegt, indem ein einzelnes Betätigungsglied betätigt wird, wie dies vorstehend beschrieben ist. Während dieser Zustand aufrechterhalten bleibt, dreht sich der Wickelrahmen im Wesentlichen um 360°, um die erste Windung der zweiten Lage aufzuwickeln.
Die 10B und 10C zeigen Schritte zum Versetzen des Drahtes von der ersten Windung zu der zweiten Windung. Dieser Windungsversatzvorgang wird im Wesentlichen in der gleichen Art und Weise wie bei der ersten Lage (siehe die 9B und 9C), jedoch in der entgegengesetzten Richtung ausgeführt. Das heißt unmittelbar vor einer vollständigen Umdrehung des Wickelrahmens (das heißt wenn sich der Wickelrahmen ungefähr 270° gedreht hat) wird der Führungsvorsprung BR in der Richtung der Drehachse des Wickelrahmens bewegt, um mit einem Abschnitt des an des Wickelrahmens gewickelten Drahtes an einer Seite des Drahtes in Kontakt zu gelangen, der in die Richtung der Drehachse weist, und daher drückt er den Draht gegen den benachbarten Flansch. Danach wird die Düse um einen großen Abstand in der Richtung der Drehachse bewegt und danach in der entgegengesetzten Richtung zu einer Position bewegt, die der zweiten Windung entspricht. 10C zeigt einen Zustand, bei dem der Wickelrahmen eine Umdrehung von dem in 10A gezeigten Zustand ausgeführt hat. Bei dem in 10C gezeigten Zustand ist der Windungsversatz zu der zweiten Windung vollendet. Ähnliche Wickelschritte werden für die dritte Windung und die vierte Windung ausgeführt, um so die Wicklung der zweiten Lage zu vollenden (siehe 10D).
Die Wickelschritte für die dritte Lage werden nachstehend unter Bezugnahme auf die 11A bis 11D beschrieben. Diese Zeichnungen zeigen das Ausbilden einer trapezförmigen Spule, bei der die Anzahl an Windungen in der dritten Lage drei beträgt, das heißt weniger als die Anzahl der Windungen (das heißt vier) bei jeweils der ersten und der zweiten Lage. Aufgrund der verringerten Anzahl an Windungen wird die dritte Lage in einer anderen Art und Weise ausgeführt, wie dies nachstehend beschrieben ist.
11A zeigt einen Zustand, der beim Start des Wickelns der dritten Lage eingenommen wird. Während des Wickelns der dritten Lage wirken die vier Führungsvorsprünge BL, BR, FL und FR. Sämtliche Führungsvorsprünge sind an den Flanschen des Wickelrahmens positioniert. Jeder Führungsvorsprung wird um einen Abstand, der der Dicke des Drahtes entspricht, von der am Ende des Wickelns der zweiten Lage eingenommenen Position in eine von der Drehachse des Wickelrahmens weg weisenden Richtung bewegt. Wie dies vorstehend erwähnt ist, werden sämtliche Führungsvorsprünge um gleiche Abstände von der Drehachse weg durch das einzelne Betätigungsglied bewegt. Die Düse wird ungefähr um einen Abstand, der der Breite des Drahtes entspricht, in eine Richtung der Drehachse verschoben, so dass die Anzahl an Windungen bei der dritten Lage geringer als die Anzahl an Windungen bei der zweiten Lage wird, und daher wird die Spule eine trapezartige Form haben.
Das Drahtwickeln der dritten Lage beginnt mit der Umdrehung des Wickelrahmens aus dem in 11A gezeigten Zustand. Obwohl dies in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, wird der Führungsvorsprung FR in der Richtung der Drehachse bewegt, um mit dem leitfähigen Draht in Kontakt zu stehen, wenn sich der Wickelrahmen um 90° gedreht hat.
Wenn sich der Wickelrahmen um 270° gedreht hat, wie dies in 11B gezeigt ist, wird der Führungsvorsprung BL in der Richtung der Drehachse bewegt, um mit dem leitfähigen Draht in Kontakt zu stehen. Bei diesem Schritt wird die Düse um einen großen Abstand in der Richtung der Drehachse eines Windungsversatzes wegen zu der zweiten Windung bewegt.
11C zeigt einen Zustand, bei dem der Wickelrahmen eine Umdrehung vollendet hat. Die Führungsvorsprünge FR und BL verbleiben mit dem Draht in Kontakt, nachdem sie mit diesem während des Wickelns der ersten Windung in Kontakt gebracht worden sind, wie dies vorstehend beschrieben ist. Die Düse wird auf eine Position entsprechend der zweiten Windung gesetzt, nachdem sie um einen großen Abstand in der Richtung der Drehachse bewegt worden ist und in die entgegengesetzte Richtung zurückbewegt worden ist. Als ein Ergebnis der Zweiwegebewegungen der Düse wird der Windungsversatz der zweiten Windung vollendet.
Wie dies in den 11B und 11C gezeigt ist, definieren die Führungsvorsprünge FR und BL eine Wickelposition des Drahtes derart, dass der Draht an einer Position der ersten Windung in der dritten Lage gewickelt wird (direkt über der dritten Windung bei der zweiten Lage). Das Vorsehen des Führungsvorsprungs FR ermöglicht ein genaues Ausbilden eines Absatzabschnittes entsprechend dem Unterschied in der Anzahl an Windungen (das heißt eine Windung) zwischen der zweiten Lage und der dritten Lage und daher ein genaues Ausbilden einer vorbestimmten trapezartigen Form der Spule. Das heißt der Führungsvorsprung FR verhindert einen unerwünschten Fall, bei dem das Wickeln der ersten Windung bei der dritten Lage zu der Nähe des Endabschnittes (Flansch) des Wickelrahmens hin abweicht und zu einem beeinträchtigten Aufbau der Spule führt. Der Führungsvorsprung BL bewirkt ein wirkungsvolles Verhindern eines Abweichens der Wicklung in der Richtung des Windungsversatzes des Drahtes wie bei den anderen Lagen.
Das Wickeln der zweiten und der dritten Windung der dritten Lage wird im Wesentlichen in der gleichen Art und Weise wie bei der ersten Lage mit Ausnahme dessen ausgeführt, dass der Wicklungswiderstand, der durch den in den 11B und 11C gezeigten Führungsvorsprung FR vorgesehen ist, aufrechterhalten bleibt. Als ein Ergebnis des vorstehend beschriebenen Wickelvorgangs wird eine trapezartige Spule ausgebildet, wie dies in 11D gezeigt ist.
Die 12A bis 12D zeigen eine Abwandlung des Wickelprozesses für die dritte Lage. Wie dies in 12B gezeigt ist, steht der Führungsvorsprung BR mit der ersten Wickelwindung der dritten Lage an einer Seite der Wicklung in Kontakt, die in die Richtung der Drehachse weist. Der Führungsvorsprung BR wird bewegt, unmittelbar bevor der Wickelrahmen eine Umdrehung ausführt (wenn sich der Wickelrahmen um 270° dreht). Die Wicklung wird zwischen dem Führungsvorsprung BR und dem Führungsvorsprung BL geklemmt, so dass die Windung zuverlässig an der vorbestimmten Wickelposition gehalten wird. Der Führungsvorsprung BR und der Führungsvorsprung FR stützen die Wicklung von der Flanschseite des Wickelrahmens. Daher wird ein Absatzabschnitt der trapezförmigen Spule (der dem Unterschied in der Anzahl der Windungen zwischen der zweiten und der dritten Lage entspricht) des Weiteren zuverlässig ausgebildet.
Darüber hinaus wird bei dem in den 12A bis 12D gezeigten Drahtwickelprozess der Führungsvorsprung FL ebenfalls in der Richtung der Drehachse bewegt, um mit dem leitfähigen Draht in Kontakt zu gelangen. Der Führungsvorsprung FL und der Führungsvorsprung FR halten die Wicklungen von entgegengesetzten Seiten zurück bzw. grenzen sie ein. Der Führungsvorsprung FL wird in die richtige Position in der Richtung der Drehachse jedes Mal dann geschoben (um einen Abstand zurückgezogen, der der Breite des Drahtes entspricht), wenn der Wickelrahmen eine Umdrehung ausführt. Wenn die Wicklung einer neuen Windung aufgenommen wird, wird der Abstand zwischen den Führungsvorsprüngen erweitert, um so eine Beeinträchtigung eines Führungsvorsprungs mit dem Draht zu verhindern und daher eine Beschädigung des Drahtes zu verhindern, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf die 8A bis 8C beschrieben ist.
Bei dem in den 12A bis 12D gezeigten Wickelprozess wird die Wickelposition des Drahtes definiert, indem gleichzeitig vier Führungsvorsprünge verwendet werden. Daher wird das Abweichen einer Wicklung noch zuverlässiger verhindert und die vollendete Spule wird einen noch stabileren Aufbau haben.
Der Spulenwickelvorgang wird so ausgeführt, wie dies vorstehend beschrieben ist. Obwohl der Vorgang vorstehend in Verbindung mit der Ausbildung einer trapezartigen Spule, wie sie in 6 gezeigt ist, beschrieben ist, ist der Drahtwickler von diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls dazu in der Lage, Spulen mit einem anderen Aufbau auszubilden, so beispielsweise eine Spule mit einer unterschiedlichen Anzahl an Lagen und einer unterschiedlichen Anzahl an Windungen in jeder Lage, eine Spule, bei der eine beliebige Anzahl an Windungen für die einzelnen Lagen eingestellt ist, eine Spule mit einer im allgemeinen rechtwinkligen Querschnittsform und dergleichen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel drehen die Führungsvorsprünge sich gleichzeitig mit dem Wickelrahmen. Daher werden die Bewegungen der Führungsvorsprünge und die Definition der Drahtwickelposition durch die Führungsvorsprünge so ausgeführt, wie dies vorstehend beschrieben ist, während der Wickelrahmen das Drehen fortsetzt.
Ein Vorgang des Entfernens einer vollendeten Spule aus dem Wickelrahmen wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 13A bis 13D beschrieben. 13A zeigt ähnlich wie 12D einen Zustand, bei dem eine Spule vollendet ist.
Wie dies in 13B gezeigt ist, wird der Wickelrahmen 1 zunächst in zwei Teile getrennt. Der Wickelrahmen 1 ist so aufgebaut, dass er in einen Drahtwickelteil und in Flanschteile trennbar ist. In 13B wird einer der Flanschteile von dem Drahtwickelteil getrennt. Bei dem in 13B gezeigten Schritt werden die beiden Führungsvorsprünge BR und FR zusammen mit dem Flanschteil des Wickelrahmens 1 bewegt.
Genauer gesagt sind Drehwellen mit den entgegengesetzten Enden des Wickelrahmens 1 bei diesem Ausführungsbeispiel verbunden, wie dies in den 2 und 3 gezeigt ist. Die Drehwellen sind in den Richtungen der Drehachse durch (nicht gezeigte) Betätigungsglieder bewegbar. Eine der Drehwellen wird in eine Richtung der Drehachse bewegt, so dass der mit jener Drehwelle verbundene Flansch zurückgezogen wird, so dass er von dem Drahtwickelteil des Wickelrahmens 1 getrennt ist.
Danach werden die Führungsvorsprünge BL und FL gleichzeitig in der Richtung der Drehachse bewegt, um die Spule aus dem Wickelrahmen 1 herauszudrücken. Vorzugsweise werden die Führungsvorsprünge BL und FL näher zu der Drehachse bewegt, wie dies in 13C gezeigt ist, bevor sie die Spule drücken, so dass die Führungsvorsprünge mit größeren Flächen an der Endfläche der Spule in Kontakt treten und daher die Spule noch zuverlässiger in Bezug auf die Form gehalten wird.
Wenn die Spule vollständig aus dem Drahtwickelteil des Wickelrahmens 1 herausgelangt, wie dies in 13D gezeigt ist, entfernt ein Anwender die Spule. Die Spule kann ebenfalls durch ein automatisches Fördergerät oder dergleichen entfernt werden.
Als eine Abwandlung des vorstehend beschriebenen Vorgangs können die vier Führungsvorsprünge die Spule von entgegengesetzten Seiten klemmen, wenn die Spule aus dem Wickelrahmen in der Richtung der Drehachse entfernt wird, so dass die Spule noch zuverlässiger vor einem Formverlust bewahrt wird.
Eine Vorrichtung, die einen Führungsendabschnitt eines leitfähigen Drahtes an den Wickelrahmen zu Beginn des Drahtwickelvorgangs klemmt, wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 14A bis 14C und auf die 15A bis 15C beschrieben.
Die 14A bis 14C zeigen vergrößerte Ansichten des Wickelrahmens 1 in drei Richtungen. 14C zeigt eine Schnittansicht des Wickelrahmens 1 entlang einer Linie 14C-14C von 14A. Der Wickelrahmen 1 hat einen Drahtwickelteil 100, an dem ein leitfähiger Draht gewickelt wird. Der Drahtwickelteil 100 hat eine Form, die der Form einer auszubildenden Spule entspricht, das heißt er hat eine Form, die im Wesentlichen der Form eines Magnetpols eines Motors gleich ist, an dem die Spule anzubringen ist.
Der Wickelrahmen 1 hat Rahmenflansche 102 und 104, die an entgegengesetzten Seiten des Drahtwickelteils 100 verbunden sind. Die Rahmenflansche 102 und 104 stehen mit den entgegengesetzten Endflächen einer auszubildenden Spüle in Kontakt und stützen diese, wodurch verhindert wird, dass die Spule ihre Form verliert. Jeder Rahmenflansch 102 und 104 hat Ausweichabschnitte 106, die durch Ausschnitte ausgebildet sind, um eine Beeinträchtigung des Rahmenflansches mit den zum Definieren der Wickelposition des leitfähigen Drahtes vorgesehenen Führungsvorsprüngen zu verhindern. Die vier Führungsvorsprünge treten durch die Ausweichabschnitte 106, um mit dem an dem Drahtwickelteil 100 gewickelten Draht in Kontakt zu stehen.
Einer der Rahmenflansche 102 und 104, das heißt ein Rahmenflansch 102, hat eine Führungsnut 108 zum Führen eines Führungsendabschnittes des leitfähigen Drahtes zu einer Klemmposition B. Wie dies in 14C gezeigt ist, erstreckt sich die Führungsnut 108 von einem Abschnitt des Drahtwickelteils 100 in der Nähe von einer der vier Ecken des Drahtwickelteils 100 und erstreckt sich entlang einer Seite des Drahtwickelteils 100 zu einer Klemmposition B an dem oberen Ende des Rahmenflansches 102. Die Führungsnut 108 wird allmählich tiefer mit der Zunahme der Entfernung von dem Anfangspunkt der Führungsnut 108, so dass die Führungsnut 108 an der Klemmposition B am tiefsten ist.
Wie dies in 14C gezeigt ist, ist ein Klemmvorsprung 110 an dem oberen Ende des Rahmenflansches 102 in einer derartigen Weise vorgesehen, dass der Klemmvorsprung 110 entlang des oberen Endes des Rahmenflansches 102 bewegbar ist. Ein entferntes Ende des Klemmvorsprungs 110 ist an der Klemmposition B (der Auslass der Führungsnut 108) positioniert. Ein entfernter Endabschnitt des Klemmvorsprungs 110 und das obere Ende des Rahmenflansches 102 bilden einen keilförmigen Zwischenraum zwischen ihnen, wie dies in 14C gezeigt ist. Daher wird, wenn der Klemmvorsprung 110 einen Abschnitt des von der Führungsnut 108 vorstehenden Drahtes drückt, der vorstehende Abschnitt in die Drückrichtung gebogen, wie dies nachstehend beschrieben ist.
Eine Klemmfeder der Spiralart (Rückstellfeder) 112 ist mit einem Ende von ihr mit dem Klemmvorsprung 110 verbunden.
Das andere Ende der Klemmfeder 112 ist mit einem Stützarm 114 verbunden, der an dem Rahmenflansch 102 mit Bolzen befestigt ist. Die Klemmfeder 112 drängt den Klemmvorsprung 110 zu der Klemmposition B (der Auslass der Führungsnut 108).
Eine Freigabestange 116 ist mit einer Seite des Klemmvorsprungs 110 von der Klemmfeder 112 entfernt verbunden. Die Freigabestange 116 ist koaxial zu der Klemmfeder 112 angeordnet und erstreckt sich parallel zu dem oberen Ende des Rahmenflansches 102. Die Freigabestange 116 ist durch einen Stangenstützarm 118 gestützt. Der Stangenstützarm 118 ist an einer Endfläche des Rahmenflansches 102 von dem Stützarm 114, der die Klemmfeder 112 stützt, entfernt befestigt. Die Freigabestange 116 erstreckt sich durch ein Durchgangsloch, das in dem Stangenstützarm 118 ausgebildet ist. Die Freigabestange 116 ist in dem Durchgangsloch des Stangenstützarmes 118 beweglich. Ein Anschlagsvorsprung 117 der Freigabestange 116 steht mit einer Wandfläche des Stangenstützarmes 118 in Kontakt. Der Anschlagvorsprung 117 definiert den beweglichen Bereich der Freigabestange 116.
Ein Klemmfreigabebetätigungsglied 120 ist relativ zu dem (nicht gezeigten) Gerätesockel befestigt. Das Klemmfreigabebetätigungsglied 120 ist dazu in der Lage, die Freigabestange 116 zu drücken. Wenn ein Drückarm 122 des Klemmfreigabebetätigungsgliedes 120 nach rechts (in 14C) bewegt wird, um die Freigabestange 116 zu drücken, wird der Klemmvorsprung 110 entgegen der Kraft der Klemmfeder 112 bewegt und daher von der Klemmposition B wegbewegt. Wenn das Klemmfreigabebetätigungsglied 120 den Drückarm 122 zurückkehren lässt, wird der Klemmvorsprung 110 zu der Klemmposition B durch die Klemmfeder 112 zurückgedrückt.
Wie dies in 14A gezeigt ist, ist ein Einführbetätigungsglied 124 in der Nähe des Wickelrahmens 1 vorgesehen. Das Einführbetätigungsglied 124 hat einen Einführarm 126, der in den Richtungen der Drehachse des Wickelrahmens 1 bewegbar ist. Durch ein Vorwärtsbewegung und ein Zurückversetzen des Einführarms 126 führt das Einführbetätigungsglied 124 einen Führungsendabschnitt des leitfähigen Drahtes, der von einer (nicht gezeigten) Düse geliefert wird.
Der Betrieb der Klemmvorrichtung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 15A bis 15C beschrieben.
Zunächst bewegt, wie dies in 15A gezeigt ist, das Klemmfreigabebetätigungsglied 120 den Drückarm 122 zum Drücken der Freigabestange 116, so dass der Klemmvorsprung 110 entgegen der Widerstandskraft von der Klemmfeder 112 bewegt wird. Daher wird der Auslass der Führungsnut 108 geöffnet.
Danach wird, wie dies in 15B gezeigt ist, der leitfähige Draht aus der Düse zugeführt und das Einführbetätigungsglied 124 bewegt den Einführarm 126 zu dem Rahmenflansch 102. Daher tritt das Führungsende des Drahtes in die Führungsnut 108 ein und bewegt sich in der Führungsnut 108 vorwärts. Da der Draht durch den Einführarm 126 gedrückt wird, bewegt sich der Draht entlang eines Bodenabschnittes der Führungsnut 108 vorwärts. Der Draht wird von der Düse zugeführt, bis ein Führungsendabschnitttest des Drahtes mit einer vorbestimmten Länge von dem Auslass der Führungsnut 108 vorsteht.
Danach zieht, wie dies in 15C gezeigt ist, das Klemmfreigabebetätigungsglied 120 den Drückarm 122 zurück, so dass die Freigabestange 116 durch die Klemmfeder 112 gedrückt wird, um dem Drückarm 122 zu folgen. Die Freigabestange 116 hält an, wenn der Anschlagsvorsprung 117 der Freigabestange 116 mit dem Stangenstützarm 118 in Kontakt gelangt. Der Drückarm 122 wird zu einer Position zurückgezogen, an der der Drückarm 122 von der Freigabestange 116 entfernt ist.
Wenn der Klemmvorsprung 110 durch die Klemmfeder 112 gedrückt wird, biegt der Klemmvorsprung 110 den von der Führungsnut 108 vorstehenden Führungsendabschnitt des Drahtes und drückt einen gebogenen Abschnitt an den Rahmenflansch 102. Somit wird der gebogene Abschnitt des Drahtes zwischen dem Klemmvorsprung 110 und dem Rahmenflansch 102 geklemmt.
Somit wird der Führungsendabschnitt des leitfähigen Drahtes automatisch geklemmt. Danach dreht sich der Wickelrahmen, um den Draht zu wickeln. Wenn der Drahtwickelvorgang zum Ausbilden einer Spule endet, wird das Klemmfreigabebetätigungsglied 120 betätigt, um den Klemmvorsprung 110 zu bewegen, so dass der geklemmte Zustand unterbrochen wird und die Spule entfernt werden kann.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Führungsendabschnitt des leitfähigen Drahtes entlang dem Endabschnitt das Rahmenflansches gebogen und durch den Klemmvorsprung 110 geklemmt. Das heißt der Führungsendabschnitt wird in der Rahmendrehrichtung beim Klemmen geklemmt. Daher kann der Führungsendabschnitt des Drahtes festgeklemmt werden, wie dies nachstehend beschrieben ist.
Wenn ein Draht um einen Wickelrahmen gewickelt wird, wirkt eine hohe Spannung an dem Draht, so dass der Draht aus dem Wickelrahmen herausgeraten kann. Da jedoch bei diesem Ausführungsbeispiel der leitfähige Draht an dem Wickelrahmen gehalten wird, indem der Führungsendabschnitt des Drahtes in der Rahmendrehrichtung gebogen ist, ist es möglich, der an dem Draht wirkenden Spannung wirkungsvoll Widerstand entgegenzubringen. Somit stellt dieses Ausführungsbeispiel sicher, dass der geklemmte Zustand aufrechterhalten bleibt.
In Bezug auf den Klemmaufbau ist mit der Rahmendrehrichtung die Drehrichtung um die Drehachse des Wickelrahmens gemeint, das heißt sowohl die Richtung im Uhrzeigersinn als auch die Richtung im Gegenuhrzeigersinn. Anders ausgedrückt umfasst die Rahmendrehrichtung die Richtung, in der sich der Wickelrahmen tatsächlich zum Ausbilden einer Spule dreht, und die dazu entgegengesetzte Drehrichtung. Daher kann die Richtung des Biegens eines Führungsendabschnittes des Drahtes zum Klemmen jede Drehrichtung sein.
Genauer gesagt dreht sich bei der in 14C gezeigten Darstellung der Wickelrahmen 1 im Uhrzeigersinn zum Ausbilden einer Spule. Der Klemmvorsprung 110 biegt den Draht in der Richtung des Gegenuhrzeigersinns. Bei einer Abwandlung kann der Draht in der Richtung des Uhrzeigersinns gebogen werden, d.h. in der gleichen Richtung wie die Drehung des Wickelrahmens 1. In diesem Fall ist der Klemmvorsprung an einer Seite der Führungsnut entgegengesetzt zu der in 14C gezeigten Seite positioniert und der restliche zugehörige Aufbau und die restlichen zugehörigen Abschnitte sind symmetrisch entgegengesetzt zu denjenigen vorgesehen, die in 14C gezeigt sind.
Der bevorzugte Drahtwickler von diesem Ausführungsbeispiel wird nachstehend beschrieben. Verschiedene Vorteile des Drahtwicklers von diesem Ausführungsbeispiel sind nachstehend angegeben.
Bei diesem Ausführungsbeispiel drehen sich die Führungsvorsprünge gleichzeitig mit dem Wickelrahmen. Daher ist es möglich, die Führungsvorsprünge zu bewegen, während der Wickelrahmen das Drehen fortsetzt. Das heißt der Drahtwickler beseitigt den Bedarf an einem Anhalten des Wickelrahmens und an einem Bewegen der Vorsprünge während des Anhaltens des Wickelrahmens bei jedem Windungsversatz. Dadurch wird die Produktivität verbessert. Darüber hinaus können die Führungsvorsprünge das Stützen des Drahtes selbst während der Drehung des Wickelrahmens fortsetzen, so dass die Spulformgenauigkeit verbessert wird. In dieser Hinsicht wird ebenfalls die Produktivität erhöht.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel hat insbesondere der die Führungsvorsprünge stützende Verbindungsmechanismus einen Aufbau, der einem Schirmgestell ähnlich ist, wie dies in 4 gezeigt ist. Daher können die Führungsvorsprünge von der Drehachse des Wickelrahmens wegbewegt oder näher zu dieser hinbewegt werden, indem in einfacher Weise das dritte Betätigungsglied 21 die Antriebsverbindung 13 in den Richtungen der Drehachse des Wickelrahmens bewegt. Diese Funktion kann durch das dritte Betätigungsglied 21 ausgeführt werden, selbst wenn das dritte Betätigungsglied 21 sich nicht zusammen mit dem Wickelrahmen dreht. Daher ist das dritte Betätigungsglied 21 an dem Führungstisch 42 befestigt, so dass das dritte Betätigungsglied 21 sich nicht zusammen mit dem Wickelrahmen 1 dreht. Somit ist die Anzahl an in dem Drehabschnitt des Geräts einzubauenden Betätigungsgliedern verringert, so dass der Aufbau des Geräts entsprechend vereinfacht ist. Da darüber hinaus das Gewicht des sich drehenden Abschnittes ebenfalls verringert ist, nimmt die Last an dem Wickelrahmendrehmotor ab, so dass die Größe des Motors verringert werden kann.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist jeder Führungsvorsprungsstützverbindungsmechanismus im Wesentlichen aus der Halteverbindung 11, der Antriebsverbindung 13 und der Umwandlungsverbindung 15 gebildet, wie dies in 4 gezeigt ist. Somit ist es möglich, die Führungsvorsprünge in einer erwünschten Art und Weise zu bewegen, während nur eine geringe Anzahl an Verbindungselementen angewendet wird. Daher ist der Aufbau entsprechend einfacher.
Darüber hinaus ist bei diesem Ausführungsbeispiel der zylindrische Abschnitt der Antriebsverbindung 13 in dem zylindrischen Abschnitt der Halteverbindung 11 eingefügt und die Drehwelle 3 des Wickelrahmens 1 ist in den zylindrischen Abschnitt der Antriebsverbindung 13 eingefügt, wie dies in 4 gezeigt ist. Daher ist der Aufbau des Geräts einfach und die Größe kann verringert werden. Bei einem abgewandelten Aufbau kann der zylindrische Abschnitt einer Halteverbindung innerhalb des zylindrischen Abschnitts einer Antriebsverbindung angeordnet sein. Dieser Aufbau erzielt in gleicher Weise ähnliche Vorteile.
Des Weiteren werden, wie dies in 4 gezeigt ist, die Führungsvorsprünge in den Richtungen der Drehachse des Wickelrahmens 1 durch das erste Betätigungsglied 17 bewegt, das die Halteverbindung 11 in den Richtungen der Drehachse bei diesem Ausführungsbeispiel bewegt. Es ist möglich, dass das erste Betätigungsglied 17 diese Funktion ohne ein Drehen zusammen mit dem Wickelrahmen 1 ausführt. Daher ist das erste Betätigungsglied 17 an dem Gerätesockel befestigt. Da das Betätigungsglied nicht an einem drehenden Mechanismus angeordnet ist, wird somit der Aufbau des Geräts einfach und die Last an dem Wickelrahmendrehmotor ist verringert.
Darüber hinaus werden, wie dies in 3 gezeigt ist, die an der rechten und linken Seite des Wickelrahmens 1 angeordneten Führungsvorsprünge in den Richtungen des Durchmessers des Wickelrahmens 1 durch einen einzigen Motor bei diesem Ausführungsbeispiel bewegt. Das heißt, es ist nicht erforderlich, separat für die Führungsvorsprünge an der rechten Seite und für die Führungsvorsprünge an der linken Seite Betätigungsglieder vorzusehen. Daher wird die Anzahl an bei dem Gerät vorgesehenen Betätigungsgliedern verringert.
Des Weiteren sind, wie dies in den 2 und 3 gezeigt ist, die an entgegengesetzten Seiten der Drehachse des Wickelrahmens 1 angeordneten Führungsvorsprünge in den Richtungen der Drehachse unabhängig voneinander bei diesem Ausführungsbeispiel bewegbar. Die unabhängigen Bewegungen der einzelnen Führungsvorsprünge werden durch die Scheiben 60, d.h. Teile der Verbindungsmechanismen, und die zweiten Betätigungsglieder 19 für ein Bewegen der entsprechenden Scheiben 60, während sie mit den Scheiben in Kontakt verbleiben, verwirklicht. Die Betätigungsglieder 19 sind an den Gerätetisch befestigt. Da somit die Betätigungsglieder nicht an einem Drehmechanismus angeordnet werden, wird der Aufbau des Geräts einfach und die Last an dem Wickelrahmendrehmotor ist verringert.
Bei einem Drahtwickler nach dem Stand der Technik hat eine Pressformeinheit eine Pressspanneinrichtung mit einer Form, die einem Windungsversatzabschnitt einer Spule entspricht.
Wenn unterschiedliche Spulen unter Verwendung eines einzigen Drahtwicklers herzustellen sind, ist es erforderlich, unterschiedliche Pressspanneinrichtungen separat für jede Art einer Spule vorzubereiten und eine vorhandene Spanneinrichtung durch eine für die Art der herzustellenden Spule geeignete Spanneinrichtung zu ersetzen. Darüber hinaus ist es beim Herstellen einer Spule erforderlich, eine Spanneinrichtung durch eine andere in Übereinstimmung mit der Form eines Windungsversatzabschnittes zu ersetzen.
Um diese Probleme des Standes der Technik zu lösen, ist das Ausführungsbeispiel so gestaltet, dass eine Spule ohne einen Bedarf an einem Ausführen eines Austauschens einer Spanneinrichtung oder dergleichen hergestellt wird.
Die in den 11A bis 11D gezeigten Führungsvorsprünge FL und FR entsprechen einem ersten Führungselement und einem zweiten Führungselement gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Führungsvorsprünge FL und FR stehen mit den Seiten der Wicklungen, die einander in der Richtung des Windungsversatzes entgegengesetzt ist, an den Stellen vor dem Windungsversatzabschnitt der Spule in der Richtung der Vorwärtsbewegung der Wicklung an den Wickelrahmen in Kontakt. Die Führungsvorsprünge BL und BR entsprechen einem dritten Führungselement und einem vierten Führungselement gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Führungsvorsprünge BL und BR stehen mit entgegengesetzten Seiten der Wicklungen in der Richtung des Windungsversatzes an Stellen hinter dem Windungsversatzabschnitt der Spule in der Richtung der Vorwärtsbewegung der Wicklung in Kontakt.
Die vier Führungsvorsprünge stützen den gewickelten Draht von entgegengesetzten Seiten von ihm an den Stellen vor und hinter dem Windungsversatzabschnitt der Wicklungen. Die Führungsvorsprünge definieren die Wicklungsposition des Drahtes und verhindern daher eine Abweichung des Drahtes in Bezug auf seine Position und ermöglichen ein Ausbilden des Windungsversatzabschnittes in einer vorbestimmten Form.
Die vier Führungsvorsprünge sind durch in 4 gezeigte Verbindungsmechanismen in einer derartigen Weise gestützt, dass die Führungsvorsprünge unabhängig in den Richtungen der Drehachse des Wickelrahmens bewegbar sind. Daher sind die Führungsvorsprünge dazu in der Lage, unterschiedliche Windungsversatzabschnitte mit unterschiedlichen Formen zu bewältigen.
Wenn beispielsweise eine in 6 gezeigte Spule herzustellen ist, wird die Windungsversatzrichtung bei der zweiten Lage der Spule zu derjenigen bei der ersten Lage entgegengesetzt. Darüber hinaus ist, wie dies in den 11A bis 11D gezeigt ist, die Form eines Windungsversatzabschnitts bei einem Absatzabschnitt der trapezförmigen Spule von den Formen der Windungsversatzabschnitte bei anderen Abschnitten der Spule unterschiedlich, da ein Windungsversatz gleichzeitig mit dem Übergang von der zweiten Lage zu der dritten Lage ausgeführt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann eine derartige Vielzahl an Arten von Windungsversatzabschnitten unter Verwendung der vier Führungsvorsprünge ausgebildet werden.
Bei dem vorstehend erwähnten Fall hat eine einzelne Spule Windungsversatzabschnitte mit unterschiedlichen Formen. Die Form eines Windungsversatzabschnittes ändert sich ebenfalls in Abhängigkeit von der Form, Art oder dergleichen einer auszubildenden Spule. Beispielsweise ändert sich die Form eines Windungsversatzabschnittes in Abhängigkeit von den Abmessungen eines Abschnittes eines verwendeten leitfähigen Drahtes. Der Drahtwickler von diesem Ausführungsbeispiel ist dazu in der Lage, die Windungsversatzabschnitte von derartigen unterschiedlichen Arten an Spulen zu bewältigen.
Wie dies aus der vorstehend dargelegten Beschreibung hervorgeht, ermöglicht dieses Ausführungsbeispiel ein Ausbilden von vielen Arten an Windungsversatzabschnitten ohne einen Bedarf an einem Austauschen einer Spanneinrichtung oder dergleichen. Somit kann die Produktivität gesteigert werden.
Darüber hinaus verhindern, wie dies in den 6 bis 12D gezeigt ist, die Führungsvorsprünge ein Abweichen des Drahtes, wenn die Düse 85 die Drahtlieferrichtung zum Bewirken eines Windungsversatzes verändert. Diese Funktion der Führungsvorsprünge bei diesem Ausführungsbeispiel erzielt eine stabile Form des Windungsversatzabschnittes. Auch in dieser Hinsicht kann die Produktivität verbessert werden.
Darüber hinaus ist, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf die 8A bis 8C beschrieben ist, während des Prozesses zum Klemmen von einer oder mehreren Wicklungen des Drahtes zwischen den Führungsvorsprüngen der Abstand zwischen den Führungsvorsprüngen vorübergehend so erweitert, dass er größer als die Breite der zu klemmenden Wicklung oder zu klemmenden Wicklungen ist, bevor eine neue Wicklung zwischen den Führungsvorsprüngen aufgenommen wird. Dieser Vorgang verhindert einen Kontakt zwischen dem Draht und einem Führungsvorsprung und verhindert daher eine Beschädigung des Drahtes und insbesondere eine Beschädigung der Isolationsbeschichtung des Drahtes.
Darüber hinaus halten, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf die 8A bis 8C und dergleichen beschrieben ist, die an den entgegengesetzten Seiten des Wickelrahmens angeordneten Führungsvorsprünge entgegengesetzte Enden der ausgebildeten Spulenwicklungen zurück bzw. grenzen diese ein. Daher wird eine Positionsabweichung der Wicklungen zuverlässig verhindert und der Aufbau der Spule wird stabil.
Wenn des Weiteren, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf die 13A bis 13D beschrieben ist, das Drahtwickeln vollendet ist, wird die Spule von dem Wickelrahmen durch die Führungsvorsprünge entfernt, die die Spule in der Richtung der Drehachse des Wickelrahmens bewegen. Daher wird die Anzahl an manuellen Vorgängen, die zum Entfernen einer Spule aus des Wickelrahmens erforderlich ist, verringert, so dass der Spulenherstellvorgang einfacher wird. Da darüber hinaus eine Spule aus dem Wickelrahmenwohne Anwendung eines dafür vorgesehenen besonderen Betätigungsglieds entfernt werden kann, wird der Aufbau des Geräts entsprechend einfach.
Ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel ist eine Abwandlung von dem ersten Ausführungsbeispiel. Daher werden die Abschnitte des zweiten Ausführungsbeispiels nachstehend nicht beschrieben, die im Wesentlichen die gleichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind.
Bei einem Drahtwickler gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden zwei Führungselemente, die vor und hinter einem Windungsversatzabschnitt an Wicklungen in der Richtung der Vorwärtsbewegung der Wicklung angeordnet sind, unabhängig voneinander angetrieben. Das heißt, wie dies in 4 gezeigt ist, die Führungselemente 7 und 8 werden in den Richtungen der Drehachse des Wickelrahmens unabhängig bewegt und erzeugen daher einen Unterschied in der Höhe (oder Position) in der Richtung der Drehachse des Wickelrahmens. Für das unabhängige Antreiben der beiden Führungselemente ist das Führungselement 8 mit dem ausfahrbaren Arm 8a und dem zweiten Betätigungsglied 19 für ein Ausfahren und Einfahren des Arms 8a versehen. Das zweite Betätigungsglied 19 ist, wie dies ebenfalls in 3 gezeigt ist, beispielsweise als ein Betätigungsglied der Zylinderart ausgebildet. Das zweite Betätigungsglied 19 wird so gesteuert, dass es in Zusammenwirkung mit dem Motor 5 betätigt wird, der einem Wickelrahmendrehbetätigungsglied entspricht. Diese Steuerung soll den Vorgang des Führungselementes mit der Drehung des Wickelrahmens synchronisieren.
Um die Produktivität bei den Spulen zu verbessern, ist es erwünscht, die zum Ausbilden einer Spule benötigte Zeit zu verringern. Um diese Zeitspanne zu verringern, ist eine Erhöhung der Drehzahl des Wickelrahmens 1 wirkungsvoll. Wenn jedoch der Wickelrahmen 1 bei einer vergleichsweisen hohen Drehzahl dreht, wird es für das zweite Betätigungsglied 19 schwierig, der Drehung des Wickelrahmens 1 zu folgen.
Um die Zuverlässigkeit des Betätigungsgliedes beim Folgen der Drehung des Wickelrahmens zu erhöhen, ist es denkbar, eine Servowelle (NC-Welle) anstelle eines Betätigungsgliedes der Zylinderart anzuwenden. Jedoch ist diese Art an Betätigungsglied kostspielig und die Herstellkosten nehmen zu.
Im Hinblick auf die vorstehend erwähnten Umstände soll dieses Ausführungsbeispiel sicherstellen, dass die Führungselemente in Zusammenwirkung mit der Drehung des Wickelrahmens wirken. Um dieses Ziel zu lösen, werden die Führungselemente unter Anwendung eines Mechanismus eines mechanischen Elements angetrieben, der ein Moment des Wickelrahmens mechanisch umwandelt und die umgewandelte Kraft anstelle einer Anwendung der Betätigungsglieder der Zylinderart verwendet. Genauer gesagt sind die Führungselemente mit Nocken verbunden, die sich zusammen mit dem Wickelrahmen drehen, wie dies in 16 gezeigt ist. Unter Verwendung der Nocken bewirken die Führungselemente einen Betrieb in einer erwünschten Weise. Dieser Nockenmechanismus wird nachstehend detailliert beschrieben.
16 zeigt einen Mechanismus des Drahtwicklers von diesem Ausführungsbeispiel, bei dem der Aufbau und die Abschnitte mit denen von 4 vergleichbar sind und mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Der Aufbau und die Abschnitte, die nicht in 4 gezeigt sind, werden hauptsächlich nachstehend beschrieben. Da der in 16 gezeigte Drahtwickler einen symmetrischen Aufbau hat, wird hauptsächlich die rechte Hälfte des Aufbaus beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 16 ist eine kreisartige Nockenscheibe 200 so vorgesehen, dass sie sich zusammen mit einem Wickelrahmen 1 dreht. Die Nockenscheibe 200 ist mit einer Halteverbindung 11 durch eine Vielzahl an ausfahrbaren Armen 202 verbunden. Da die Halteverbindung 11 sich zusammen mit des Wickelrahmens 1 dreht, dreht sich die Nockenscheibe 200 ebenfalls zusammen mit dem Wickelrahmen 1. Die Nockenscheibe 200 wird durch Federn 204 in eine Richtung von der Halteverbindung 11 weggedrängt, d.h. eine Richtung zu dem Wickelrahmen 1 hin.
Ein Führungselement 8 ist mit einem Abschnitt der Nockenscheibe 200 verbunden, der benachbart zu einem entfernten Ende eines ausfahrbaren Armes 8a ist. Wenn sich die Nockenscheibe 200 in der Richtung der Drehachse bewegt, wird das Führungselement 8 zusammen mit der Nockenscheibe 200 bewegt. Der ausfahrbare Arm 800 ist so aufgebaut, dass, wenn die Nockenscheibe 200 dem Wickelrahmen 1 am nächsten kommt, d.h. wenn der Arm 8a bis zu seinem Maximum ausgefahren ist, das Führungselement 8 zu einer Position gelangt, die der Position eines Führungselements 7 in der Richtung der Drehachse gleichwertig ist. Das Führungselement 8 ist relativ zu der Nockenscheibe 200 in den Richtungen des Durchmessers der Nockenscheibe 200 gleitfähig. Das Führungselement 7 ist so vorgesehen, dass es nicht mit der Nockenscheibe 200 in Kontakt steht.
Ein erster kreisartiger Ringnocken 206 und ein zweiter kreisartiger Ringnocken 208 sind an einer Seitenfläche der Nockenscheibe 200 vorgesehen und erstrecken sich entlang des Außenumfangs der Nockenscheibe 200. Der erste Ringnocken 206 steht mit einem ersten Nockenmitnehmer 210 in Kontakt. Der zweite Ringnocken 208 steht mit einem zweiten Nockenmitnehmer 212 in Kontakt. Es wird verhindert, dass der Nockenmitnehmerstützarm 214 und die Nockenmitnehmer 210 und 212 sich drehen.
Der Nockenmitnehmerstützarm 214 wird in den Richtungen der Drehachse durch ein Nockenein- und -ausschaltbetätigungsglied 216 bewegt. Die rechte Hälfte der Darstellung von 216 zeigt einen Zustand, bei dem der Nockenmitnehmerstützarm 214 durch das Nockenein-/ausschaltbetätigungsglied 216 so nach rechts bewegt worden ist, dass die Nocken mit den Nockenmitnehmern in Kontakt stehen. In diesem Zustand wirken die Nocken (ein Nockenbetätigungszustand oder ein wirksamer Zustand). Bei dem linken Abschnitt der Darstellung von 16 ist der Nockenmitnehmerstützarm 214 durch das Nockenein-/ ausschaltbetätigungsglied 216 so positioniert, dass die Nocken nicht mit den Nockenmitnehmern in Kontakt stehen. In diesem Zustand wirken die Nocken nicht (ein Nichtbetätigungszustand der Nocken oder ein unwirksamer Zustand).
17A zeigt eine Ansicht der Nockenscheibe 216 in einer Richtung der Drehachse. Der erste Ringnocken 206 und der zweite Ringnocken 208 erstrecken sich konzentrisch um die Drehachse, wobei der zweite Ringnocken 208 sich radial weiter außerhalb befindet. Die Ringnocken 206 und 208 sind im Allgemeinen so gezeichnete Endflächennocken, die Wellenformen haben, die sich in der Umfangsrichtung erstrecken. Die Profile der Nockenflächen des ersten und des zweiten Ringnockens 206 und 208 sind in den 17B bzw. 17C gezeigt. Das Profil der Nockenfläche von jedem Ringnocken 206 und 208 ist so voreingestellt, dass das Führungselement 8 in den Richtungen der Drehachse in einer vorbestimmten Art und Weise wirkt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Viertel (d.h. eine durch eine Schraffierung dargestellte Fläche von 90°) der Nockenfläche von jedem Ringnocken erhaben und der restliche Abschnitt, d.h. ein Referenzabschnitt, ist niedriger, wie dies in den 17A bis 17C gezeigt ist. Die Übergänge zwischen den hohen und den niedrigen Abschnitten sind gleichmäßig ausgebildet. Das Einstellen der Nockenfläche von jedem Ringnocken wird nachstehend zusammen mit dem Betrieb des Drahtwicklers beschrieben.
Wie dies in den 17A bis 17C gezeigt ist, sind die Nockenmitnehmer 210 und 212 an entgegengesetzten Seiten der Drehachse der Nockenscheibe 200 angeordnet. Die Nockenflächen der Ringnocken 206 und 208 sind im Wesentlichen punktsymmetrisch um die Drehachse eingestellt und die Nockenflächen der Ringnocken 206 und 208 haben gleiche Höhenunterschiede H zwischen den hohen und den niedrigen Abschnitten. Das heißt, zwei Nocken mit der gleichen Einstellung sind in einer derartigen Weise vorgesehen, dass die Nocken um 180° phasenverschoben voneinander sind. Als ein Ergebnis drücken die Nockenmitnehmer 210 und 212 gleichzeitig die Nockenscheibe 200 an ihren entgegengesetzten Endabschnitten mit einer gleichartigen Kraft. Daher wird verhindert, dass sich die Nockenscheibe 200 neigt, und das Positionieren der Nockenscheibe 200 kann zuverlässig ausgeführt werden.
Nachstehend wird der Betrieb des Drahtwicklers von diesem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die 18A bis 18C beschrieben. Der Betrieb wird in dem Fall der Herstellung einer trapezförmigen Spule, wie sie in 6 gezeigt ist, wie bei der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben. Die 18A bis 18C zeigen Schritte des Wickelns eines leitfähigen Drahtes für die dritte Lage.
Bei jeder Darstellung der 18A bis 18C entspricht der obere Abschnitt der Darstellung der rechten Hälfte (Nockenbetätigungszustand) von 16 und die untere Hälfte entspricht der linken Hälfte (Nichtbetätigungszustand des Nockens) von 16. Obwohl nur ein Nocken in jeder Hälfte der Darstellung von jeweils den 18A bis 18C gezeigt ist, sind tatsächlich zwei Nocken bei jeder Hälfte des in 16 gezeigten Drahtwicklers vorgesehen. Die durch die Führungsvorsprünge während des gesamten Prozesses des Wickelns der dritten Lage ausgeführten Vorgänge sind im Wesentlichen die gleichen, wie sie in den 12A bis 12D gezeigt sind.
Wie dies in 18A gezeigt ist, steht der in der oberen Hälfte gezeigte Nocken mit dem Nockenmitnehmer in Kontakt und befindet sich daher im Betätigungszustand. Der in der unteren Hälfte gezeigte Nocken steht nicht mit dem Nockenmitnehmer in Kontakt und ist daher im nicht betätigten Zustand. Die Nocken und die Nockenmitnehmer sind somit positioniert, da nur die Nocken in dem oberen Abschnitt für das Ausbilden der dritten Lage benötigt werden. Daher werden die unteren Nockenmitnehmer zurückgezogen, so dass sie nicht wirken. Während des Ausbildens einer anderen Lage oder dergleichen werden jedoch der Betätigungszustand und der Nichtbetätigungszustand nach Bedarf geschaltet.
Der Betätigungszustand und der Nichtbetätigungszustand werden durch die (in den 18A bis 18C nicht gezeigten) Nockenein-/ausschaltbetätigungsglieder geschaltet. Bei dem in den 18A bis 18C gezeigten Zustand hat das Nockenein-/ausschaltbetätigungsglied in der oberen Hälfte den Nockenmitnehmerstützarm bewegt, um die Nockenmitnehmer an der Nockenbetätigungsposition einzustellen. Das Nockenein-/ausschaltbetätigungsglied in der unteren Hälfte hat den Nockenmitnehmerstützarm bewegt, um die Nockenmitnehmer an der Nockenbetätigungsposition einzustellen. Das Nockenein-/ausschaltbetätigungsglied in der unteren Hälfte hat den Nockenmitnehmerstützarm bewegt, um die Nockenmitnehmer an einer Nockennichtbetätigungsposition (zurückgezogene Position) einzustellen.
18A zeigt einen Zustand, der am Ende des Wickelns der ersten Drehung oder Windung der dritten Lage eingenommen wird. An der oberen Hälfte steht der Nockenmitnehmer mit dem Bezugsabschnitt (unterer Abschnitt) des Nockens in Kontakt, d.h. mit dem in der 17A nicht schraffierten Abschnitt. Die Nockenscheibe ist zu dem Wickelrahmen durch die Feder gedrückt worden. Als ein Ergebnis ist der Führungsvorsprung FL ebenfalls zu dem Wickelrahmen gedrückt worden, so dass die Führungsvorsprünge FL und BL bei gleichartiger Höhe in der Richtung der Drehachse des Wickelrahmens sind. An dem unteren Abschnitt der Darstellung wird der Nockennichtbetätigungszustand eingenommen und die Führungsvorsprünge FR und BR verbleiben stets an gleichen Höhen in der Richtung der Drehachse des Wickelrahmens.
18B zeigt einen Zustand, bei dem sich der Wickelrahmen aus dem in 18A gezeigten Zustand geringfügig gedreht hat, und der Spulendraht ist gerade dabei, zwischen den beiden Führungsvorsprüngen FL und FR gewickelt zu werden. In diesem Zustand wird bevorzugt, den Führungsvorsprung FL um einen großen Abstand nach oben vorübergehend zu bewegen und ihn dann nach unten zu bewegen. Dieser bevorzugte Vorgang, der den Abstand zwischen den Führungsvorsprüngen FL und FR erweitert, erleichtert das Wickeln des Spulendrahtes und verhindert eine Beschädigung des Spulendrahtes, der durch den Kontakt des Drahtes mit einem Führungsvorsprung bewirkt worden würde.
Die vorstehend erwähnten nach oben gerichteten bzw. nach unten gerichteten Bewegungen des Führungsvorsprunges FL werden unter Verwendung der Nocken erzielt. Das heißt, in 18B befindet sich der Nockenmitnehmer (an dem oberen Abschnitt) mit dem hohen Abschnitt (Erhebungsabschnitt) des Nockens in Kontakt. Daher ist der Nocken angehoben worden und der Führungsvorsprung FL ist nach oben bewegt worden. Der Höhenunterschied zwischen dem hohen und dem niedrigen Abschnitt von jeder Nockenfläche ist auf einen Wert voreingestellt, der einem Zurückziehbetrag gleich ist, der für den Nockenvorsprung FL erforderlich ist.
Bei dem vorstehend erwähnten Zustand ist jeder Nockenmitnehmer an dem Erhebungsabschnitt des entsprechenden Nockens positioniert, der durch eine Schraffur in 17 gezeigt ist. Der Nockenerhebungsabschnitt ist nachstehend auch als "Nasenabschnitt" bezeichnet. Das Nockenprofil ist so voreingestellt, dass, während der Spulendraht zwischen den Führungsvorsprüngen vorbeitritt, der entsprechende Nockenmitnehmer an dem Nasenabschnitt verbleibt. Genauer gesagt ist der Nasenabschnitt so voreingestellt, dass, während der Spulendraht über eine Seitenfläche des Wickelrahmens (eine Seitenfläche, mit der der Führungsvorsprung FL in Kontakt steht) gewickelt wird, der Führungsvorsprung FL von den Führungsvorsprung FR unabhängig von dem Führungsvorsprung BL wegbewegt wird. Als ein Ergebnis des Einstellens beträgt der Bereich des Nasenabschnittes 90 %. Obwohl der Bereich des Nasenabschnittes auf 90 % in diesem Fall eingestellt ist, wird der Bereich in Übereinstimmung mit dem Wickelvorgang verändert.
18C zeigt einen Zustand, bei dem sich der Wickelrahmen aus dem in 18B gezeigten Zustand weitergedreht hat. Bei dem in 18C gezeigten Zustand hat der Nockenmitnehmer den Erhebungsabschnitt (Nasenabschnitt) des Nockens passiert und hat den Bezugsabschnitt oder Referenzabschnitt erreicht. Die Nockenscheibe und der Führungsvorsprung FL sind in die Richtung der Drehachse durch die Federn gedrückt worden. Der Führungsvorsprung FL ist an der Kontaktposition mit dem Spulendraht angehalten worden und daher ergibt sich ein Zwischenraum zwischen dem Nockenmitnehmer und dem Nocken. Wenn der Spulendraht zwischen den Führungsvorsprüngen BL und BR gewickelt wird, wenn der Wickelrahmen sich aus dem in 18C gezeigten Zustand weiterdreht, wird der Führungsvorsprung BL nach oben bewegt. Zu diesem Zeitpunkt wird jeder Nockenmitnehmer nach oben bewegt, um mit dem Nocken erneut in Kontakt zu treten. Danach wird das Wickeln der nächsten Windung ausgeführt, woraufhin der vorstehend beschriebene Ablauf erfolgt.
Der Betrieb des Drahtwicklers von diesem Ausführungsbeispiel ist vorstehend beschrieben worden. Obwohl lediglich ein Abschnitt des Wickelprozesses bei der dritten Lage beschrieben worden ist, arbeitet der Nockenmechanismus im Wesentlichen in der gleichen vorstehend beschriebenen Art und Weise während der anderen Abschnitte des Wickelprozesses für die dritte Lage. Das heißt, der Führungsvorsprung wird nach oben und nach unten dem Nockenprofil folgend bewegt, wenn der Spulendraht zwischen den beiden Führungsvorsprüngen gewickelt wird. Der Aufbau und der Betrieb der anderen Abschnitte des Drahtwicklers als der Nockenmechanismus sind im Wesentlichen die gleichen wie bei dem vorstehend beschrieben ersten Ausführungsbeispiel.
Der Aufbau des Nockenmechanismus bei einem tatsächlichen Drahtwickelgerät wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 19 und 20 beschrieben. 19 zeigt eine Draufsicht auf einen Nockenmechanismus gemäß diesem Ausführungsbeispiel, d.h. ein Abschnitt des Drahtwickelgerätes. 20 zeigt eine Schnittansicht des Drahtwicklers an einer Ebene, die sich durch den Wickelrahmen erstreckt, wobei der Aufbau des Nockenmechanismus von 19 unter Betrachtung in der Richtung Drehachse des Wickelrahmens gezeigt ist. Um das Verständnis der Darstellungen der 19 und 20 zu erleichtern, sind Abschnitte des Aufbaus in geeigneter Weise weggelassen worden.
Wie dies in den 19 und 20 gezeigt ist, ist eine Nockenscheibe 20 mit einem Haltering 50 durch ausfahrbare Arme 202 verbunden. Obwohl vier ausfahrbare Arme 202 in den 19 und 20 vorgesehen sind, ist die Anzahl an ausfahrbaren Armen 202 beliebig, solange sie gleich oder größer als 3 ist. Jeder ausfahrbare Arm 202 ist von einer koaxialen Feder 204 umgeben. Die Federn 204 drängen die Nockenscheibe 200 zu dem Wickelrahmen. Der Aufbau der Federn 204 ist nicht auf die Darstellung von 19 beschränkt. Beispielsweise kann eine einzelne Feder mit einem großen Durchmesser koaxial zu der Nockenscheibe so angeordnet sein, dass die Feder den ausfahrbaren Arm 202 umgibt.
Ein Führungsvorsprung 56 ist mit der Nockenscheibe 200 über eine Schiene 250 so verbunden, dass der Führungsvorsprung 56 relativ zu der Nockenscheibe 200 gleitfähig ist. Ein Führungsvorsprung 415 ist so vorgesehen, dass er nicht mit der Nockenscheibe 200 in Kontakt steht. Um die kontaktfreie Positionsbeziehung aufrechtzuerhalten, hat die Nockenscheibe 200 einen Ausweichausschnitt.
Die Nockenscheibe 200 hat zwei Ringnocken 206 und 208, die sich an ihrem Umfangsabschnitt erstrecken. Der erste Ringnocken 206 steht mit einem ersten Nockenmitnehmer 210 in Kontakt. Ein zweiter Ringnocken 208 steht mit einem zweiten Nockenmitnehmer 212 in Kontakt. Ein rechter Abschnitt von 19 zeigt einen Zustand, bei der Nockenmitnehmer mit einem Nockenreferenzabschnitt in Kontakt steht, und der linke Abschnitt zeigt einen Zustand, bei der Nockenmitnehmer mit einem Nockenerhebungsabschnitt in Kontakt steht.
Die beiden Nockenmitnehmer 210 und 212 sind durch einen Nockenmitnehmerstützarm 214 gestützt. Der Nockenmitnehmerstützarm 214 erstreckt sich von dem einen der Nockenmitnehmer zu dem anderen über eine Drehachse des Wickelrahmens, wie dies am deutlichsten in 20 gezeigt ist. Der Nockenmitnehmerstützarm 214 ist an seinem mittleren Abschnitt mit einer Führungsstütze 48 über ein Nockenein-/ausschaltbetätigungsglied 216 verbunden. Die Führungsstütze 48 ist ein Element, das den Haltering 50 stützt, und ist an einem Führungstisch 42 befestigt. Das Nockenein-/ausschaltbetätigungsglied 216 bewegt den Nockenmitnehmerstützarm 214, um zwischen dem Betätigungszustand und dem Nichtbetätigungszustand der Nocken zu schalten, wie dies vorstehend beschrieben ist.
Somit hat das in den 19 und 20 gezeigte Gerät einen Mechanismus gemäß der Erfindung, wie er in 16 gezeigt ist.
Das zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorstehend beschrieben worden. Dieses Ausführungsbeispiel, bei dem der Nockenmechanismus angewendet wird, zieht die Führungselemente nur dann zurück, wenn der Spulendraht zwischen den Führungselementen gewickelt wird, und bewirkt, dass die Führungselemente eine Wicklung oder Wicklungen um den Wickelrahmen festhalten, wodurch eine Verbesserung der Maßgenauigkeit der Spule ermöglicht ist.
Dieses Ausführungsbeispiel erzielt insbesondere das unabhängige Antreiben der Führungselemente 7 und 8, die an entgegengesetzten Seiten der Drehachse des Wickelrahmens angeordnet sind, unter Verwendung einer Einrichtung wie beispielsweise den Nockenmechanismus, der in mechanischer Weise die Wickelrahmendrehkraft nutzt. Daher beseitigt das Ausführungsbeispiel eine Verzögerung beim Betrieb der Führungselementerelativ zu der Drehung des Wickelrahmens, die dann auftreten kann, wenn ein Armausfahrbetätigungsglied (siehe unter Bezugszeichen 19 in 4) verwendet wird. Folglich erzielt dieses Ausführungsbeispiel ein zuverlässiges Zusammenwirken zwischen dem Wickelrahmen und dem Führungselement.
Darüber hinaus beseitigt dieses Ausführungsbeispiel den Bedarf an einem Armausfahrbetätigungsglied 19, so dass die zugehörige Steuerung des Armausfahrbetätigungsgliedes 19 und des Wickelrahmendrehmotors 5 nicht erforderlich wird. Daher wird die Steuerung des Drahtwicklers einfacher.
Obwohl dieses Ausführungsbeispiel den Bedarf an einem Armausfahrbetätigungsglied 19 beseitigt, ist das Nockenein-/ausschaltbetätigungsglied 216, das in 16 gezeigt ist, dem Aufbau von diesem Ausführungsbeispiel hinzugefügt. Das Nockenein-/ausschaltbetätigungsglied 216 wirkt während eines Übergangs von einer Lage zu einer anderen Lage. Das Nockenein-/ausschaltbetätigungsglied 216 muss kein hohes Ansprechverhalten haben, wie dies bei dem Armausfahrbetätigungsglied 19 für ein Zusammenwirken mit der Drehung des Wickelrahmens während des Wickelprozesses für jede Lage erforderlich ist. Daher kann die Funktion des Nockenein-Ausfahrschaltbetätigungsgliedes 216 in ausreichender Weise durch einen kostengünstigen Zylinder oder dergleichen erreicht werden.
Darüber hinaus erstrecken sich bei diesem Ausführungsbeispiel die beiden Ringnocken koaxial an der sich drehenden Scheibe. Daher wird es möglich, die Endabschnitte der Scheibe, die sich zueinander entgegengesetzt um die Drehachse befinden, mit gleichen Druckkräften während des Betriebs der Nocken zu drücken. In dieser Weise wird verhindert, dass sich die drehende Scheibe neigt, so dass das Positionieren der drehenden Scheibe und der Führungselemente in zuverlässiger Weise verwirklicht werden kann und der Abrieb des Nockens und der benachbarten Elemente verringert wird.
Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, sollte verständlich sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele oder auf den offenbarten Aufbau beschränkt ist. Im Gegensatz dazu soll die vorliegende Erfindung verschiedene Abwandlungen und gleichartige Aufbauarten abdecken. Während verschiedene Elemente der offenbarten Erfindung in unterschiedlichen Kombinationen und Aufbauarten gezeigt sind, die lediglich eine Veranschaulichung darstellen, fallen außerdem andere Kombinationen und Aufbauarten, die mehr oder weniger ein einzelnes Element umfassen, ebenfalls in den Umfang der vorliegenden Erfindung.
Die Spule wird durch ein Wickeln des leitfähigen Drahtes um den Wickelrahmen 1 ausgebildet, der um die Drehachse des Wickelrahmens 1 gedreht wird. Die Führungselemente 7, 8 stehen mit dem um den Wickelrahmen 1 gewickelten leitfähigen Draht in Kontakt, um die Wickelposition des leitfähigen Drahtes zu definieren. Die Führungselemente 7, 8 sind durch den Verbindungsmechanismus 9 gestützt, der zu der Drehachse koaxial so vorgesehen ist, dass er sich mit dem Wickelrahmen 1 synchron dreht. Wenn das dritte Betätigungsglied 21 die Antriebsverbindung 13 in der Richtung der Drehachse bewegt, werden die Führungselemente 7, 8 in den Richtungen des Durchmessers des Wicklungsrahmens 1 bewegt. Wenn das erste Betätigungsglied 17 die Halteverbindung 11 in der Richtung der Drehachse bewegt, werden die Führungselemente 7, 8 in der Richtung der Drehachse zusammen mit der Halteverbindung 11 bewegt. Wenn das zweite Betätigungsglied 19 den Arm 8a ausfahren oder einfahren lässt, wird eines der Führungselemente 7, 8 unabhängig von dem anderen Führungselement 7, 8 bewegt. Das erste, zweite und dritte Betätigungsglied 17, 19, 21 muss sich nicht zusammen mit dem Wickelrahmen 1 drehen. Da die Betätigungsglieder nicht an einem Drehmechanismus montiert sein müssen, wird der Aufbau des Geräts einfacher und die Last an dem Wickelrahmendrehmotor kann verringert werden.

Claims

Spulenwickelmaschine zur Herstellung einer Spule aus leitfähigem Draht durch Wickeln des Drahtes um einen um eine Drehachse (3) drehenden Wickelrahmen (1) mit einer Führungseinrichtung (7, 8), die mit dem leitfähigen Draht in Kontakt steht und die eine Wickelposition des leitfähigen Drahtes definiert; einem Lagerungsmechanismus (9) für die Führungseinrichtung (7, 8) sowie einer Antriebseinrichtung (21) für ein Bewegen des Lagerungsmechanismus (9) ohne dass sie sich dabei um die Drehachse (3) zusammen mit dem Wickelrahmen (1) und/oder dem Lagerungsmechanismus (9) dreht, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerungsmechanismus (9) koaxial zu der Drehachse (3) so vorgesehen ist, dass er sich synchron mit dem Wickelrahmen (1) dreht, während die Antriebseinrichtung (21) ein Element des Lagerungsmechanismus (9) längs der Drehachse (3) bewegt, wobei der Lagerungsmechanismus (9) eine durch die Antriebseinrichtung (21) bewirkte Bewegung längs der Drehachse (3) in eine Bewegung der Führungseinrichtung (7, 8) in Radialrichtung des Wickelrahmens (1) transformiert.
Spulenwickelmaschine gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Lagermechanismus (9) folgendes aufweist: eine Halte-Anlenkung (11), welche die Führungseinrichtung (7, 8) gleitfähig in Radialrichtung des Wickelrahmens (1) stützt; eine Antriebs-Anlenkung (13), die relativ zu der Halte-Anlenkung (11) in der Richtung der Drehachse (3) bewegbar ist; und eine Transformier-Anlenkung (15), welche die Antriebs-Anlenkung (13) und die Führungseinrichtung (7, 8) verbindet und die die Bewegung der Antriebs-Anlenkung (13) in der Richtung der Drehachse (3) in die Bewegung der Führungseinrichtung (7, 8) an der Halte-Anlenkung (11) in Radialrichtung des Wickelrahmens (1) transformiert.
Spulenwickelmaschine gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halte-Anlenkung (11) einen ersten Zylinder (11a) hat, der koaxial zu der Drehachse (3) ist; die Antriebs-Anlenkung (13) einen zweiten Zylinder (13a) hat, der koaxial zu der Drehachse (3) ist; und die Antriebseinrichtung (21) den zweiten Zylinder (13a) relativ zu dem ersten Zylinder (11a) bewegt.
Spulenwickelmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er des Weiteren einen Antrieb (17) aufweist, der, ohne sich um die Drehachse (3) zusammen mit dem Wickelrahmen (1) und dem Lagerungsmechanismus (9) zu drehen, die Führungseinrichtung (7, 8) in der Richtung der Drehachse (3) bewegt, indem er den Lagerungsmechanismus (9) relativ zu dem Wickelrahmen (1) in der Richtung der Drehachse (3) bewegt.
Spulenwickelmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (7, 8) und der Lagerungsmechanismus (9) an jeder der im Wesentlichen entgegengesetzten Seite der Drehachse (3) vorgesehen sind; und die Antriebseinrichtung (21) so vorgesehen ist, dass sie die Lagerungsmechanismen (9) antreibt, die an jeder der entgegengesetzten Seiten der Drehachse (3) vorgesehen sind.
Spulenwickelmaschine gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung ein Paar Führungselemente (7, 8) aufweist, die durch die Halte-Anlenkung (11) an entgegengesetzten Seiten der Drehachse (3) gestützt sind; und die Maschine des Weiteren folgendes aufweist: einen Antrieb (19), der, ohne sich um die Drehachse (3) zusammen mit dem Wickelrahmen (1) und dem Lagerungsmechanismus (9) zu drehen, eines der Führungselemente (7, 8) relativ zu der Halte-Anlekung (11) in der Richtung der Drehachse (3) bewegt.
Spulenwickelmaschine gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (19) eine Kraft in der Richtung der Drehachse (3) an einem der Führungselemente (7, 8) aufbringt, während er gleitend mit einem der Führungselemente (7, 8) in Kontakt steht, die sich um die Drehachse (3) drehen.
Spulenwickelmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (7, 8) folgendes aufweist: ein erstes Führungselement (FL) und ein zweites Führungselement (FR), die mit entgegengesetzten Seiten des leitfähigen Drahtes, der in die Richtung der Drehachse (3) weist, an einer Stelle vor einem Windungsversatzabschnitt in Kontakt stehen, an der der leitfähige Draht, der um den Wickelrahmen (1) gewickelt wird, von einer Windung zu einer nächsten Windung versetzt wird, wobei die Stelle sich weiter vorn in der Richtung der Vorwärtsbewegung der Wicklung des leitfähigen Drahtes befindet; und ein drittes Führungselement (BL) und ein viertes Führungselement (BR), die mit den entgegengesetzten Seiten eines leitfähigen Drahtes, der in die Richtung der Drehachse (3) weist, an einer Stelle hinter dem Windungsversatzabschnitt in der Richtung der Vorwärtsbewegung der Wicklung des leitfähigen Drahtes in Kontakt stehen, wobei das erste Führungselement (FL), das zweite Führungselement (FR), das dritte Führungselement (BL) und das vierte Führungselement (BR) unabhängig voneinander angetrieben werden, um den Windungsversatzabschnitt mit einer vorbestimmten Form vorzusehen.
Spulenwickelmaschine gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie des Weiteren einen Windungsversatztreiber (85) aufweist, der einen Windungsversatz des leitfähigen Drahtes bewirkt, indem er die Richtung des Zuführens des leitfähigen Drahtes zu dem Wickelrahmen (1) verändert, wenn ein zu wickelnder Abschnitt des leitfähigen Drahtes als der Windungsversatzabschnitt zu dem Wickelrahmen (1) zugeführt wird, wobei die Führungseinrichtung (7, 8) verhindert, dass der leitfähige Draht an dem Wickelrahmen (1) in Bezug auf seine Position abweicht, wenn der Windungsversatztreiber (85) die Richtung des Zuführens des leitfähigen Drahtes verändert.
Spulenwickelmaschine gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass entweder ein erstes Paar, das aus dem ersten Führungselement (FL) und dem zweiten Führungselement (FR) besteht, oder ein zweites Paar, das aus dem dritten Führungselement (BL) und dem vierten Führungselement (BR) besteht, einen Abstand zwischen dem einen Paar erweitert, um den leitfähigen Draht in dem Abstand aufzunehmen, wenn der leitfähige Draht zu den Führungselementen zugeführt wird.
Spulenwickelmaschine gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass entweder das erste oder das zweite Paar der Führungselemente den leitfähigen Draht, der in die Richtung der Drehachse des Wickelrahmens (1) weist, von entgegengesetzten Enden der Spule klemmt, um so zu verhindern, dass der leitfähige Draht in Bezug auf seine Position abweicht, nachdem der leitfähige Draht in den Abstand zwischen dem einen Paar der Führungselemente geliefert worden ist.
Spulenwickelmaschine gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass nachdem die Spule durch ein Wickeln des leitfähigen Drahtes ausgebildet ist, zumindest eines der Führungselemente die Spule in der Richtung der Drehachse (3) bewegt, um die Spule aus dem Wickelrahmen (1) zu entfernen.
Spulenwickelmaschine gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Führungselemente aus der Gruppe des ersten Führungselementes (FL), des zweiten Führungselementes (FR), des dritten Führungselementes (BL) und des vierten Führungselementes (BR), die vor und hinter im Windungsversatzabschnitt in der Richtung der Vorwärtsbewegung der Wicklung des leitfähigen Drahtes angeordnet sind, unabhängig voneinander durch einen mechanischen Mechanismus angetrieben werden, der mit der Drehbewegung des Wickelrahmens (1) durch ein mechanisches Nutzen einer Drehkraft des Wickelrahmens (1) zusammenwirkt.
Spulenwickelmaschine gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Mechanismus einen Nocken (206, 208), der einen erforderlichen Betrieb der Führungselemente vorschreibt, und einen Nockenmitnehmer (210, 212) aufweist, der dem Nocken (206, 208) folgt.
Spulenwickelmaschine gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken (206, 208) ein Endflächennocken mit einer ringartigen Form ist, der an einem Drehelement (200) vorgesehen ist, das sich zusammen mit dem Wickelrahmen (1) dreht und die Drehachse (3) umgibt; der Nockenmitnehmer (210, 212) sich nicht zusammen mit dem Wickelrahmen (1) dreht; und ein Führungselement (8) der beiden Führungselemente (7, 8) mit dem Drehelement (200) verbunden ist.
Verfahren zum Wickeln einer Spule indem ein leitfähiger Draht um einen Wicklungsrahmen (1) gewickelt wird, während der Wicklungsrahmen (1) um eine Drehachse (3) gedreht wird, mit den folgenden Verfahrensschritten: In-Kontakt-Bringen des leitfähigen Drahtes mit einer Führungseinrichtung (7, 8), die eine Wicklungsposition des leitfähigen Drahtes definiert; Stützen der Führungseinrichtung (7, 8) mittels eines Lagerungsmechanismus (9) und Bewegen des Lagerungsmechanismus (9) mittels einer Antriebseinrichtung (21), die sich nicht um die Drehachse (3) zusammen mit entweder dem Wicklungsrahmen (1) oder dem Lagerungsmechanismus (9) dreht, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: Bewegen eines Elements des Lagerungsmechanismus (9) mittels der Antriebseinrichtung (21) längs der Drehachse (3); wobei der Lagerungsmechanismus (9) eine durch die Antriebseinrichtung (21) bewirkte Bewegung längs der Drehachse (3) in eine Bewegung des Führungsmechanismus (7, 8) in Radialrichtung des Wickelrahmens (1) umwandelt.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung folgendes aufweist: ein erstes Führungselement (FL) und ein zweites Führungselement (FR), die mit entgegengesetzten Seiten des leitfähigen Drahtes, der in die Richtung der Drehachse (3) weist, an einer Stelle vor einem Windungsversatzabschnitt in Kontakt stehen, an der der leitfähige Draht, der um den Wickelrahmen (1) gewickelt wird, von einer Windung zu einer nächsten Windung versetzt wird, wobei die Stelle sich weiter vorn in der Richtung der Vorwärtsbewegung der Wicklung des leitfähigen Drahtes befindet; und ein drittes Führungselement (BL) und ein viertes Führungselement (BR), die mit den entgegengesetzten Seiten eines leitfähigen Drahtes, der in die Richtung der Drehachse (3) weist, an einer Stelle hinter dem Windungsversatzabschnitt in der Richtung der Vorwärtsbewegung der Wicklung des leitfähigen Drahtes in Kontakt stehen, wobei das Verfahren des Weiteren folgendes aufweist: Antreiben des ersten Führungselements (FL), des zweiten Führungselements (FR), des dritten Führungselements (BL) und des vierten Führungselements (BR) unabhängig voneinander, um den Windungsversatzabschnitt mit einer vorbestimmten Form vorzusehen.
Verfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass es des Weiteren die folgenden Schritte aufweist: Anwenden eines Windungsversatzbetreibers (85), um einen Windungsversatz des leitfähigen Drahtes zu bewirken, indem eine Richtung des Zuführens des leitfähigen Drahtes zu dem Wicklungsrahmen (1) verändert wird, wenn ein Abschnitt des zu wickelnden leitfähigen Drahtes als der Windungsversatzabschnitt zu dem Wicklungsrahmen (1) geliefert wird, und Anwenden der Führungseinrichtung (7, 8), um zu verhindern, dass der leitfähige Draht an dem Wicklungsrahmen (1) in Bezug auf seine Position abweicht, wenn der Windungsversatztreiber (85) die Richtung des Zuführens des leitfähigen Drahtes verändert.
Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass es des Weiteren den folgenden Schritt aufweist: Anwenden von entweder einem ersten Paar, das aus dem ersten Führungselement (FL) und dem zweiten Führungselement (FR) besteht, oder einem zweiten Paar, das aus dem dritten Führungselement (BL) und dem vierten Führungselement (BR) besteht, um einen Abstand zwischen dem einen Paar zu erweitern, um den leitfähigen Draht in dem Abstand aufzunehmen, wenn der leitfähige Draht zu dem Führungselementen zugeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass entweder das erste oder das zweite Paar der Führungselemente den leitfähigen Draht, der in die Richtung der Drehachse des Wickelrahmens (1) weist, von entgegengesetzten Enden der Spule klemmt, um so zu verhindern, dass der leitfähige Draht in Bezug auf seine Position abweicht, nachdem der leitfähige Draht in den Abstand zwischen dem einen Paar der Führungselemente geliefert worden ist.
Verfahren gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass nachdem die Spule durch ein Wickeln des leitfähigen Drahtes ausgebildet ist, zumindest eines der Führungselemente die Spule in der Richtung der Drehachse (3) bewegt, um die Spule aus dem Wickelrahmen (1) zu entfernen.