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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Wickeleinrichtung für die Herstellung
der Statorwicklung einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen
im Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bekannte
Wickeleinrichtungen dieser Art für die
Herstellung von Einzahnwicklungen weisen einen Hubantrieb für die Translationsbewegung
des Wickelfingers mit Nadelkopf und außerdem für dessen Drehbetätigung als
zweiten Antrieb einen Drehantrieb auf. Der Drehantrieb ist zusammen
mit dem Hubantrieb auf einem Gestell montiert und kann bei der Translationsbewegung
mit dem Hubantrieb mitlaufen. Statt dessen kann die Drehbetätigung auch
dadurch erzeugt werden, dass der den Stator aufnehmende Werkstückträger den
Drehantrieb aufweist und dementsprechend gedreht wird. In beiden
Fällen ist
die Wickeleinrichtung aufwändig,
hat einen recht großen
Platzbedarf, ermöglicht
nur relativ kleine Arbeitsgeschwindigkeiten und hat vor allem auch
den Nachteil, dass man bei Umstellungen hinsichtlich des Hubes und/oder
der Taktbewegung in Drehrichtung sehr zeit- und kostenaufwändige Umrüstarbeiten
vornehmen muss und im übrigen
doch hinsichtlich der Hubbewegung und/oder Drehbewegung an gestaltungsbedingte
Grenzen stößt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wickeleinrichtung der
eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach, kompakt, kostengünstig und so
gestaltet ist, dass große
Arbeitsgeschwindigkeiten erreichbar sind und etwaige Umstellungen
hinsichtlich des Translationshubes und/oder des Drehweges in Drehrichtung
schnell und einfach, ohne an Grenzen zu stoßen, möglich sind.
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Die
Aufgabe ist bei einer Wickeleinrichtung der eingangs genannten Art
gemäß der Erfindung durch
die Merkmale im Anspruch 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Erfindungsmerkmale sowie Ausgestaltungen ergeben
sich aus den Unteransprüchen. Durch
diese erfindungsgemäße Gestaltung
lassen sich wesentlich größere Arbeitsgeschwindigkeiten erzielen.
Die Wickeleinrichtung kann somit erheblich effektiver arbeiten.
Dies liegt daran, dass lediglich geringe zu beschleunigende und
zu verzögernde
Massen in Form der drehantreibbaren Spindelmuttern und der axialen
Spindel vorliegen, wodurch erheblich größere Geschwindigkeiten erreichbar
sind. Von Vorteil ist ferner, dass die Wickeleinrichtung kompakt
ist, ein geringeres Gewicht hat und erheblich kostengünstiger
herstellbar ist, da z.B. hinsichtlich der Antriebe auf vorhandene
Antriebseinheiten etwa baukastenmäßig zurückgegriffen werden kann. Ein
weiterer Vorteil liegt darin, dass man hinsichtlich der Größe des Translationshubes
und des Drehweges bei der Drehbetätigung des Wickelfingers mit
Nadelkopf völlig
frei ist und in dieser Richtung frei gestalten kann. Die Antriebsmotoren
sind einer zentralen Steuerung durch eine Steuereinrichtung zugänglich,
wodurch die Voraussetzungen dafür
erfüllt
sind, durch Änderung
der Programmierung der Steuereinrichtung zentral und dabei schnell
und einfach Änderungen
hinsichtlich des Translationshubes und/oder des Drehwinkels bei
der Antriebsbetätigung
des Wickelfingers mit Nadelkopf vornehmen zu können. Die Wickeleinrichtung
ist somit schnell und einfach an unterschiedliche Arbeitsaufgaben
anpassbar.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung.
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Der
vollständige
Wortlaut der Ansprüche
ist vorstehend allein zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht
wiedergegeben, sondern statt dessen lediglich durch Hinweis auf
die Ansprüche
darauf Bezug genommen, wodurch jedoch alle diese Anspruchsmerkmale
als an dieser Stelle ausdrücklich und
erfindungswesentlich offenbart zu gelten haben. Dabei sind alle
in der vorstehenden und folgenden Beschreibung erwähnten Merkmale
sowie auch die allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale weitere
Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben
und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung gezeigten
Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die
Zeichnung zeigt einen schematischen Längsschnitt eines Teils einer
Wickeleinrichtung 10 für
die Herstellung der Statorwicklung einer elektrischen Maschine,
von der schematisch lediglich der Stator 11 dargestellt
ist. Die Wickeleinrichtung 10 ist insbesondere als Nadelwickler 12 gestaltet,
der einen Wickelfinger 13 und am Ende dieses mindestens einen
Nadelkopf 14 aufweist.
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Bei
der Bewicklung des Stators 11 mittels des Nadelwicklers 12 wird
durch Relativbewegung zwischen dem Stator 11 und dem Wickelfinger 13 mit Nadelkopf 14 dieser,
ausgehend von einer dargestellten Startposition von einer ersten
Stirnseite 15 des Stators 11 aus, translatorisch
vorgeschoben und durch den Stator 11 hindurch bis zu dessen
gegenüberliegender
zweiter Stirnseite 16 durchgeschoben, danach um zumindest
eine Nutteilung gedreht und translatorisch durch den Stator 11 hindurch
zurück
zu dessen erster Stirnseite 15 gezogen und danach um zumindest
eine Nutteilung gedreht und wieder translatorisch durch den Stator 11 hindurch
geschoben. Diese Antriebsbewegung des Wickelfingers 13 mit Nadelkopf 14 erfolgt
taktweise gesteuert. Sie ist zur Herstellung einer Einzahnwicklung
bekannt. Für
den Antrieb des Wickelfingers 13 mit Nadelkopf 14 in Translationsrichtung,
also vor und zurück,
ist bei bekannten Wickeleinrichtungen 10 ein Hubantrieb
vorgesehen, der auf den Wickelfinger 13 arbeitet. Zur Herstellung
der beschriebenen Drehbewegung kann ein zusätzlicher Drehantrieb, der mit
dem Hubantrieb mit bewegt wird, vorgesehen sein oder es wird für diese
Relativdrehung statt dessen der den Stator 11 aufnehmende
Werkstückträger mittels
eines eigenen Motors entsprechend schrittweise gedreht. Wickeleinrichtungen 10 dieser
Art sind aufwändig
und teuer. Aufgrund der großen
mitbewegten Massen sind nur relativ niedrige Geschwindigkeiten möglich, so
dass die für
die Bewicklung eines Stators 11 in dieser Weise benötigte Zeit
sehr groß ist.
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In
besonderer Gestaltung der dargestellten Wickeleinrichtung 10 weist
der Nadelwickler 12 eine mit dem Wickelfinger 13 fest
verbundene Spindel 17 auf, die zwei axial benachbarte Gewindeabschnitte 18 und 19 hat,
wobei der Gewindeverlauf dieser Gewindeabschnitte 18, 19 gegenläufig ist.
Der Gewindeabschnitt 18 hat z.B. Linksgewinde, während der Gewindeabschnitt 19 entsprechendes
Rechtsgewinde aufweist. Die Verhältnisse
können
auch vertauscht sein. Dem einen Gewindeabschnitt 18 ist eine
Spindelmutter 20 und dem anderen Gewindeabschnitt 19 eine
entsprechende Spindelmutter 21 zugeordnet, die mit entsprechendem
Innengewinde versehen ist und auf dem jeweiligen Gewindeabschnitt 18, 19 sitzt.
Jede Spindelmutter 20, 21 ist drehfest mit einer
zur Spindel 17 koaxialen Hülse 22 bzw. 23 verbunden
und mittels eines Lagers 24 bzw. 25 in Bezug auf
ein Gehäuse 26 drehbar
gelagert. Jeder Spindelmutter 20, 21 ist zu deren
Drehantrieb ein jeweiliger Antriebsmotor 27 bzw. 28 zugeordnet,
der insbesondere als Elektromotor ausgebildet ist. Die Hülse 22 bzw. 23 kann
Träger
des Rotors des Antriebsmotors 27 bzw. 28 sein
oder ist selbst als Rotor ausgebildet. Jede Spindelmutter 20, 21 ist
mittels des zugeordneten Antriebsmotors 27 bzw. 28 drehbar,
jedoch axial unverschiebbar angeordnet, so dass eine Drehbetätigung der
jeweiligen Spindelmutter 20 bzw. 21 zu einem Translationsantrieb und/oder
Drehantrieb des Wickelfingers 13 mit Nadelkopf 14 führt. Wenn
beide Antriebsmotoren 27 und 28 in gleicher Drehrichtung
und mit gleicher Drehzahl die jeweilige zugehörige Spindelmutter 20, 21 antreiben,
hat dies eine reine Drehbewegung des Wickelfingers 13 mit Nadelkopf 14 in
der einen oder anderen Richtung zur Folge, die von der jeweiligen
Drehrichtung beim Gleichlauf der Antriebsmotoren 27, 28 abhängt. Werden
die Spindelmuttern 20, 21 mittels der Antriebsmotoren 27 bzw. 28 mit
gleicher Drehzahl jedoch entgegengesetztem Drehsinn angetrieben,
so wird der Wickelfinger 13 mit Nadelkopf 14 translatorisch
in der einen oder anderen Richtung angetrieben, die vom Drehsinn
abhängt.
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Die
Wickeleinrichtung 10 ist mit einer nicht weiter dargestellten
Steuereinrichtung ausgestattet, mittels der die Antriebsmotoren 27, 28 hinsichtlich
ihrer Drehzahl, Drehrichtung und/oder ihres Antriebsmoments gesteuert
sind. Mittels der Steuereinrichtung können bei der Herstellung der
Wicklung die Windungen gezählt
und ausgewertet werden.
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In
vorteilhafter Weise ist die Spindel 17 als Kugelrollspindel
ausgebildet, die leichtgängig
und reibungsarm arbeitet. Die Spindel 17 kann als Hohlwelle
ausgebildet sein, wobei die Spindel 17 und der Wickelfinger 13 eine
zentrale, bis zum Nadelkopf 14 führende Bohrung 29 enthalten,
die der Durchführung
des Wickeldrahtes 30 dient. Der zum Bewickeln des Stators 11 entsprechend
geführte
Wickeldraht 30 wird somit durch die hohle Spindel 17 und
den hohlen Wickelfinger 13 hindurch gezogen. Der Wickeldraht 30 besteht
z.B. aus Kupferlackdraht. Die Gestaltung des Nadelkopfes 14 ist
für sich
bekannt und braucht daher nicht näher erläutert zu werden.
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Die
Wickeleinrichtung 10 ist einfach, kompakt, leicht und kostengünstig. Sie
erlaubt große
Wickelgeschwindigkeiten bis hin zu beispielsweise etwa 600 U/min
und ermöglicht
die Herstellung einer Statorwicklung in erheblich kürzerer Zeit
als dies bei bekannten Wickeleinrichtungen möglich ist. Der für den Translationsantrieb
und für
den Drehantrieb des Wickelfingers 13 mit Nadelkopf 14 vorgesehene,
jeweils auf die Spindel 17 arbeitende Antrieb mit den Spindelmuttern 20, 21 und
zugeordneten Antriebsmotoren 27 bzw. 28 ist einfach,
kostengünstig
und in hohem Maße
effektiv. Es sind jeweils nur geringe Massen zu beschleunigen und
zu verzögern,
weswegen große
Arbeitsgeschwindigkeiten erreichbar sind. Von Vorteil ist ferner,
dass sowohl die Hublänge
für die Translationsbewegung
als auch der jeweilige Drehwinkel bei dem Drehantrieb des Wickelfingers 13 mit Nadelkopf 14 frei
vom dazu vorhandenen Antrieb sind und daher frei gestaltet und gewählt werden
können.
Es ist lediglich die Steuereinrichtung mit den entsprechenden Vorgaben
zu versehen. Somit ist allein durch entsprechende Programmierung
der Steuereinrichtung jede Bewegung in Translationsrichtung, also
in Richtung der Spindel 17 und des Wickelfingers 13,
als auch in Umfangrichtung dieser möglich. Gleiches gilt auch für die Wahl
der jeweiligen Geschwindigkeit. Die Wickeleinrichtung 10 ist
somit vielfältig
anpassbar und einsetzbar.
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Bei
einem nicht gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel ist der Wickelfinger 13 am
Ende mit einem zweiten Nadelkopf versehen, der z.B. in Bezug auf
den gezeigten Nadelkopf 14 diametral gegenüberliegend
angeordnet ist. Hierbei ist zweckmäßigerweise der Wirkungsabstand
der beiden Nadelköpfe 14 voneinander
so einstellbar, dass z.B. beim Vorschieben und Durchschieben durch
den Stator 11 der Wickeldraht 30 gleichzeitig
in zwei einander gegenüberliegende
Nuten des Stators 11 eingebracht wird. Bei einem anderen,
nicht gezeigten Ausführungsbeispiel
können
am Ende des Wickelfingers 13 auch noch weitere Nadelköpfe platziert
sein.