DE3729289A1 - Vorrichtung zum wickeln von spulen fuer elektrische maschinen mit einer stelleinrichtung fuer die schablonenweite - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wickeln von Spulen für elektrische Maschinen, bestehend aus einer an einem Rahmen axial verschieblich gehaltenen, mehrteiligen Schablone, einer diese umkreisend gelagerten Wickeldüse und einer Stelleinrich­ tung zur Veränderung der Schablonenweite durch radiale Ver­ schiebung eines Teils der Schablone mittels eines linear beweg­ baren Schuborgans.

Derartige Vorrichtungen sind z.B. in der US-PS 36 72 027, den DE-OS 25 11 515 und 26 08 658 sowie der japanischen Gebrauchs­ musterveröffentlichung 60-34 760 beschrieben. Sie bieten ver­ schiedene Lösungsmöglichkeiten für das grundsätzliche Problem, trotz der die Schablone umkreisenden Bewegung der Wickeldüse mit einer Stelleinrichtung an einem Schablonenteil anzugrei­ fen, um dieses radial zu verstellen. Durch eine solche Änderung der Schablonenweite können innerhalb bestimmter Grenzen mit dem­ selben Wickelwerkzeug Spulen unterschiedlichen Durchmessers erzeugt werden, die dann z.B. in Statoren unterschiedlicher Pakethöhe eingezogen werden können. Verschieden große Spulen braucht man manchmal aber auch für einen einzigen Stator, z.B. dann, wenn bestimmte Spulen im montierten Zustand radial weiter außen und andere radial weiter innen sitzen sollen.

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

Auch bei den übrigen oben genannten, bekannten Wickelvorrich­ tungen ist die Stelleinrichtung immer noch verhältnismäßig kompliziert und aufwendig. Sie besteht aus einem außerhalb der Umlaufbahn der Wickeldüse angeordneten Drehantrieb, dessen Ab­ triebswelle im Stillstand der Wickeldüse durch einen Linear­ antrieb mit Bezug auf die Schablone radial vorschiebbar und mit einem an deren oberen Ende gelagerten Schraubgetriebe kuppelbar ist, durch welches die Drehbewegung in eine gerad­ linige Stellbewegung umgewandelt wird. Man braucht also zwei verschiedene Antriebe und außerdem an der Schablone ein Ge­ triebe. Letzteres kann im Einzelfall eine ungünstige Anord­ nung der Drahtabstreifer bedingen. Schließlich ist als wei­ terer Mangel festzustellen, daß der Linearantrieb den Dreh­ antrieb erst dann mit dem Schraubgetriebe kuppeln kann, wenn die Schablone nach dem Absenken zum Abstreifen aller am Ende eines Wickelvorgangs auf ihr sitzenden Drahtwindungen wieder in diejenige axiale Position angehoben worden ist, in welcher die Abtriebswelle der Stelleinrichtung mit dem Schraubgetriebe kuppelbar ist.

Sehr viel Platz und großen konstruktiven Aufwand bei jeder einzelnen einer Vielzahl von auswechselbaren Schablonen bean­ spruchen auch an diesen angebrachte Ausgleichsgetriebe, wenn zwei Schablonenteile gleichzeitig verschoben werden sollen, vgl. DE-OS 28 08 048.

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

Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stelleirnichtung insgesamt neben der Schablone, außerhalb der Bahn der Wickeldüse am Rahmen gelagert ist und das Schub­ organ im Stillstand der Wickeldüse an den radial verschieb­ lichen Teil der Schablone heranfahrbar und durch deren axiale Bewegung ein- und auskuppelbar ist.

Die Erfindung bietet zunächst den Vorteil, daß weder ein An­ trieb noch ein Getriebe an der Schablone oder dem Schablonen­ träger gelagert ist, so daß jedes auswechselbare Wickelwerk­ zeug einfacher und auch leichter ist als bei bekannten Wickel­ werkzeugen mit verstellbarer Schablone. Daraus ergibt sich der weitere Vorteil, daß die während des Betriebs notwen­ digen axialen Sprungbewegungen der Schablone schneller ausge­ führt werden können als bisher. Wegen der Einfachheit des Auf­ baus eignet sich die Erfindung besonders gut zur Nachrüstung von Wickelvorrichtungen, die bisher noch keine Schablonenver­ stellung hatten.

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

Die Umstellung der Schablonenweite läßt sich bei der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung dadurch beschleunigen, daß das Schub­ organ schon radial von außen nach innen in die zum Kuppeln mit dem verschieblichen Schablonenteil bestimmte Stellung vorfahren kann, während sich die Schablone noch in einer zum vorangehenden Wickel- und Abstreifvorgang gehörenden abgesenkten Stellung be­ findet. Das Kuppeln erfolgt während des anschließenden Anhebens der Schablone. Somit werden für das Heranfahren der Stellein­ richtung an die Schablone und das Einkuppeln keine zusätzli­ chen Zeiten benötigt, obgleich sich die Stelleinrichtung ins­ gesamt außerhalb der Bahn der Wickeldüse befindet.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Wickeln von Spulen für elektrische Ma­ schinen, bestehend aus einer an einem Rahmen (10) axial verschieblich gehaltenen, mehrteiligen Schablone (12, 26), einer diese umkreisend gelagerten Wickeldüse (20) und einer Stelleinrichtung (28) zur Veränderung der Schablonenweite durch radiale Verschiebung eines Teils (26) der Schablone (12) mittels eines linear bewegbaren Schuborgans (46, 52), dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung (28) insgesamt neben der Schablone (12) außerhalb der Bahn der Wickeldüse (20) am Rahmen (10) gelagert ist und das Schuborgan (46, 52) im Stillstand der Wickeldüse (20) an den radial verschieblichen Teil (26) der Schablone (12) heranfahrbar und durch deren axiale Be­ wegung ein- und auskuppelbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine den radial verschieb­ lichen Teil (26) der Schablone (12) relativ zu dem übrigen Teil der Schablone fixierende Klemm- oder Arretiereinrich­ tung (58) durch Eingriff des Schuborgans (46, 54) lösbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Klemm- oder Arretier­ einrichtung (58) aus wenigstens einem drehbar an dem radial verschieblichen Teil (26) der Schablone (12) gela­ gerten, durch Federkraft (68) in Sperrstellung vorbe­ lasteten Nocken (62, 64) besteht, welcher durch die axiale Kupplungsbewegung der Schablone (12) gegen das Schuborgan (46, 54) bewegbar und dadurch in Löserichtung drehbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kupplung (52, 56) zwischen dem Schuborgan (46, 52) und dem radial verschieblichen Teil (26) der Schablone (12) einerseits aus einem sich mit Bezug auf diese axial er­ streckenden Zapfen (52) und andererseits aus einer dazu passenden Bohrung (56) besteht.