DE3751237T2

DE3751237T2 - Konisches Aufwickeln von Draht auf eine Spule mit einem zylindrischen Kern und zwei senkrecht darauf montierte Flanschen.

Info

Publication number: DE3751237T2
Application number: DE3751237T
Authority: DE
Inventors: Freddy Anseel; Pierre Cosaert
Original assignee: Bekaert NV SA
Current assignee: Bekaert NV SA
Priority date: 1986-04-09
Filing date: 1987-03-17
Publication date: 1995-08-24
Anticipated expiration: 2007-03-18
Also published as: DE3781925D1; AU579568B2; ZA872151B; DE3751237D1; JP2562448B2; GR3006574T3; DE3781925T2; DE241964T1; EP0437299A3; JPS62269863A; ES2035030T3; EP0437299A2; EP0241964B1; BR8701647A; EP0241964A1; ATE81100T1; TR24443A; DE8717974U1; EP0437299B1; NL8600896A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufspulen von Draht auf eine Spule mit einem Kern und zwei orthogonal zur Kernachse angebrachten geraden Flanschen, bei dem der Draht in Schichten gewickelt wird und jede Schicht eine Anzahl benachbarter Windungen umf aßt und bei dem nach dem Ende jeder Schicht die Richtung der Schichtbildung umgekehrt wird und der Aufspulvorgang andauert, bis die gewünschte Drahtmenge auf die Spule aufgewickelt ist.
Ein derartiges Verfahren ist wohlbekannt.
Das bekannte Verfahren verwendet eine Spule mit einem zylindrischen Kern und orthogonal an dem Kern angebrachten geraden Flanschen, wobei der Draht um den Kern herum aufgespult wird und nach dem Ende einer Schicht benachbarter Windungen das Aufspulen zur Bildung der nächsten Schicht in umgekehrter Richtung fortgesetzt wird, wobei diese Vorgehensweise wiederholt wird, bis die erforderliche Drahtmenge auf die Spule aufgespult worden ist. Der Draht wird vor dem Aufspulen üblicherweise zu einem gewissen Maß gebogen, was das Aufspulverfahren erleichtert.
Ein derartiges Verfahren hat den Nachteil, daß es eine Spulenwicklung hervorbringt, bei der die Windungen jeder Schicht einander stützen, bei der jedoch trotzdem die Gefahr besteht, daß bei vertikaler Positionierung des Kerns die Windungen beginnend mit der obersten Schicht übereinanderrutschen und am Kern herabgleiten können, was zu einer Verhedderung des Drahts führt, manchmal in einem solchen Maß, daß die Spule und der Draht darauf praktisch unbrauchbar sind.
Das Biegen des Drahts vor dem Aufspulvorgang führt zusammen mit der oftmals während des Abwickelns auftretenden Verdrehdeformation häufig zu Problemen oder gar zum Drahtbruch während des Abwicklungsvorgangs.
Auch aus dem USA-Patent Nr. 3.218.004 sowie der GB-A-852 677 und der US-A-4 253 298 ist ein Verfahren zum konischen Aufspulen von Draht auf eine Spule mit einem zylindrischen Kern und mit zwei orthogonal am zylindrischen Kern angebrachten geraden Flanschen bekannt; die FR-E-50 994 beschreibt ein Verfahren zum konischen Aufwickeln auf einen zylindrischen Kern ohne Flansche.
Das USA-Patent 3.218.004 lehrt ein Verfahren zum Bilden einer verjüngten oder konischen Wicklung auf dem zylindrischen Kern zwischen den zwei geraden Flanschen der Spule. In diesem USA-Patent 3.218.004 werden alle aufeinanderfolgenden Windungen einer Schicht über den gesamten Zwischenraum zwischen den zwei geraden Flanschen verteilt. Der Draht wird nach diesem USA-Patent 3.218.004 konisch auf die Spule mit zylindrischem Kern aufgespult, da der Draht in aufeinanderfolgenden Schichten zwischen den zwei geraden Flanschen aufgewickelt wird und jede Schicht eine gleiche Anzahl aufeinanderfolgender Windungen umfaßt, wobei die Wicklungsgeschwindigkeit vom bodenseitigen oder unteren Flansch zum kopfseitigen oder oberen Flansch allmählich erhöht wird. Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist, daß sich der Abstand zwischen jedem Paar aufeinanderfolgender Windungen einer Schicht ändert, so daß viele Windungen einer solchen Schicht einander nicht stützen, insbesondere am oberen Ende der Spule. Ein weiterer Nachteil ist, daß die aufeinanderfolgenden Schichten einander nicht stützen, so daß eine große Gefahr besteht, daß die Windungen einer Schicht bei vertikal positioniertem Kern am Kern herabgleiten, was dazu fürht, daß sich der Draht verheddert.
Bei dem Verfahren der FR-E-50 994 wird die Windungsanzahl während eines Teils des Aufwicklungsvorgangs allmählich erhöht.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren anzugeben, bei dem die vorgenannten Nachteile beseitigt sind, oder das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zum Bilden einer Wicklung auf einer Spule anzugeben, bei dem die aufeinanderfolgenden Windingen oder Wicklungsumgänge einander in solcher Weise stützen, daß ihr Übereinanderrutschen und Herabgleiten am Kerm im wesentlichen verhindert ist.
Dieses Ziel wird durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Draht konisch auf eine Spule mit einem Kern aufgespult wird, indem mit einer ersten Schicht mit einer Minimalzahl von Windungen begonnen wird, woraufhin der Aufspulvorgang unter allmählicher Erhöhung der Anzahl der Windungen oder Wicklungsumgänge pro Schicht zumindest während eines Teils des Aufspulvorgangs fortschreitet.
Erfindungsgemäß kann das Aufspulen auf einen Kern mit zwei geraden Flanschen am unteren Flansch mit einer Minimalzahl von Windungen beginnen, wobei diese Minimalzahl beispielsweise eine Windung oder ein Wicklungsumgang sein kann. Nach der Bildung der ersten Schicht mit einer Minimalzahl von Windungen kann gewünschtenfalls das Aufspulen eine kurze Zeitlang in der gleichen Richtung bei erhöhter Steigung fortgesetzt werden, woraufhin die Richtung der Schichtbildung umgekehrt wird, um eine zweite Schicht von Windungen zu bilden. Die zweite Schicht kann gebildet werden, bis die letzte Windung den unteren Flansch berührt. Die Richtung der Schichtbildung wird dann wieder umgekehrt, um eine dritte Schicht von Windungen zu bilden. Auf diese Weise wird Draht auf einen Kern zu einer konischen Wicklung gewickelt, wobei die benachbarten Windungen einander in solcher Weise stützen, daß ihr Übereinanderrutschen und Herabgleiten am Kern im wesentlichen verhindert ist.
Es ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß die übliche Praxis des Biegens des Drahts vor dem Aufspulvorgang nicht mehr notwendig ist, wodurch die durch das Vorbiegen bei der Ingebrauchnahme des Drahts verursachten Probleme vermieden werden.
Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren in solcher Weise durchgeführt werden, daß die Anzahl der Windungen pro Schicht konstant bleibt, sobald ein vorbestimmtes Drahtvolumen über die gesamte Länge des Kerns zur Bildung des ersten konischen Teilabschnitts der Wicklung aufgespult worden ist. Dies ist der Tatsache zu verdanken, daß nach der Bildung einer Anzahl von Schichten, bei denen die Zahl der Windungen oder Wicklungsumgänge in jeder aufeinanderfolgenden Schicht zunimmt, der Punkt erreicht wird, an dem die erste und die letzte Windung einer Schicht an dem unteren oder bodenseitigen Flansch bzw. dem oberen oder kopfseitigen Flansch anliegen. Von diesem Punkt an wird die Anzahl der Windungen pro Schicht konstant gehalten, wobei die Richtung der Schichtbildung bei Erreichen des unteren Flansches oder des oberen Flansches, wie es der Fall gerade ist, umgekehrt wird. Das Volumen des ersten konischen Teilabschnitts kann im voraus bestimmt werden, wobei die Anzahl der Windungen in der ersten Schicht, die Zunahme der Steigungshöhe der nach der ersten, dritten, fünften etc. Schicht gebildeten Schicht sowie der Durchmesser des Drahts von großer Bedeutung sind; das Volumen des ersten konischen Teilabschnitts kann auf experimenteller Basis kontrolliert werden.
Bei dem vorbeschriebenen Verfahren ist in vorteilhafter Weise eine Spule mit orthogonal zur Kernachse angebrachten geraden Flanschen zur Anwendung gekommen, wobei der Außendurchmesser des wirksamen Teils des unteren Flansches größer sein kann als der Außendurchmesser des wirksamen Teils des oberen Flansches und wobei die Differenz zwischen den beiden Durchmessern gleich wenigstens dem zweifachen der größten Dicke des ersten konischen Teilabschnitts sein kann.
Die Flansche können selbstverständlich verschiedene Außendurchmesser haben, wobei sowohl der obere als auch der untere Flansch geringfügig über den Wicklung stützenden Teil des Flansches hinausragen.
Die größte Dicke des ersten konischen Teilabschnitts kann gleich der Länge der Basis des Dreiecksquerschnitts des ersten konsichen Teilabschnitts sein, wobei die Hypotenuse dieses Dreiecksquerschnitts an der Schnittstelle des zylindrischen Kerns und des oberen Flansches beginnt und am bodenseitigen Flansch endet. Auf diese Hypotenuse können weitere Drahtschichten in solcher Weise gewickelt werden, daß jede gewickelte Schicht eine gleiche Anzahl von Windungen aufweist. Um sicherzustellen, daß alle Windungen hinreichend abgestützt sind, ist es wichtig, daß der Außendurchmesser des unteren Flansches den des oberen Flansches um einen Betrag übersteigen sollte, der gleich wenigstens dem zweifachen der Dicke des Dickenteils des ersten konischen Teilabschnitts ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist eine Spule mit einer Drahtwicklung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Draht konisch auf die Spule aufgespult ist, wobei das Aufspulen nach dem Verfahren durchgeführt ist, wie es in der vorliegenden Erfindung beschrieben ist.
Gewünschtenfalls kann der Spulenkern ein Pappkarton-Zylinder sein, an dem abnehmbare Flansche angebracht sind.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung veranschaulicht, bei der die einzige Figur 1 einen Querschnitt einer aus einem zylindrischen Kern und zwei orthogonal an diesem Kern angebrachten geraden Flanschen bestehenden Spule mit erfindungsgemäß konisch auf diese Spule aufgespultem Draht zeigt.
In Figur 1 weist die Spule 1 einen zylindrischen Kern 2, einen unteren Flansch 4 sowie einen oberen Flansch 5 auf. Sowohl der untere als auch der obere Flansch sind gerade und orthogonal am Zylinderkern 2 angebracht. Eine derartige Spule ist aus dem USA-Patent Nr. 3.218.004 bekannt. Beim erfindungsgemäßen konischen Aufspulen kann das Aufspulen am geraden unteren Flansch beginnen oder starten, und es wird danach, oder gewünschtenfalls nach einer kurzen Fortsetzung des Aufspulvorgangs bei erhöhter Steigung oder nicht, eine erste Schicht mit einer Minimalzahl von Windungen, beispielsweise einer Windung, in der Aufwärtsrichtung gebildet; die Richtung der Schichtbildung wird umgekehrt, so daß dann eine Schicht in Richtung des unteren Flansches gebildet wird. Wenn diese Schicht den unteren Flansch erreicht, wird die Richtung der Schichtbildung wieder umgekehrt, und das Aufspulen geht zur Bildung einer dritten Schicht weiter, bis der letzte Wicklungsumgang oder die letzte Windung der dritten Schicht direkt auf den Zylinderkern gewickelt ist; danach, oder gewünschtenfalls nach einer kurzen Fortsetzung des Aufspulens bei erhöhter Steigung, wird die Richtung der Schichtbildung wiederum umgekehrt, etc. Das Aufspulen wird in dieser Weise fortgesetzt, bis ein erster konischer Teilabschnitt 3 gebildet worden ist, dessen äußere Begrenzung durch diejenige Schicht von Windungen gebildet ist, die sich von der Schnittstelle zwischen dem zylindrischen Kern und dem geraden oberen Flansch bis zu dem Punkt erstreckt, an dem die letzte Windung am anderen Ende der gleichen Schicht den unteren Flansch trifft. Die größte Dicke 6 des ersten konischen Teilabschnitts ist bei der Bestimmung der Abmessung des unteren Flansches 4 relativ zur Abmessung des oberen Flansches 5 von Bedeutung. Der Außendurchmesser der zwei Flansche unterscheidet sich um einen Betrag, der gleich zumindest der doppelten Abmessung dieses Teils 6 des ersten konischen Teilabschnitts ist. Nach Bildung des ersten konischen Teilabschnitts geht das Aufspulen weiter, wobei die Anzahl der Windungen pro Schicht konstant bleibt und der Anzahl von Windungen in der äußeren Schicht des oben beschriebenen ersten konischen Teilabschnitts gleich ist. Die ganze, nach diesem Verfahren aufgespulte Spule bietet eine exzellente Stabilität der Drahtwicklung; das Ende des Drahts an der letzten Windung kann in einfacher Weise befestigt werden, so daß die Spule und die Wicklung ohne Schwierigkeiten gehandhabt werden können. Auch das Abwickeln von Draht von einer derartigen Spule wirft keine Probleme auf.

Claims

1. Verfahren zum Aufspulen von Draht auf eine Spule mit einem Kern und zwei orthogonal zur Kernachse angebrachten geraden Flanschen, bei dem der Draht in Schichten gewickelt wird und jede Schicht eine Anzahl benachbarter Windungen umfaßt und bei dem nach dem Ende jeder Schicht die Richtung der Schichtbildung umgekehrt wird und der Aufspulvorgang andauert, bis die gewünschte Drahtmenge auf die Spule aufgewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht konisch auf die Spule (1) mit einem Kern (2) aufgespult wird, indem mit einer ersten Schicht mit einer Minimalzahl von Windungen begonnen wird, woraufhin der Aufspulvorgang unter allmählicher Erhöhung der Anzahl der Windungen pro Schicht zumindest während eines Teils des Aufspulvorgangs fortschreitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ende eines ersten konischen Teilabschnitts (3) eines vorbestimmten Volumens die Anzahl der Windungen pro Schicht konstant gehalten wird, wobei sich der Teilabschnitt über die gesamte Fläche des Kerns (2) erstreckt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spule verwendet wird, bei der der Außendurchmesser des wirksamen Teils des unteren Flansches (4) größer als der Außendurchmesser des wirksamen Teils des oberen Flansches (5) ist, wobei die Differenz zwischen den beiden Außendurchmessern wenigstens zweimal die größte Dicke (6) des ersten konischen Teilabschnitts (3) beträgt.

4. Spule mit darauf aufgespultem Draht, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht nach den in einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 beschriebenen Verfahren konisch auf die Spule (1) aufgespult ist.