EP2953149B1 - Vorrichtung und Verfahren zum magazinlosen Bewickeln von Ringkernen - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum magazinlosen Bewickeln von Ringkernen Download PDF

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EP2953149B1
EP2953149B1 EP14171601.9A EP14171601A EP2953149B1 EP 2953149 B1 EP2953149 B1 EP 2953149B1 EP 14171601 A EP14171601 A EP 14171601A EP 2953149 B1 EP2953149 B1 EP 2953149B1
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EP
European Patent Office
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wire
transport roller
loop
toroidal core
tensioner
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Alois Hofer
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Ruff GmbH
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/06—Coil winding
    • H01F41/08—Winding conductors onto closed formers or cores, e.g. threading conductors through toroidal cores
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F41/06—Coil winding
    • H01F41/094—Tensioning or braking devices

Definitions

  • the invention relates to a toroidal winding device with a toroidal core holder and a magazine-free wire guide and a corresponding method for this purpose.
  • a toroidal coil winding device with a toroidal core holder and guided through the toroidal core annular magazine with serving for wire guide and Drahtmagazin ist elements is for example from DE 101 53 896 A1 known.
  • the disadvantage of this known device is that the annular magazine for magazine storage and winding must be performed by the toroidal core and thus ring cores with a small diameter or tubular cores, through which the magazine can not be performed because of the spatial requirements of the magazine, not be wound can.
  • the present invention is therefore an object of the invention to provide a winding device and a corresponding winding method, which allow a direct winding of toroidal cores with a very small inner ring diameter and tube cores.
  • the device should be simple and robust and inexpensive to produce.
  • the invention provides a device for magazineless winding of toroidal cores with a toroidal support and arranged in a wire guide plane for wire guide and Drahtmagazin ist serving elements, the one to be wound toroidal core driving ring core and serving for wire guide and Drahtmagazin ist elements preferably perpendicular aligned with each other.
  • the wire guide and wire storage elements further comprise a first transport roller and a second transport roller arranged relative to the toroidal support such that a wire to be magazined and wound in the wire guide plane on the transport rollers is passable through the toroidal core between the first and second transport rollers; a wire ejector disposed adjacent to the second transport roller and a wire tensioner.
  • the wire ejector is set up in operation to move a loop of the wire to be wound after passing through the ring core from the wire guide plane laterally adjacent to the second transport roller. This ensures that the wire loop drops from the second transport roller or is passed past this and runs in the sequence in the wire tensioner.
  • the wire tensioner is set up to tighten the wire loop first and then release it for further winding.
  • a method for magazineless winding of toroidal cores with a wire by means of a winding device comprises the following steps: guiding a preferably consisting of a one-piece wire rotating wire belt on the first transport roller through the ring core in the substantially perpendicular to the wire rotating ring core, continue on the second transport roller and again to the first transport roller in the wire guide plane, forming a loop of the wire from the wire band next to the first transport roller, passing through the toroidal core and displacing the wire loop from the wire guide plane next to the second transport roller through the wire ejector, tightening the wire loop in the wire tensioner and releasing the wire loop through the wire tensioner.
  • the storage of the winding wire is thus carried out according to the invention without conventional magazine by the wire is maga conclude directly on the transport rollers. This can be dispensed with a closed magazine for guiding and storing the winding wire. Since thus only the wire to be wound and no magazine o.ä. must be guided through the toroidal core and ring cores with a small inner diameter or tubular cores can be wound.
  • the inventive method thus allows an automatic winding of ring cores with a small inner diameter or pipe cores or other core geometries that can not be wound with conventional winding devices with magazine.
  • the elements used for wire guidance and wire magazineing furthermore have at least one auxiliary roller.
  • At least one of the transport or auxiliary rollers is designed as a drive or pull roller.
  • the drive or traction roller drives the wire on the wire as a so-called wire belt, so that it rotates over the first transor roller through the wrestlers and further on the second transport roller.
  • the drive further ensures the tightening of the wire in the wire tensioner, by also rotating the wire loop and with each rotation of the wire tightened and then released again.
  • Further auxiliary rollers lead the wire on the way from the second to the first transport roller in a preferred manner on a semicircular path, so that a sufficiently large amount of wire can be magazineed on and a particularly good loop formation is made possible.
  • the transport or auxiliary roles are set up so that during operation when Magazining the wire forms a closed wire belt, which can be passed through the toroidal core.
  • Closed wire belt means that when a wire to be wound wire is preferably wound in several juxtaposed wire turns on the rollers.
  • the wire belt is, according to one aspect of a supply of wire, magazined onto the rollers of the device by, for example, winding a wire of predetermined length onto the rollers.
  • one end of the wire which is stored in the form of a wire belt and guided through the toroidal core, is then fixed at the beginning of the actual winding onto the toroidal core so that the wire can be wound around the toroidal core.
  • the wire tensioner includes a gap forming biased wedge.
  • the wire tensioner is set up and arranged so that in operation, the wire loop runs after passing through the toroidal core in the gap and It is initially performed in the gap and in the wire direction passes through the gap.
  • the wedge-shaped gap is so small in the prestressed state at its narrowest point that slippage of the wire loop in the radial direction is initially prevented by being smaller than the wire diameter in this state, the gap at the narrowest point.
  • the wire loop continues to run in the wire direction through the gap and is tightened. In this case, the wire loop continues to contract around the ring core, so that a further turn is created.
  • the radial tensile force of the wire in the direction of the wedge tip of the gap becomes increasingly greater.
  • the wire loop falls or slips at sufficiently high tensile force in the radial direction through the gap bottom and thus leaves the wire tensioner or is released from this.
  • the wire loop is pulled further by the continuous Anrieb the rotating wire belt.
  • the wire ejector is configured as a rotating means and arranged such that, in use, the at least one rotating means engages a wire loop from the wire band, driving the wire crazy and thereby safely and simply ejecting the wire loop.
  • the wire loop falls when ejected from the second transport roller. In addition, re-threading on the second transport wheel is prevented.
  • the wire loop then continues to run in the wire tensioner.
  • the rotating means according to one embodiment is a wheel with at least one driver or a star or gear or a rotating toothed belt or a rotating chain with at least one outer running cam or hook.
  • the wire ejector is advantageously synchronized with the device so that one of the preferably several rotating drivers, teeth, cams or hooks detects each one of the wire belt revolutions - and the next on the wire belt starting from the wire loop - and so crazy that this wire loop falls from the second transport roller.
  • the device further comprises at least one wire guide means, which is set up in such a way that, during operation, it passes the wire released by the wire tensioner past the upper transport roller, so that the wire loop forms again and the wire does not thread back onto the first transport wheel.
  • the device further comprises at least one wire guide plate parallel to the wire guide plane, which at least partially covers the upper transport roller and thus reliably prevents the wire loop threading back onto the first transport wheel and thus reliably forming the wire loop again.
  • the toroidal winding apparatus 100 has a toroidal support (not shown) in which the toroidal core 110 to be wound is held and rotated during winding.
  • the toroidal support is formed according to an embodiment by three pinch rollers, which are each arranged at a distance of 120 ° to each other around the ring core and press from the outside against the toroidal core and thus keep it in the desired position. At least one of the pinch rollers simultaneously drives the toroidal core and thus puts it in the desired rotation to apply the turns of the winding at the desired distance on the toroidal core.
  • the device has arranged in the wire guide plane serving for wire guide and Drahtmagazin ist elements, in particular on the first and second transport roller 120, 130 and, if available, further auxiliary rollers 140, 150, 160, 170 together generally referred to as wire guide rollers, the are each arranged on mutually parallel axes of rotation.
  • Fig. 1 shows a version with auxiliary rollers
  • Fig. 2 an embodiment without auxiliary rollers.
  • the axis of rotation of the ring core is preferably substantially in the wire guide plane, so that the axes of rotation of the ring core and the wire guide rollers are preferably aligned perpendicular to each other.
  • the first transport roller is designed as an upper transport roller 120 and arranged above the toroidal support 110.
  • the second transport roller is correspondingly arranged as a lower transport roller 130 so that the wire 200 guided from the upper to the lower transport roller passes through the toroidal core to be wound in the toroidal support.
  • a rope is guided over the wire guide rollers and through the toroidal core, as then the wire is to be magazined as a wire belt in the device including toroidal core.
  • the rope is then knotted as a closed loop, for example, or otherwise closed and linked to the (winding) wire beginning.
  • the winding wire beginning can also be guided directly over the wire guide rollers and through the toroidal core and then closed when the starting point is reached.
  • the winding wire is, for example, withdrawn from a supply roll (not shown) and then stored in the device on the wire guide rollers by driving at least one of the wire guide rollers - the at least one drive or pull roller.
  • the winding wire is ready to be magazined when the sufficiently long piece of wire has been wound onto the wire guide rollers.
  • the wire forms a multi-turn wire band 210, as in, for example, in FIG. 2 is shown.
  • the individual turns preferably lie side by side on the wire guide rollers.
  • the wire belt thus forms a magazine-like Drahtbevorratung on the roller system formed from the wire guide rollers, without which it requires a conventional magazine.
  • the Figures 1 and 2 show how the wire is finished on magaziniert.
  • a free end 220 of the wire is fixed, as in Fig. 1 is indicated.
  • the one free end of the wire is attached to a suitable fixture of the device, such as the toroidal support, or can also be held by operators during winding.
  • the wire belt is then driven by the drive or pull roller 160 and set in rotation so that the wire belt on the first transport roller through the toroidal core to the second transport roller and then further on, if necessary, the auxiliary rollers back to the first Transport roller is running, as for example in Fig. 3 is shown.
  • One turn of the wire belt is then first thrown from the second transport roller and forms a wire loop for winding the toroidal core.
  • the wire ejector 300 is expediently below the toroidal core 110 and in the vicinity of the lower transport roller 130, as in the Fig. 3-5 shown, and arranged in operation so that the portion 230 of the loop of the winding wire to be wound after passing through the ring core from the wire guide plane laterally so crazy that the wire loop from the second wire roll falls or not on the second transport roller but in the wire tightening runs.
  • the wire ejector is designed according to an embodiment as a star wheel or wheel with at least one driver 310, wherein the wheel rotates so that a Tooth of the star wheel or a driver detects the portion 230 of the loop to be looping of the wire to be wound and laterally out of the wire guide plane.
  • Alternative wire ejectors include rotating belts or chains with at least one outboard cam, cams, hooks or the like.
  • Fig. 5 shows a section of the device from a perspective in the Fig. 3 Plotted level A-A '.
  • Fig. 4 shows a section of the device similar to Fig. 2 but with the wire ejector 300.
  • the wire loop then no longer runs over the second transport roller, as in the Fig. 3 to 5 but further into the wire tensioner, whose operation then continues with respect to the FIGS. 6 to 8 is explained.
  • the wire tightener 400 first tightens the wire loop and then releases it.
  • the wire tensioner comprises a gap-forming prestressed wedge 410. This wedge forms a gap 440 into which the wire section 240 runs with an opposing surface 430 of the device arranged substantially parallel to the wire guidance plane.
  • the wedge or opposing surface is biased, for example by a spring 420, and supported so that the wedge 420 and the opposing surface 430 are urged against each other by spring force and form a quasi-closed gap 440, respectively the narrower side of the gap is smaller than the wire diameter, so that the wire in the wire direction passes through the gap, but does not slip in the radial direction through the gap.
  • the wedge and the opposing surface move so far apart in that the gap widens or opens and allows the wire to slide in the radial direction through the gap bottom or the narrow side of the gap.
  • the spring force is chosen so that the wire loop initially tightened, so far as necessary for the winding process is contracted, but the wire does not tear.
  • the wire loop is pulled through the opening or widening gap. The vote of the opening of the gap as a function of the tensile force on the wire, the wire diameter, etc.
  • FIG. 6 is in turn, as already the FIGS. 1 and 3 a side view of the device.
  • Fig. 7 is a view similar to the one in the Fig. 2 and 4 , where in Fig. 7 the viewing plane is behind the toroidal core and thus not the ring core, but the auxiliary rollers 140, 150, 160, 170 and the wire tightener 400 shows (arrow B).
  • Fig. 8 shows a section Fig. 6 from above around the wire tensioner 400 (arrow C).
  • the wire guide means comprises at least one wire guide plate 500 parallel to the wire guide plane, which at least partially covers the upper transport roller and possibly the auxiliary rollers. Shown is the movement of the released wire loop after its release by the wire tensioner over time through the dashed lines shown wire sections 250, 260, 270, 280.
  • the wire loop does not thread back on the upper transport roller, but forms a so-called loose phase, in particular in the position of the wire section 280, in its further course and after passing through the toroidal core, the winding of the wire is continued by re-ejecting the wire loop through the wire ejector as described above. This process is repeated until the desired number of wire turns is applied to the toroidal core.
  • the method of winding can be summarized as follows.
  • the toroidal core is guided in the toroidal support.
  • the winding wire is by the toroidal core in a so-called wire belt on the wire guide, which is aligned perpendicular to the toroidal core, magazined.
  • a wire end is fixed.
  • a wire loop from the wire band is in so-called loose phase with the help of the wire ejector, such as a star wheel, discharge wheel or other throwing agent, thrown from the wire guide.
  • the wire is further tightened in the wire tightener while at the same time tightened on the toroidal core.
  • the wire loop released by the wire tensioner is transferred past the wire guide again into the loose phase and the next winding of a turn begins.
  • the term ring core also includes tubular cores or cores with special opening geometry and in particular relates to such cores with small inner diameter or cores with angled opening geometry and tube cores, which can not be wound according to their dimensions with conventional toroidal coil winding device, since the magazine due the space required for the magazine can not be passed through the toroidal opening.
  • the embodiments described here are also suitable for winding other toroidal cores or cores with different opening and also those with larger inner diameters and allow easy and comfortable winding.
  • wire or winding wire also includes all other materials with which meaningful way toroids or similar objects are to be wound according to the invention.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
  • Replacement Of Web Rolls (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Ringkern-Wickelvorrichtung mit einer Ringkernhalterung und einer magazinlosen Drahtführung sowie ein entsprechendes Verfahren hierzu.
  • Eine Ringkernspulen-Wickelvorrichtung mit einer Ringkernhalterung und einem durch die Ringkernöffnung geführten ringförmigen Magazin mit zur Drahtführung und Drahtmagazinierung dienenden Elementen ist beispielsweise aus der DE 101 53 896 A1 bekannt. Nachteilig wirkt sich bei dieser bekannten Vorrichtung aus, dass das ringförmige Magazin zum Magazinieren und Bewickeln durch den Ringkern geführt werden muss und somit Ringkerne mit kleinem Durchmesser oder Rohrkerne, durch die das Magazin wegen der räumlichen Erfordernisse des Magazins nicht geführt werden kann, nicht bewickelt werden können.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Wickelvorrichtung sowie ein entsprechendes Wickelverfahren zu schaffen, die ein direktes Bewickeln von Ringkernen mit sehr kleinem Ringkerninnendurchmesser sowie von Rohrkernen ermöglichen. Zusätzlich soll die Vorrichtung einfach und robust aufgebaut und kostengünstig herstellbar sein.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine Vorrichtung zum magazinlosen Bewickeln von Ringkernen mit einer Ringkernhalterung und im Wesentlichen in einer Drahtführungsebene angeordneten zur Drahtführung und Drahtmagazinierung dienenden Elementen vor, wobei die einen zu bewickelnden Ringkern antreibende Ringkernhalterung und die zur Drahtführung und Drahtmagazinierung dienenden Elementen vorzugsweise senkrecht zueinander ausgerichtet sind. Die zur Drahtführung und Drahtmagazinierung dienenden Elemente umfassen weiterhin eine erste Transportrolle und eine zweite Transportrolle, die relativ zur Ringkernhalterung so angeordnet sind, dass ein in der Drahtführungsebene auf den Transportrollen zu magazinierender und zu wickelnder Draht zwischen erster und zweiter Transportrolle durch den Ringkern führbar ist, einen zur zweiten Transportrolle benachbart angeordneten Drahtauswerfer und einen Drahtstraffer. Der Drahtauswerfer ist im Betrieb so eingerichtet, eine Schlaufe des zu wickelnden Drahtes nach Durchlaufen des Ringkerns aus der Drahtführungsebene seitlich neben die zweite Transportrolle zu verrücken. Dadurch wird erreicht, dass die Drahtschlaufe von der zweiten Transportrolle herunter fällt bzw. an dieser vorbeigeführt wird und in der Folge in den Drahtstraffer läuft. Der Drahtstraffer ist so eingerichtet, die Drahtschlaufe zunächst zu straffen und dann zum weiteren Bewickeln wieder frei zu geben.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird weiterhin ein Verfahren zum magazinlosen Bewickeln von Ringkernen mit einem Draht mit Hilfe einer Wickelvorrichtung vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst dabei die folgende Schritte: Führen eines vorzugsweise aus einem einstückigen Draht bestehenden rotierenden Drahtbandes über die erste Transportrolle durch den in der Ringkernhalterung im Wesentlichen senkrecht zum Drahtband rotierenden Ringkern, weiter über die zweite Transportrolle und wieder zur ersten Transportrolle in der Drahtführungsebene, Bilden einer Schlaufe des Drahtes vom Drahtband neben der ersten Transportrolle, Durchlaufen des Ringkerns und Verrücken der Drahtschlaufe aus der Drahtführungsebene neben die zweite Transportrolle durch den Drahtauswerfer, Straffen der Drahtschlaufe im Drahtstraffer und Freigeben der Drahtschlaufe durch den Drahtstraffer.
  • Die Bevorratung des Wickeldrahtes erfolgt damit erfindungsgemäß ohne herkömmliches Magazin, indem der Draht direkt auf die Transportrollen magaziniert wird. Dadurch kann auf ein geschlossenes Magazin zur Führung und Bevorratung des Wickeldrahtes verzichtet werden. Da somit nur der zu wickelnde Draht und kein Magazin o.ä. durch den Ringkern geführt werden muss, können auch Ringkerne mit geringem Innendurchmesser oder Rohrkerne bewickelt werden.
  • Im Vergleich zu herkömmlichen Ringkern(spulen)-Wickelvorrichtung mit durch die Ringkernöffnung geführten ringförmigen Magazin ist die erfindungsgemäße Vorrichtung einfach aufgebaut, da auf das ringförmige Magazin verzichtet werden kann. Durch den relativ einfachen Aufbau ist die Vorrichtung ebenfalls robust und kostengünstig herzustellen. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt damit ein automatisches Bewickeln auch von Ringkernen mit geringem Innendurchmesser oder Rohrkernen oder anderen Kerngeometrien, die mit herkömmlichen Wickelvorrichtungen mit Magazin nicht bewickelbar sind.
  • Gemäß einem Aspekt weisen die zur Drahtführung und Drahtmagazinierung dienenden Elemente weiterhin zumindest eine Hilfsrolle auf. Zumindest eine der Transport- oder Hilfsrollen ist als Antriebs- bzw. Zugrolle ausgeführt. Die Antriebs- oder Zugrolle treibt den aufmagazinierten Draht als sogenanntes Drahtband an, so dass er über die erste Transortrolle durch den Ringern und weiter über die zweite Transportrolle rotiert. Der Antrieb sorgt dabei weiter für die Straffung des Drahtes im Drahtstraffer, indem auch die Drahtschlaufe mit rotiert und bei jeder Umdrehung der Draht gestrafft und anschließend wieder frei gegeben wird. Weitere Hilfsrollen führen den Draht auf dem Weg von der zweiten zur ersten Transportrolle in bevorzugter Weise auf einer halbkreisförmigen Bahn, so dass eine ausreichend große Menge Draht aufmagazinierbar ist und eine besonders gute Schlaufenbildung ermöglicht wird. Die Transport- oder Hilfsrollen sind dabei so eingerichtet, dass im Betrieb beim Magazinieren der Draht ein geschlossenes Drahtband bildet, das durch den Ringkern hindurchführbar ist.
  • Geschlossenes Drahtband bedeutet dabei, dass bei Magazinieren ein zu wickelnder Draht bevorzugter Weise in mehreren nebeneinander liegenden Drahtwindungen auf den Rollen aufgewickelt wird.
  • Das Drahtband wird gemäß einem Aspekt aus einem Drahtvorrat auf die Rollen der Vorrichtung magaziniert, indem beispielsweise ein Draht vorbestimmter Länge auf die Rollen aufgewickelt wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird dann zu Beginn des eigentlichen Wickelns auf den Ringkern ein Ende des als Drahtband magazinierten und durch den Ringkern geführten Drahtes fixiert, so dass ein Wickeln des Drahtes um den Ringkern erfolgen kann.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst der Drahtstraffer einen spaltbildenden vorgespannten Keil. Der Drahtstraffer ist dabei so eingerichtet und angeordnet, dass im Betrieb die Drahtschlaufe nach Durchlaufen des Ringkerns in den Spalt läuft und dabei zunächst im Spalt geführt wird und in Drahtrichtung den Spalt durchläuft. Der keilförmige Spalt ist dabei im vorgespannten Zustand an seiner schmalsten Stelle so klein, dass ein Durchrutschen der Drahtschlaufe in radialer Richtung zunächst verhindert wird, indem in diesem Zustand der Spalt an der schmalsten Stelle kleiner als der Drahtdurchmesser ist. Dadurch läuft die Drahtschlaufe weiter in Drahtrichtung durch den Spalt und wird gestrafft. Dabei zieht sich die Drahtschlaufe weiter um den Ringkern zusammen, so dass eine weitere Windung entsteht. Durch das Zusammenziehen der Drahtschlaufe wird die radiale Zugkraft des Drahtes in Richtung Keilspitze des Spalts zunehmend größer. Nachdem der Keil vorgespannt ist und bei ausreichend großer Zugkraft der Keil entgegen der Vorspannung ausrückt und dadurch den Spalt vergrößert, fällt oder rutscht die Drahtschlaufe bei ausreichend großer Zugkraft in radialer Richtung durch den Spaltboden und verlässt damit den Drahtstraffer bzw. wird von diesem frei gegeben. Die Drahtschlaufe wird dabei durch den fortlaufenden Anrieb des rotierenden Drahtbandes weiter gezogen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt ist der Drahtauswerfer als rotierendes Mittel ausgebildet und so angeordnet, dass im Betrieb das zumindest eine rotierende Mittel eine Drahtschlaufe aus dem Drahtband erfasst, den Draht verrückt und damit die Drahtschlaufe sicher und einfach auswirft. Die Drahtschlaufe fällt beim Auswerfen von der zweiten Transportrolle. Darüber hinaus wird ein erneutes Einfädeln auf das zweite Transportrad verhindert. Die Drahtschlaufe läuft dann weiter in den Drahtstraffer. Das rotierende Mittel ist gemäß einer Ausführungsform ein Rad mit zumindest einem Mitnehmer oder ein Stern- oder Zahnrad oder ein rotierender Zahnriemen oder eine rotierende Kette mit zumindest einem Außen laufenden Nocken oder Haken. Während des Betriebes ist der Drahtauswerfer mit der Vorrichtung vorteilhafterweise so synchronisiert, dass einer der vorzugsweise mehreren rotierenden Mitnehmer, Zähne, Nocken oder Haken bei jedem Drahtbandumlauf eine - und zwar die nächste auf dem Drahtband ausgehend von der Drahtschlaufe - Drahtschlaufe erfasst und so verrückt, dass diese Drahtschlaufe von der zweiten Transportrolle fällt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die Vorrichtung weiterhin zumindest ein Drahtführungsmittel, das so eingerichtet ist, dass es im Betrieb den vom Drahtstraffer wieder frei gegebenen Draht an der oberen Transportrolle vorbei führt, so dass sich erneut die Drahtschlaufe ausbildet und der Draht nicht wieder auf das erste Transportrad einfädelt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die Vorrichtung weiterhin zumindest ein Drahtführungsblech parallel zur Drahtführungsebene, das die obere Transportrolle zumindest teilweise überdeckt und damit sicher verhindert, dass Drahtschlaufe wieder auf das erste Transportrad einfädelt und somit die Drahtschlaufe erneut sicher ausbildet.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 und 2 rudimentäre schematische Darstellungen von Ausführungsformen der Ringkern-Wickelvorrichtung aus verschiedenen Perspektiven, bei der u.a. die Ringkernhalterung, der Drahtauswerfer und der Drahtstraffer zur Vereinfachung nicht gezeigt sind;
    • Fig. 3 bis 5 rudimentäre schematische Darstellungen von Ausführungsformen der Ringkern-Wickelvorrichtung aus verschiedenen Perspektiven, bei der u.a. die Ringkernhalterung und der Drahtstraffer zur Vereinfachung nicht gezeigt sind;
    • Fig. 6 bis 8 rudimentäre schematische Darstellungen von Ausführungsformen der Ringkern-Wickelvorrichtung aus verschiedenen Perspektiven, bei der u.a. die Ringkernhalterung und der Drahtauswerfer zur Vereinfachung nicht gezeigt sind; und
    • Fig. 9 und 10 rudimentäre schematische Darstellungen von Ausführungsformen der Ringkern-Wickelvorrichtung aus verschiedenen Perspektiven, bei der u.a. die Ringkernhalterung und der Drahtauswerfer zur Vereinfachung nicht gezeigt sind.
  • Die Ringkern-Wickelvorrichtung 100 nach den Fig. 1 bis 4 weist eine Ringkernhalterung (nicht dargestellt) auf, in der der zu bewickelnde Ringkern 110 gehalten und beim Bewickeln rotiert wird. Die Ringkernhalterung ist gemäß einer Ausführungsform durch drei Andruckrollen ausgebildet, die jeweils im Abstand von 120° zueinander um den Ringkern angeordnet sind und von außen gegen den Ringkern drücken und ihn damit in der gewünschten Position halten. Zumindest eine der Andruckrollen treibt gleichzeitig den Ringkern an und versetzt ihn somit in die gewünschte Rotation, um die Windungen der Wicklung im gewünschten Abstand auf dem Ringkern aufzubringen.
  • Anstatt eines Magazins verfügt die Vorrichtung über in der Drahtführungsebene angeordnete zur Drahtführung und Drahtmagazinierung dienende Elemente, insbesondere über die erste und zweite Transportrolle 120, 130 und, falls vorhanden, weitere Hilfsrollen 140, 150, 160, 170, zusammen allgemein als Drahtführungsrollen bezeichnet, die jeweils auf zueinander parallelen Rotationsachsen angeordnet sind. Fig. 1 zeigt dabei eine Ausführung mit Hilfsrollen, Fig. 2 eine Ausführungsform ohne Hilfsrollen. Die Rotationsachse des Ringkerns liegt bevorzugt im Wesentlichen in der Drahtführungsebene, so dass die Rotationsachsen des Ringkerns und der Drahtführungsrollen vorzugsweise senkrecht zueinander ausgerichtet sind.
  • Gemäß der in Figuren dargestellten Ausführungsformen ist die erste Transportrolle als obere Transportrolle 120 ausgeführt und oberhalb der Ringkernhalterung 110 angeordnet. Die zweite Transportrolle ist entsprechend als untere Transportrolle 130 so angeordnet, dass der von der oberen zur unteren Transportrolle geführte Draht 200 den in der Ringkernhalterung befindlichen zu bewickelnden Ringkern durchläuft.
  • Nachdem die Vorrichtung über kein Magazin zur Drahtführung und Drahtmagazinierung verfügt, wird gemäß einer Ausführungsform zunächst ein Seil so über die Drahtführungsrollen sowie durch den Ringkern geführt, wie anschließend der Draht als Drahtband in die Vorrichtung einschließlich Ringkern magaziniert werden soll. Das Seil wird dann als geschlossene Schlaufe beispielsweise entsprechend verknotet oder anderweitig geschlossen und mit dem (Wickel-)Drahtanfang verknüpft. Alternativ und abhängig von der verwenden Drahtstärke kann der Wickeldrahtanfang auch direkt über die Drahtführungsrollen und durch den Ringkern geführt und dann bei Erreichen des Ausgangspunktes geschlossen werden. Der Wickeldraht wird dabei beispielsweise von einer Vorratsrolle (nicht dargestellt) abgezogen und dann durch Antrieb zumindest einer der Drahtführungsrollen - die zumindest eine Antriebs- oder Zugrolle - in die Vorrichtung auf die Drahtführungsrollen magaziniert. Dabei wird dann ein ausreichend langes Stück Draht in Form mehrerer umlaufender Windungen in die Vorrichtung geladen. Der Wickeldraht ist fertig aufmagaziniert, wenn das ausreichend lange Stück Draht auf den Drahtführungsrollen aufgewickelt wurde. Der Draht bildet dabei ein aus mehreren Windungen bestehendes Drahtband 210, wie dies bspw. in Figur 2 dargestellt ist. Die einzelnen Windungen liegen dabei bevorzugt nebeneinander auf den Drahtführungsrollen. Das Drahtband bildet damit eine magazinartige Drahtbevorratung auf dem aus den Drahtführungsrollen gebildeten Rollensystem, ohne das es eines herkömmlichen Magazins bedarf. Die Figuren 1 und 2 zeigen, wie das Drahtband fertig aufmagaziniert ist.
  • Anschließend kann das Bewickeln des Ringkerns beginnen. Hierzu wird zunächst ein freies Ende 220 des Drahtes fixiert, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist. Zweckmäßigerweise wird das eine freie Ende des Drahtes an einem geeigneten Fixpunkt der Vorrichtung, wie beispielsweise an der Ringkernhalterung befestigt oder kann auch von Maschinenführer während des Wickelns gehalten werden.
  • Zum eigentlichen Bewickeln des Ringkerns mit dem Draht wird dann das Drahtband von der Antriebs- oder Zugrolle 160 angetrieben und so in Rotation versetzt, dass das Drahtband über die erste Transportrolle durch den Ringkern zur zweiten Transportrolle und dann weiter über ggf. die Hilfsrollen wieder zur ersten Transportrolle läuft, wie dies bspw. in Fig. 3 gezeigt ist. Eine Windung des Drahtbandes wird dann zunächst von der zweiten Transportrolle geworfen und bildet eine Drahtschlaufe zum Bewickeln des Ringkerns.
  • Hierzu ist der Drahtauswerfer 300 zweckmäßigerweise unterhalb des Ringkerns 110 und in der Nähe der unteren Transportrolle 130, wie in den Fig. 3-5 gezeigt, so angeordnet und im Betrieb so eingerichtet, das der Abschnitt 230 der zur Schlaufe werdende Windung des zu wickelnden Drahtes nach Durchlaufen des Ringkerns aus der Drahtführungsebene seitlich so verrückt wird, dass die Drahtschlaufe von der zweiten Drahtrolle fällt bzw. nicht über die zweite Transportrolle sondern in den Drahtstraffer läuft.
  • Der Drahtauswerfer ist gemäß einer Ausführungsform als Sternrad oder Rad mit zumindest einem Mitnehmer 310 ausgeführt, wobei das Rad so rotiert, dass ein Zahn des Sternrads bzw. ein Mitnehmer den Abschnitt 230 der zur Schlaufe werdende Windung des zu wickelnden Drahtes erfasst und aus der Drahtführungsebene seitlich verrückt. Alternative Drahtauswerfer umfassen rotierender Riemen oder Ketten mit zumindest einem außen laufenden Mitnehmer, Nocken, Haken oder ähnlich. Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt der Vorrichtung aus einer Perspektive in die in Fig. 3 eingezeichneten Ebene A-A'. Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt der Vorrichtung ähnlich zu Fig. 2, jedoch mit dem Drahtauswerfer 300.
  • Die Drahtschlaufe läuft dann nicht mehr über die zweite Transportrolle, wie in den Fig. 3 bis 5 gezeigt, sondern weiter in den Drahtstraffer, dessen Funktionsweise dann weiter mit Bezug auf die Figuren 6 bis 8 erläutert wird. Der Drahtstraffer 400 strafft zunächst die Drahtschlaufe und gibt sie dann frei. Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Drahtstraffer einen spaltbildenden vorgespannten Keil 410. Dieser Keil bildet mit einer gegenüberliegenden im Wesentlichen parallel zur Drahtführungsebene angeordneten Fläche 430 der Vorrichtung einen Spalt 440, in den der Drahtabschnitt 240 läuft. Dadurch, dass der Drahtstraffer relativ zum rotierenden Drahtband und damit auch zur Drahtschlaufe feststeht und das Drahtband 210 weiter auf den Rollen rotiert, strafft sich die Drahtschlaufe als neue Windung um den Ringkern und die Drahtschlaufe zieht sich zusammen. Das Zusammenziehen der Drahtschlaufe bewirkt eine radiale Kraft auf dem Draht u.a. gegen die Keilspitze im Spalt. Der Keil oder die gegenüberliegende Fläche ist gemäß einer Ausführungsform vorgespannt, beispielsweise durch eine Feder 420, und so gelagert, dass der Keil 420 und die gegenüberliegende Fläche 430 per Federkraft gegeneinander gedrückt und einen quasi geschlossenen Spalt 440 bzw. so einen Spalt bilden, bei dem die schmalere Seite des Spalts kleiner als der Drahtdurchmesser ist, so dass der Draht in Drahtrichtung durch den Spalt läuft bzw. geführt wird, aber in radialer Richtung nicht durch den Spalt rutscht. Bei Einwirkung einer ausreichend großen Kraft (größer als die resultierende Federkraft) durch den im Spalt befindlichen Draht 240 auf den Keil und die gegenüberliegende Fläche in Richtung Keilspitze (entspricht der schmalen Seite des Spalts), bewegen sich der Keil und die gegenüberliegende Fläche so weit auseinander, dass der Spalt sich weitet oder öffnet und den Draht in radialer Richtung durch den Spaltboden bzw. die schmale Seite des Spalts rutschen lässt. Die Federkraft wird dabei so gewählt, dass die Drahtschlaufe zunächst gestrafft, also so weit wie für den Wickelvorgang nötig zusammengezogen wird, der Draht aber nicht reißt. Bei Erreichen der vorbestimmten Zugkraft auf dem Draht wird dann also die Drahtschlaufe durch den sich öffnenden oder weitenden Spalt gezogen. Die Abstimmung der Öffnung des Spaltes in Abhängigkeit der Zugkraft auf dem Draht, dem Drahtdurchmesser, etc. erfolgt zweckmäßigerweise durch die Einstellung der Federkraft (Pfeil 450) und die Wahl der Steilheit des Keils, also des Winkels zwischen Keil und gegenüberliegender Fläche. Figur 6 ist dabei wiederrum, wie bereits die Figuren 1 und 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung. Fig. 7 ist eine Ansicht ähnlich wie die in den Fig. 2 und 4, wobei in Fig. 7 die Sichtebene hinter dem Ringkern liegt und somit nicht den Ringkern, aber die Hilfsrollen 140, 150, 160, 170 sowie den Drahtstraffer 400 zeigt (Pfeil B). Fig. 8 zeigt einen Ausschnitt aus Fig. 6 von oben um den Drahtstraffer 400 (Pfeil C).
  • Nach der Straffung und anschließender Freigabe der Drahtschlaufe durch den Drahtstraffer gleitet die Drahtschlaufe, gemäß einer in den Figuren 9 und 10 gezeigten Ausführungsform geführt von zumindest einem Drahtführungsmittel, an der oberen Transportrolle 120 vorbei. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Drahtführungsmittel zumindest ein Drahtführungsblech 500 parallel zur Drahtführungsebene, welches die obere Transportrolle und ggf. die Hilfsrollen zumindest teilweise überdeckt. Gezeigt wird die Bewegung der frei gelassenen Drahtschlaufe nach deren Freigabe durch den Drahtstraffer im zeitlichen Verlauf durch die gestrichelt dargestellten Drahtabschnitte 250, 260, 270, 280. Dadurch fädelt die Drahtschlaufe nicht wieder auf der oberen Transportrolle ein, sondern bildet eine so genannte lockere Phase, insbesondere in der Position des Drahtabschnitts 280, in deren weiterem Verlauf und nach Durchlaufen des Ringkerns das Wickeln des Drahtes durch erneutes Auswerfen bzw. Verrückens der Drahtschlaufe durch den Drahtauswerfer wie oben beschreiben fortgesetzt wird. Dieser Vorgang widerholt sich so lange, bis die gewünschte Anzahl von Drahtwindungen auf dem Ringkern aufgebracht ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren zum Bewickeln wie folgt zusammengefasst werden. Der Ringkern wird in der Ringkernhalterung geführt. Der Wickeldraht wird durch den Ringkern in ein so genanntes Drahtband auf die Drahtführung, die senkrecht zum Ringkern ausgerichtet ist, magaziniert. Ein Drahtende wird fixiert. Eine Drahtschlaufe aus dem Drahtband wird in so genannter lockerer Phase mit Hilfe des Drahtauswerfers, wie beispielsweise einem Sternrad, Abwurfrad oder sonstigem Abwurfmittel, aus der Drahtführung geworfen. Der Draht wird weiter im Drahtstraffer gestrafft und dabei gleichzeitig auf dem Ringkern festgezogen. Die vom Drahtstraffer frei gegebene Drahtschlaufe wird an der Drahtführung vorbei wieder in die lockere Phase überführt und die nächste Wicklung einer Windung beginnt.
  • Im Sinne der Erfindung schließt der Begriff Ringkern auch Rohrkerne oder Kerne mit besonderer Öffnungsgeometrie ein und betrifft insbesondere solche Ringkerne mit kleinem Innendurchmesser oder Kerne mit verwinkelter Öffnungsgeometrie sowie Rohrkerne, die gemäß ihrer Dimensionierung nicht mit herkömmlichen Ringkernspulen-Wickelvorrichtung bewickelt werden können, da das Magazin aufgrund des für das Magazin erforderlichen Raumes nicht durch die Ringkernöffnung geführt werden kann. Die hier beschriebenen Ausführungsformen eignen sich jedoch ebenfalls zum Bewickeln von sonstigen Ringkernen oder Kernen mit sonstiger Öffnung und auch solchen mit größeren Innendurchmessern und erlauben ein einfaches und komfortables Bewickeln.
  • Im Sinne der Erfindung schließt der Begriff Draht bzw. Wickeldraht auch sämtlichen sonstigen Materialien ein, mit denen sinnvoller Weise Ringkerne oder ähnliche Gegenstände erfindungsgemäß zu bewickeln sind.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Abwandlungen ergeben sich für den Fachmann aus den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen und werden von ihm als zur Erfindung gehörig verstanden.

Claims (12)

  1. Vorrichtung zum magazinlosen Bewickeln von Ringkernen (110) mit einer Ringkernhalterung und im Wesentlichen in einer Drahtführungsebene angeordneten zur Drahtführung und Drahtmagazinierung dienenden Elementen, umfassend:
    eine erste Transportrolle (120) and eine zweite Transportrolle (120), die relativ zur Ringkernhalterung so angeordnet sind, dass ein in der Drahtführungsebene auf den Transportrollen zu magazinierender und zu wickelnder Draht zwischen erster und zweiter Transportrolle durch den Ringkern führbar ist;
    einen zur zweiten Transportrolle benachbart angeordneten Drahtauswerfer (300); und
    einen Drahtstraffer (400);
    wobei der Drahtauswerfer im Betrieb so eingerichtet ist, eine Schlaufe (230) des zu wickelnden Drahtes nach Durchlaufen des Ringkerns aus der Drahtführungsebene seitlich neben die zweite Transportrolle zu verrücken, der Draht dann in den Drahtstraffer läuft und der Drahtstraffer so eingerichtet ist, die Drahtschlaufe zunächst zu straffen und dann zum weiteren Bewickeln wieder frei zu geben.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zur Drahtführung und Drahtmagazinierung dienenden Elementen weiterhin zumindest eine Hilfsrolle (140-170) umfassen, und zumindest eine der Transport- oder Hilfsrollen als Antriebs- bzw. Zugrolle ausgeführt ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Transport- oder Hilfsrollen eingerichtet sind, dass im Betrieb beim Magazinieren der Draht ein geschlossenes Drahtband (210) bildet.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Drahtstraffer einen einen Spalt bildenden vorgespannten Keil (410) umfasst, und der Drahtstraffer so eingerichtet und angeordnet ist, dass im Betrieb die Drahtschlaufe in den Spalt läuft, sich im Spalt strafft und bei Erreichen einer vorbestimmten Zugkraft auf dem Draht die Drahtschlaufe durch den Spaltboden zieht.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Drahtauswerfer als rotierendes Mittel ausgebildet und so angeordnet ist, dass im Betrieb das rotierende Mittel den Draht erfasst und seitlich verrückt.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend zumindest ein Drahtführungsmittel, wobei das Drahtführungsmittel so eingerichtet ist, im Betrieb die vom Drahtstraffer wieder frei gegebene Drahtschlaufe an der oberen Transportrolle vorbeizuführen.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Drahtführungsmittel zumindest ein Drahtführungsblech (500) parallel zur Drahtführungsebene umfasst, welches die obere Transportrolle zumindest teilweise überdeckt.
  8. Verfahren zum magazinlosen Bewickeln von Ringkernen (110) mit einem Draht mit Hilfe einer Wickelvorrichtung umfassend eine Ringkernhalterung und im Wesentlichen in einer Drahtführungsebene angeordnete zur Drahtführung und Drahtmagazinierung dienende Elemente, umfassend eine erste (120) und eine zweite (130) Transportrolle, einen Drahtauswerfer (300) und einen Drahtstraffer (400), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
    a. Führen eines Drahtbandes (210) in der Drahtführungsebene, das einen einstückigen Draht (200) umfasst, über die erste Transportrolle (120) durch den in der Ringkernhalterung im Wesentlichen senkrecht zum Drahtband rotierenden Ringkern, weiter über die zweite Transportrolle und wieder zur ersten Transportrolle;
    b. Bilden einer Schlaufe (230) des Drahtes vom Drahtband neben der ersten Transportrolle;
    c. Durchlaufen des Ringkerns und Verrücken der Drahtschlaufe aus der Drahtführungsebene neben die zweite Transportrolle durch den Drahtauswerfer;
    d. Straffen der Drahtschlaufe im Drahtstraffer;
    e. Freigeben der Drahtschlaufe durch den Drahtstraffer.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Verfahren unter Verwendung der Ringkernspulen-Wickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchgeführt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, wobei das Drahtband aus einem Drahtvorrat auf die Transportrollen magaziniert wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei zu Beginn des Wickelvorgangs ein Ende des als Drahtband magazinierten Drahtes fixiert wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Schritte b. bis e. wiederholt durchlaufen werden, um die gewünschte Anzahl von Windungen des Drahtes auf den Ringkern zu bringen.
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