DE3332479C2 - Maschine zum Einziehen vorgewickelter Spulen sowie Verfahren zum Betreiben der Maschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Einziehen vorgewickelter Spulen in die Nuten des Blechpaketes einer dynamoelektrischen Maschine. Die Erfindung ist durch die folgenden Merkmale gekennzeichnet: es werden Spulen über einige der Stäbe gelegt; es werden wenigstens einige der Stäbe und der Keilführungen verdreht; es werden weitere Stäbe über weitere Stäbe gelegt; das Blechpaket wird axial zu den Stäben derart ausgerichtet, daß deren eine Stirnfläche jeweils an den Keilführungen angreift, und daß freie Enden der Stäbe gerade in die Bohrung des Blechpaketes hineinragen; der Abstreifer sowie eine Mehrzahl von Stäben werden gemeinsam entlang der Bohrung des Blechpaketes bewegt, um seitliche Umlenkbereiche von Spulen in entsprechende Blechpaket-Schlitze und entlang diesen einzuziehen; und wenigstens einige Stäbe werden angehalten, während der Abstreifer weiterlaufen gelassen wird, um das Einziehen der Spulen zu Ende zu führen.

Description

(a) es ist ein langgestrecktes Grundgestell (13) vorgesehen;

(b) eine Stator-Tragschwinge (15) ist auf dem Grundgestel! (13) in dessen Längsrichtung verschiebbar;

(c) ein zylindrisches Werkzeuggehäuse (27) ist am Grundgestell befestigt und axial zur Stator-Tragschwinge (15) ausgerichtet;

(d) das Spuleneinziehwerkzeug (23) ragt in Richtung auf die Schwinge (15) hin aus dem Gehäuse (27) heraus;

(e) es sind druckmittel-beaufschlagbare Zylinder (33, 35) zur Axialverschiebung des Spulen-Einziehwerkzeuges (23) vorgesehen.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spulen-Einziehwerkzeug (23) um seine Längsachse verdrehbar ist.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einer Bedienungsperson betätigbarer Hebel an die Stato.-Tragschwinge (15) angekoppelt ist, um diese entlang dem Grundgestell (13) zwischen einer Stator-Aufnahmeposition und einer Position zu bewegen, in welcher das Spulen-Einziehwerkzeug (23) an einem zuvor aufgenommenen Stator angreift.

4. Verfahren zum Betreiben der Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die winkelrichtige Positionierung des Spulen-Einziehwerkzeuges (23) und das Ansetzen des Stators hieran manuell durch Bewegen der Stator-Tragschwinge (15) vorgenommen wird, und daß das Einziehen mittels der druckmittel-betätigbaren Zylinder (33,35) durch axiales Verschieben des Spulen-Einziehwerkzeuges (23) erfolgt.

Die Erfindung betrifft eine Maschine gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches bzw. ein Verfahren gemäß Anspruch 4. Maschine bzw. Verfahren dieser Art sind aus DE-OS 22 12981 und DE-OS 2062 153 bekanntgeworden.

Es wurden schon eine Reihe von Vorrichtungen vorgeschlagen, die wahlweise dem Einziehen von vorgewickelten Spulen wie auch isolierenden Keilen in Stator-Blechpakete dienen, siehe beispielsweise US-PS 24 536 und US-PS 34 02 462. Bei Vorrichtungen dieser Art werden vorgeformte Spulen beispielsweise auf Spulenmaschinen bekannter Art gewickelt, zum Zwekke des anschließenden Einlegens in ein Stator-Blechpaket auf geeignete Werkzeug-Stäbe oder -Finger aufgelegt Die Spulen für sämtliche Pole der herzustellenden dynamoelektrischen Maschine können entweder auf die Werkzeugstäbe aufgelegt und gleichzeitig eingezogen werden, oder es können einzelne Spulen in Position gebracht und nacheinander eingezogen werden, falls gewünscht. In ähnlicher Weise können Hilfs- oder Anfangsspulen in den magnetischen Kern entweder für einen Pol für sich allein oder gleichzeitig eingezogen werden. In manchen Fällen lassen sich die Haupt- und Anfangsspulen zusammen mit verschiedenen Isolierkeilen in die Stator-Blechpakete mit solchen Vorrichtungen einziehen. Diese Isolatoren dienen dazu, eine Spule von der anderen zu trennen oder die Spulen gegen die Statorbohrung zu isolieren.

Stator-Blechpakete, bei denen das Verhältnis zwischen Stapelhöhe zu Bohrungsdurchmesser groß ist, verursachen bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen besondere Probleme. Derartige Blechpaket braucht man z. B. im Falle von Unterwasser-Pumpenmotoren, wobei der Motor derart gestaltet ist, daß er mit einer Pumpe zusammenmontiert und beispielsweise

in einen Brunnen oder in ein Öl-Bohrloch zum Zwecke des Hochpumpens abgesenkt wird. Derartige Tauchpumpenmotoren haben häufig eine axiale Länge, die ein Mehrfaches des Blechpaket-Bohrungsdurchmessers erreicht, so daß die Spulen zum Bilden der Wicklungen sehr groß und schwierig zu handhaben sind. Dieses besondere Problem der Spulen hat es häufig erforderlich gemacht, daß Spulen lediglich für einen einzigen Pol während jedes Durchganges des Spuleneinziehwerkzeuges des obengenannten Typs eingezogen wird.

Ein Begleitproblem beim Zusammenbau relativ langer Statoren besteht darin, daß die Isolierkeile ebenfalls recht lang sind, und daß sich die Spuleneinziehvorrichtung nur schwierig mit ihnen laden läßt. Ein damit verwandtes Problem besteht darin, daß der Hub einer solchen Spuleneinziehvorrichtung relativ groß und schwierig zu verwirklichen ist.

In einem gewissen Zusammenhang mit den erwähnten Problemen steht die Tatsache, daß die Stapelhöhe oder Länge des Stator-Blechpaketes von einem Motortyp zu einem anderen wieder anders ist; die Benutzer von Spuleneinziehvorrichtungen, und zwar sowohl Hersteller von Originalausrüstungen als auch solche, die Motoren neu wickeln, bevorzugen Vorrichtungen, die sich leicht an Stator-Blechpakete unterschiedlicher Längen anpassen lassen.

Zum Stande der Technik bezüglich Stapelhöhenanpassung wird auf US-PS 41 56 964 sowie die weiteren dort behandelten Fundstellen verwiesen. Aber auch diese Techniken sind wiederum schwer zu verwirklichen bei Vorrichtungen zum Positionieren von Spulen in Blechpaketen, bei denen das Verhältnis zwischen Stapelhöhe und Bohrungsdurchmesser relativ groß ist; die bei solchen Vorrichtungen gegebenen, sehr erheblichen Werkzeuglängen sind nämlich hinderlich.

Aus der obenerwähnten DE-OS 22 12 981 isi die Einstellung an unterschiedliche Blechpakethöhen vorbekannt; aus der obengenannten DE-OS 20 62 153 ist es bekannt, zwei Gruppen von Nadeln a~xiäl verschiebbar zu gestalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine gemäß dem Gattungsbegriff derart zu gestalten, daß das Einziehen der Spulen auch bei langen Statoren möglich wird sowie ein Verfahren zum Betreiben einer

solchen Maschine zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches bzw. des Anspruches 4 gelöst.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt.

F i g. 1 zeigt eine Spuleneinziehmasdiine gemäß der Erfindung mit Windungen und mit einem Stator-Blechpaket in der Vorbereitungsposition zum Einziehen der Windungen.

F i g. 2 ist eine Draufsicht der Spuleneinziehvorrichtung von Fig. 1.

F i g. 3 ist eine Teilschnittansicht von Einzelteilen des Spuleneinziehwerkzeuges gemäß der Fig. 1 und 2, mit einem Stapelhöhen-Einstellwerkzeug, das hiermit ausgerichtet ist.

F i g. 4 zeigt die Kupplung des Betätigungszylinders.

F i g. 5 zeigt eine Variante von Abstreifer und Stäben gemäß Fig. 3.

Einander entsprechende Teile sind in den einzelnen Figuren mit entsprechenden Bezugszeichen versehen.

Zunächst soll vor allem auf die F i g. 1 und 2 eingegangen werden. Die dort dargestellte Spuleneinziehvorrichtung I! umfaßt ein langgestrecktes Grundgestell 13 und eine Stator-Tragschwinge 15, die entlang des Crundgcstells 13 in dessen Längsrichtung bewegbar ist, und zwar mittels eines Handgriffs 16, der von einer Bedienungsperson betätigt wird. Handgriff 16 ist am Grundgestell 13 schwenkbar befestigt und an der Schwinge 15 mittels eines Schwenkhebels 19 angekoppelt. Auf diese Weise kann die vorder Maschine stehende Bedienungsperson den Handgriff 16 mit der rechten Hand erfassen und im Gegenuhrzeigersinn verschwenken — in Fig. 1 gesehen —; gleichzeitig kann er den von Schwinge 15 getragenen Stator 21 erfassen und an Stator-Blechpaket 21 beim Bewegen von Schwinge 15 in Richtung auf das Einziehwerkzeug 23 kleinere Drehjusüerungen vornehmen, um somit das Stator-Blechpaket mit den fingerartigen Elementen oder Stäben 25 des Werk/.euges 23 sauber auszurichten, so daß sich diese Stäbe 25 etwas in das Stator-Blechpaket hineinerstrekken. Auf diese Weise reicht etwa eine halbe Umdrehung des Handgriffes 16 um dessen Schwenkachse 17 aus, um Stator und Werkzeug aufeinander auszurichten und den Stator nach dem Einziehen einer Spule in dieses Stator-Blechpakel vom Werkzeug zu trennen.

Das Spuleneinziehwerkzeug 23 ist von einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse 27 umschlossen und erstreckt sich etwas über dieses hinaus; das Gehäuse 27 ruht auf Konsolen 29 und 31 am Grundgestell 13. Wie man noch im einzelnen aus der Beschreibung zu F i g. 3 erkennen wird, ist das Spuleneinziehwerkzeug 23 innerhalb des Werkzeuggehäuses 27 drehbar gelagert, so daß es um die zylindrische Achse des Gehäuses 27 drehbar ist.

Mit dem zylindrischen Gehäuse 27 sind das Werkzeug 23, ein erster, von einem fließfähigen Medium betätigbarer Zylinder 33 sowie ein zweiter, ebenso betätigbarer Zylinder 35 axial ausgerichtet, ferner, falls vorhanden, die zylindrische Bohrung des Stator-Blechpaketes 21. Der erste Zylinder 33 ist in bezug auf das Grundgestell 13 ortsfest. Sofern er betätigt wird, bewegt er Werkzeug 23, genauer gesagt eine Mehrzahl von im wesentlichen parallel zueinander sich erstreckenden fingerartigen Stäben 25 des Werkzeuges sowie einen Spulenabstreifer und Isolierkeile zur Bohrung des Stator-Blechpaketcs 21 hin. Der zweite Zylinder 35 wird mit dem Werkzeug unter der Wirkung des Zylinders 33 bewegt. Nach Ausführen eines vorgesehenen Hubes des Zylinders 33 kann Zylinder 35 dahingehend betätigt werden, daß er eine zusätzliche feste Bewegung dem Abstreifer mitteilt, um den Einziehprozeß zu vollenden. Am Grundgestell 13 sind ein Paar Endschalter 37 ur.J 39 justierbar angebracht; diese erfassen die relativen axialen Lagen der verschiedenen Elemente des Werkzeuges 23 zum Kontrollieren von deren jeweiligen Bewegungen. Grenzschalter 37 setzt Zylinder 33 außer Betneb und beaufschlagt Zylinder 35. Ein Paar Regelventile 34 und 36 betätigen die Zylinder 33 und 35; ferner ist eine Schalttafel 38 vorgesehen. Ein Förderband 41 führt magnetische Kerne in den Bereich der Spuleneinziehvorrichtung 11 und fördert außerdem dynamoelektrische Statoren mit darin eingezogenen Wicklungen und Isolationen von der Spuleneinziehvorrichtung 11 hinweg.

Im folgenden soll auf die F i g. 1 und 3 eingegangen werden. Hieraus erkennt man, daß ein Stator-Blechpaket mit dem Werkzeug 23 axial ausgerichtet ist, wobei das stirnseitige Ende des Blechpaketes an den Enden 43 entsprechender Keilführungen 45 in Vorbereitung zum Wicklungseinziehverfahren anliegen. Zu diesem Zeitpunkt erstrecken sich die fingerartigen Stäbe 25 geringfügig in das Stator-Blechpaket hinein. Bei Betätigung des Zylinders 33 bewegen sich die koaxialen Paare von Antriebsstangen 47 und 49 gemeinsam in der Zeichnung gesehen nach links, um die fingerartigen Stäbe 25 auf die Länge des Stator-Blechpaketes herauszuschieben, während sich ein Abstreifer 51 zusammen mit jenen Stäben bewegt, um die vorgewickelten Spulen 53 in das genutete Blechpaket einzudrücken. Schlägt ein Kragen 53 an Endschalter 37 an, so erstrecken sich die Stäbe 25 aus dem gegenüberliegenden stirnseitigen Ende des Stator-Blechpaketes hinaus. Zylinder 33 wird nunmehr stillgesetzt, um die Bewegung der Schubstange 47 und damit auch dem Stabhalter 55 Einhalt zu gebieten. Siabhalter 55 liegt nunmehr an Schulter 48 der Schubstange 47 an und ist durch Schnappringe 50 gehalten. Stabhalter 55 dient zum Tragen der gesamten Anzahl von Stäben 25 oder von alternierenden Stäben (paarweise abwechselnd) sowie des Abstreifers 51, so wie in US-PS 36 89 976 beschrieben. Im Zustand des vollen Ausfahrens der Stäbe 25 mittels Zylinder 33 wird Zylinder 35 in beiden Fällen dahingehend betätigt, daß er fortfährt, die Schubstange 49 — in der Zeichnung gesehen — nach links zu verschieben, relativ zur Schubstange 47, wobei die Bewegung des Abstreifers 51 und des Schleppkeiles 57 so lange anhält, bis sich Abstreifer 51 über die gegenüberliegende Fläche des Stator-Blechpaketes hinaus erstreckt und bis die Enden wie das Ende 59 von Keil 57 geringfügig über die Stirnfläche des Stator-Blechpakeles hinausragen. Nach Vollendung des Durchlaufes von Abstreifer 51 durch das Stator-Blechpaket hindurch wird Zylinder 35 umgekehrt angetrieben, wie Zylinder 33, um Abstreifer 51 um seinen festen Hub in bezug auf Stabhalterung 55 zurückzuziehen und um die Stäbe 25 in die in Fig.3 dargestellte Position wieder zurückzubewegen. Hierauf wird Handgriff 16 im Uhrzeigersinne verschwenkt — in Fig. 1 gesehen —,wodurch der vervollständigte Stator nach links außer Eingriff mit Werkzeug 23 gelangt, um von Schwinge 15 abgenommen zu werden, worauf weitere Stator-Blechpakete in Angriff genommen werden können.

W!.: bereits oben erwähnt, macht das Einziehen von vorgewickehen Spulen in magnetische Blechpakete mit einem großen Verhältnis von Stapelhöhe zu Durchmesser zahlreiche Schwierigkeiten, die mit mehr konventionellen Statoren nicht verbunden sind. So kann beispiels-

weise ein Tauchpumpenmotor einen Stator-Außendurchmesser haben, der zehn bis fünfzehn Zentimeter beträgt, und der sich axial über siebzig Zentimeter oder mehr erstreckt. Fig. 3 veranschaulicht die Einzelheiten eines Merkmales der Erfindung, das das Einziehen relativ großer Spulen in relativ lange Stator-Blechpakete erlaubt. Das zylindrische Werkzeuggehäuse 27 umschließt Lager 61 und 63, mittels derer das gesamte Werkzeug eingeschlossen die Stäbe 25, die Keilführungen 45, die Keilschubstangen 57 um die Zylinderachse verdreht werden können, so daß eine Bedienungsperson die Isolierkeile mühelos in die den Statornuten entsprechenden Keilführungsnuten einziehen kann, die dem Aufnehmen der Wicklungen dienen, und sodann eine erste Wicklung zwischen dem richtigen Paar von Stäben 25 und Keüf Übungen 45 von oben her — in F i g. 2 gesehen — positionieren kann. Das Werkzeug 23 wird sodann in den Lagern 61 und 63, beispielsweise im Falle eines zweipoligen Stators, um 180° verschwenkt, so daß die Wicklung 53 zur unteren Position 53' gelangt. Damit ist es der Bedienungsperson möglich, wiederum von oben her, die zweite Wicklung zwischen den richtigen Stäben und Keilführungen zu positionieren. Das Spuleneinziehen verläuft sodann wie oben beschrieben.

Die Gewindespindeln 67 und 69 sind durch eine Keilantriebsplatte 65 hindurchgeführt. Man erkennt ferner aus Fig. 3 sechskantförmige Antriebsmuttern 71 und 73, die zwischen Abstreifer 51 und einer Halteplatte 75 mittels einer Bolzenschraube 77 gehalten sind. Bewegt sich Abstreifer 51, so bewegt sich die Keilantriebsplatte 65 gleichzeitig mit. Der gleichzeitige Umlauf der Gewindespindeln 67 und 69 ändert den Abstand zwischen dem Abstreifer 51 und der Keilantriebsplatte 65. Dieser Abstand steht in einem Zusammenhang zur Stator-Stapelhöhe; Abstreifer 51 muß nämlich voll und ganz durch den Statorkern hindurch, während die Enden 59 der Keilantriebsplatte 65 kurz vor dem Eingangsende der Statorkernbohrung anhalten müssen. Eine Änderung des Abstandes zwischen Abstreifer 51 und Keilantriebsplatte 65 entspricht somit einer Änderung der Statorkern-Stapelhöhe (Stapelhöhe des Stator-Blechpaketes). Diese Änderung wird durch gleichzeitiges Verdrehen der Gewindespindeln 67 und 69 mittels eines Stapelhöhen-Jüstierwerkzeuges 79 bewirkt, so wie in F i g. 3 dargesteut.

Das Justierwerkzeug 79 umfaßt ein Antriebsritzel 81, das von der Bedienungsperson betätigbar ist, beispielsweise mittels einer an Welle 83 befestigten Handkurbel oder durch Erfassen der Welle 83 mit dem Futter eines herkömmlichen Elektrobohrers mit umkehrbarem Drehsinn und verstellbarer Drehzahl. Das Antriebsritzel 81 kämmt mit einer Reihe von angetriebenen Ritzeln 84 und 85, die jeweils an entsprechende Antriebswellen 87 und 89 angekoppelt sind, wobei diese Wellen ihrerseits mit den Muttern 71 und 73 der Gewindespindeln 67 und 69 zusammenarbeiten. Auf diese Weise wird das Justierwerkzeug lediglich in die in Fig.3 dargestellte Position verschoben, wobei die jeweiligen Antriebswellen 87 und 89, die mit den Muttern 71 und 73 zusammenarbeiten sowie die Welle 83 verdreht werden, um Platte 65 relativ zu den Gewindespindeln 67 und 69 einer durch Schraubung hervorgerufenen Bewegung zu unterwerfen. Dabei bestimmt der Drehsinn 83, ob der Abstand zwischen Abstreifer 51 und den Enden 59 des Keiles vergrößert oder verkleinert wird, je nachdem, ob b5 es sich um längere oder kürzere Stator-Blechpakete handelt. Auch die Position des Endschalters 37 wird entsprechend eingestellt, so daß Kragen 53 an jenem Endschalter anschlägt, der Zylinder 33 zum richtigen Zeitpunkt anhält, wenn die fingerartigen Stäbe gerade durch das Stator-Blechpaket hindurchgelaufen sind. Der feste Hub von Zylinder 35 vervollständigt sodann den Einziehvorgang.

F i g. 4 zeigt Einzelheiten der Kupplung zwischen den beiden Zylindern 33 und 35. Wie man sieht, ist Zylinder 35 auf Piggy-back-Weise auf Schaft 47 gelagert, und zwar mittels einer Einspannvorrichtung 91, so daß sich Zylinder 35 zusammen mit Schaft 47 bewegt. Wird Zylinder 35 beaufschlagt, so bewegt sich der konzentrisch angeordnete innere Schaft 49 relativ zu Schaft 47. Wie zuvor erwähnt, verleiht diese feste Relativbewegung dem Abstreifer 51 eine feste Relativbewegung relativ zu einigen Stäben 25 oder sämtlichen Stäben 25. Bei der in Fig.3 veranschaulichten Anordnung bewegt sich Abstreifer 51 relativ zu sämtlichen Stäben 25. Wie jedoch in F i g. 5 dargestellt ist, können einige Stäbe am Abstreifer befestigt sein.

Wie in Fi g. 5 veranschaulicht, sind alternierende von einander benachbarten Paaren von Stäben am Abstreifer 51a befestigt, um sich mit diesem zu bewegen. Auf diese Weise ist Stab 25a am Abstreifer befestigt, während Stab 25 an der Stabhalterung 55a befestigt ist. Mit einer solchen Anordnung bewegen sich alle Stäbe während des Einzieh-Verfahrensschrittes miteinander. Es versteht sich jedoch, daß ein Bolzen 77a, der Abstreifer 51a mit Antriebsschaft 49a zusammenkoppelt, einen Spalt aufweist; bei beginnendem Zurückziehen des Werkzeuges wird Stab 23 zurückgezogen, wobei jedoch Stab 25a für eine kurze Zeitspanne fest stehenbleibt, bis der Bolzenkopf 77a am Abstreifer 51 α anschlägt, um Stab 25a aus dem Stator-Blechpaket herauszuziehen. Dieser Leerhub zwischen den Stäben 25 und 25a trägt dazu bei, sicherzustellen, daß die Wicklungen nicht zwischen einander benachbarten Stäben durcheinander geraten, sondern sie werden dann abgezogen, wenn das Werkzeug aus dem Stator-Blechpaket herausgezogen wird. Die Variante gemäß F i g. 5 arbeitet im übrigen in gleicher Weise wie oben dargestellt; sie arbeitet jedoch derart, daß sie die Spulen-Entwicklungsbereiche in der Nähe der benachbarten Stäbe löst, bevor diese Stäbe aus der Bohrung des Blechpaketes herausgezogen werden.

Die hier beschriebene, crfindungsgernäße Spuleneinziehvorrichtung erleichtert das Montieren relativ großer Spulen in relativ langen Stator-Blechpaketen. Die Erfindung erlaubt ferner das Umwandeln einer Spuleneinziehvorrichtung zur Anpassung an zahlreiche unterschiedliche Stator-Blechpaket-Längen. Damit wird die Aufgabe, die eingangs genannt wurde, voll erfüllt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Maschine zum Einziehen vorgewickelter Spulen in Nuten eines im Verhältnis zur Bohrung sehr langen Blechpaketes einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Tauchpumpenmotors, mit einem Spuleneinziehwerkzeug mit einer Anzahl von sich parallel erstreckenden Nadeln, zwischen denen die einzuziehenden Spulen eingelegt werden, einer Anzahl von den Nadeln benachbarten Nutkeilführungen, deren Enden an einer Stirnfläche des Blechpaketes anstoßen, und mit einem Abstreifer der entlang der Nadeln hin- und herbewegbar ist, um die Spulen zu erfassen und diese in das Blechpaket einzuziehen, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale: