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Verfahren und Vorrichtung zum Aufwickeln von Spulen auf ringförmige Kerne von elektrischen
Maschinen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur maschinellen Herstellung der elektrischen Spulen von elektrischen Maschinen, wie sie z. B. in der österr. Patentschrift Nr. 146783 beschrieben sind und wo der Magnetkern bereits in einer Weise aufgewickelt ist, die dessen maschinelle Herstellung ermöglicht.
Erfindungsgemäss wird somit erreicht, z. B. das ganze Ständerelement einer solchen Dynamomaschine mit Hilfe von zwei Automaten maschinell herzustellen. Der erste bekannte Automat dient zum Aufwickeln und Ausstanzen des zur Herstellung des Magnetkernes angewendeten Blechbandes, während der zweite Automat, welchen die Erfindung betrifft, dazu dient, das fertig ausgestanzte ringgewickelte Blechband mit den elektrischen Spulen in solcher Weise zu versehen, dass die Handarbeit auf ein Mindestmass herabgesetzt wird.
Mit Hilfe des Verfahrens und der Vorrichtung gemäss der Erfindung erreicht man nicht nur eine grosse Arbeitsersparnis und die Möglichkeit fabrikatorischer Vereinfachung infolge der maschinellen Aufwicklung der Spulen, sondern man erreicht gleichzeitig, dass diese Spulen wegen der Anwendung genau arbeitender mechanischer Hilfsmittel mit einer technischen und physikalischen Vollkommenheit hergestellt werden, die man bisher bei fabriksmässiger Herstellung von Dynamomaschinen nicht gekannt hat.
Wie aus der genannten Patentschrift hervorgeht, verwendet man bei der Art Dynamomaschinen, um die es sich hier handelt, eine elektrische Wicklung des bekannten Gramme-Typus, und das Aufwickeln des Leiters, beispielsweise aus Kupfer, geschieht schrittweise, d. h. das Kupfer wird schichtweise in getrennten Nuten in Ausstanzungen des Kernes gewickelt.
Im allgemeinen verwendet man erfindungsgemäss für diesen Zweck eine Wickelmaschine, die den bereits bekannten Wickelmaschinen ähnlich ist, welche beispielsweise zum Aufwickeln von Isolierbändern um eine ringförmige Spule herum für beliebige Zwecke angewendet wird ; diese Maschine umfasst ein mehrteiliges Rad, das vor dem Aufwickeln durch die zentrale Bohrung des zu bewickelnde ringförmigen Ständers geführt wird. Hierauf wird der auf den Ring zu wickelnde Werkstoff auf das genannte mehrteilige Rad aufgespult, um später beim Umlaufen dieses Rades um seine Achse vom Rad wieder abgezogen und um den genannten ringförmigen Ständer herumgewickelt zu werden.
Das Anpassen einer Maschine dieser Art und ihre Anwendung für den vorliegenden Zweck bereitet indessen eine Reihe technischer Schwierigkeiten. Die Erfindung umfasst somit das Verfahren, welches zur Überwindung dieser Schwierigkeiten dient, sowie Vorrichtungen, die sich zur Ermöglichung der maschinellen Herstellung notwendig erweisen.
Ein Erfindungszweck betrifft somit ein Verfahren zur Ausführung der obengenannten Arbeit, welches darin besteht, zuerst das in den elektrischen Spulen zu verwendende Wickelgut, z. B. blankes Kupfer, und einen Isolierstoff, z. B. Papier, auf das Vorrats-oder Speicherrad in genügender Menge aufzuwickeln, um die Herstellung einer Reihe von Spulen, vorzugsweise des ganzen Kernes, zu ermöglichen, sodann diese aufgespeicherten Werkstoffe durch Drehung des Speicherrades in die genannten Nuten des Kernes aufzuwickeln und gleichzeitig dem Kern schrittweise nach einer im voraus bestimmten Anzahl Wicklungen in jeder Nute eine Drehbewegung um seine Achse zu erteilen, welche einer Nutenteilung entspricht.
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Ein anderer Erfindungszweck dient der Lösung der Aufgabe, die Aufspeicherung des steifen Leiters, z. B. des Kupferbandes, und des dünnen, leicht zerreissbaren Isolierstoffe, z. B. des dünnen
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Eine der grössten Schwierigkeiten, die bei dem Verfahren entsteht, ist die Erzielung eines gleichmässigen Zuges in dem Leiter, der auf den Kern aufgewickelt werden soll, unter andern weil der Kernquerschnitt dort, wo das Kupfer aufgewickelt werden soll, rechteckige Form hat und weil die Abmessungen des Speicherrades im Verhältnis zum Durchmesser des Kernes derartig sein müssen, dass der Aufwiekelquerschnitt des Kernes weit seitlich vom Mittelpunkt des Speieherrades zu liegen
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Punkte, wo der Leiter aus dem Speicherrade austritt, in weit grösserem Masse schwanken als die Geschwindigkeit, mit der das Aufwickeln geschieht,
so dass der Teil des Leiters, der aus dem Speicherrade hinausgezogen wird, bei der Umdrehung des Rades nicht von selbst gespannt gehalten wird, sondern im Gegenteil während der einen Hälfte der Umdrehung des Rades vollständig schlapp ist und einen Durchhang bildet.
Diese Schwierigkeit wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass an der Maschine mechanisch gesteuerte Organe vorgesehen werden, an denen das Wickelgut vorbeigleitet und die dasselbe gegen den Kern bzw. gegen die darunter unterliegende Wicklungsschicht andrücken. Ein solcher Führungfinger kann verschiedene Ausbildungsformen aufweisen und sein Antrieb kann in weiten Grenzen verändert werden.
Eine zweckmässige Lösung besteht in der Anwendung von vier getrennten Führungsfingern, nämlich je einen für jede Seitenkante des rechteckigen Querschnittes, und diese Finger sind derart eingerichtet, dass sie unter zwangsläufiger mechanischer Führung dazu gebracht werden, iiber den Leiter zu gleiten, unmittelbar nachdem derselbe über den Kern oder über die darunter unterliegende Wicklungssehieht gelegt ist. Vorzugsweise sind diese Organe derart eingerichtet, dass ein Organ den
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begonnen hat.
Die Aufwieklung des Leiters ist somit nicht von dem Zug zwischen der unter Wicklung befindlichen Spule und der Austrittsstelle des Leiters an dem Speicherrade abhängig, sondern jeweils
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steuerung oder unter Einfluss anderer zweckmässiger Einrichtungen bei jeder Umdrehung des Speicherrades sich vom Mittelpunkt der unter Aufwicklung befindlichen Spule derart zurückziehen, dass diese Bewegung genau der entsprechenden Dicke einer Leiterschieht und einer Schicht Isolierstoff entspricht.
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zur Spule während der Umdrehung des Rades bewegt.
Die Finger sind deshalb gleichzeitig derart angeordnet, dass sie sich unmittelbar nach Beendigung eines Arbeitsvorganges von dieser Ebene zurück-
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Die Erfindung bezieht sich auch auf die Ausbildung des Speicherrades für den Leiter und für den Isolierstoff.
Erfindungsgemäss wird dieses Rad mit gesonderten Umfangsnuten zum Aufwickeln einer genügenden Schicht der beiden Werkstoffe versehen. Am Boden dieser Nuten ist erfindungsgemäss eine Reihe von Rollen vorgesehen, auf denen das Wickelgut derart aufliegt, dass es im Verhältnis zum Rade frei umlaufen kann, ohne eine wesentliche Reibung zu erfahren.
Zum leichteren Verständnis der Erfindung wird dieselbe nachstehend unter Hinweis auf die Zeichnungen beschrieben, die schematisch eine Ausführungsform der Erfindung zeigen. Fig. 1 zeigt sehaubildlieh eine schematische Aufstellung der wesentlichen Organe der Vorrichtung, wobei jedoch einzelne selbstverständliche Antriebsvorriehtungen und Teile fortgelassen sind, um eine leichtere Übersieht über die Wirkung der Maschine zu ermöglichen. Fig. 2 zeigt in grösserem M ? ssstabe die Einzelheiten in Verbindung mit einem der vier Finger. Fig. 3 zeigt einen Teilschnitt des Speicherund Aufwickelrades.
In Fig. 1 bezeichnet 1 den Maschinenrahmen mit aufrecht stehenden Stützen 2 und 3, die oben mittels Stegen 4 und J miteinander verbunden sind. Der Rahmen umfasst ferner einen zentralen Tisch 6 zur Lagerung verschiedener Teile der Vorrichtungen. Auf dem Rahmen ist eine Reihe von Rollen 7, 8, 9, 10, 10 a gelagert, die das Speicherrad 11 unterstützen, das in bekannter Weise so eingerichtet ist, dass es in zwei Teile zerlegt werden kann, z. B. nach den Linien 12 und 13, und Umfangsnuten 14, 15 (Fig. 3) aufweist zum Aufwickeln eines Isolierbandes 16, z. B. aus Papier, und eines elektrisch leitenden Bandes 17, z. B. aus Flachkupfer.
Am Boden dieser Nuten sind Rollen 18 vorgesehen, auf denen das Kupferband und das Papierband anliegen, nachdem diese auf das Rad aufgewickelt sind. Das Speicherrad hat ferner Öffnungen 20 und 21 zum Durchtritt für das Kupferband bzw. das Papierband.
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Auf der linken Seite der Fig. 1 sind Klemmbacken 22,23 gezeichnet, die in senkrechter Richtung mit Hilfe zweier Handräder 24, 25 gegeneinander bewegt werden können, indem die Backen 22,23 in zweckmässiger Weise in dem Ständer 2 gleitend angeordnet sind. Diese Backen halten den Ständerkern 26 fest, welcher in der obengenannten Patentschrift beschrieben ist. In der Zeichnung ist dieser
Kern abgebrochen gezeichnet, um die Vorrichtung gemäss der Erfindung deutlicher erkennen zu lassen.
Der Kern ist durch Aufwickeln von Blech 27 (Fig. 2) hergestellt und mit radial verlaufenden Nuten 28 versehen, in denen die Leiterspulen aufgewickelt werden sollen, die zusammen die elektrische Wicklung beispielsweise auf dem Ständer der Maschine bilden.
Das Kupferband 17 und das Papierband 16 werden von den Öffnungen 20 bzw. 21 im Speicherrad 11 und zu dem Kern dz wie in Fig. 1 ersichtlich, als Sehnen durch das Rad 11 geführt. Unmittelbar um die Stelle des Kernes herum, wo eine Wicklung von Kupfer-und Papierband hergestellt werden soll, ist eine Reihe von Führungsfingern 29,30, 31, 32 vorgesehen, die mittels geeigneter Kurvenscheiben, Rollen, Schlitten und Federn dazu dienen, während des Aufwickelns dem Bande zu folgen, wenn dieses um den Kern herumgelegt wird, dasselbe auf seinen Platz zu drücken und es am Platz zu halten, bis der nächste Finger zu wirken beginnt. Danach bewegt sich der Finger aus der Aufwickelspule heraus und zieht sich in seine Ausgangsstellung und von der Aufwickelebene zurück, um seinen nächsten Arbeitsvorgang abzuwarten.
In der Zeichnung sind nicht alle Bewegungsorgane ersichtlich, die für die Durchführung dieser Bewegungen sämtlicher Finger notwendig sind. Der Finger 30 ist mit den Schiebern dargestellt, die für die Ausführung sämtlicher Bewegungen nötig sind, aber die Antriebsorgane selbst sind fortgelassen, ausgenommen das eine, welches den Finger nach aussen von der unter Aufwieklung befindlichen Spule in einem der Dicke je einer Windungsschicht des Leiters und des Isolierstoffe entsprechenden Abstand bewegt.
Der Finger 31 ist mit seinen sämtlichen Bewegungsorganen dargestellt, und diese Organe sind in Fig. 2 in grösserem Massstabe gezeichnet.
Der Finger 32 ist mit den verschiedenen Schiebern und ebenfalls mit den Bewegungsorganen
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Der Finger 31 ist an einem Schieber 72 befestigt, der in waagrechter Richtung parallel zu der Aufwicklungsebene in einem Klotz 73 gleitend gelagert ist und der mittels einer Feder 74, die teilweise weggebrochen ist, in Richtung nach rechts in der Zeichnung gezogen wird, indem die Feder 74 mit dem rechten Ende an einem Klotz 75 befestigt ist, der einen Teil des Maschinenrahmens bildet. Das hintere Ende des Schiebers 72 liegt gegen eine Platte 76 an, die mit einem in dem Klotz 75 gleitenden Schieber 77 fest verbunden ist, der auch in waagrechter Richtung in einer Ebene parallel zu der unter Aufwicklung befindlichen Spule gleitet. Der Schieber 77 hat ein vorstehendes Ende 78, das gegen eine um die Welle 37 sich drehende Kurvenscheibe 79 anliegt.
Die Welle 37 bewegt sich mit einer derartigen Geschwindigkeit, dass sich der vorstehende Teil 78 bei jeder Umdrehung des Speicherrades 11 aus der Anlage gegen einen der Einschnitte der Kurvenscheibe 79 zu dem andern bewegt. Der Finger 31 bewegt sich somit bei jeder Umdrehung des Rades 11 in waagrechter Richtung von der unter Aufwicklung befindlichen Spule 42 um einen einem solchen Einschnitt entsprechenden Abstand fort, der genau derart bemessen ist, dass er der Dicke einer Schicht aus Leiter-und Isolierstoff entspricht.
Das linke Ende des Fingers 31 befindet sich somit jeweils in genau derselben Ebene wie die Aussenkante der Schicht des Leiters und Papiers, die auf die Spule 42 gewickelt wird.
Der Klotz 73, in welchem der Schieber 72 in waagrechter Richtung gleitend gelagert ist, ist an einem Schieber 80 befestigt, der mittels einer am Steg 4 angreifenden Feder 81 in senkrechter Richtung in einer Ebene parallel zu der unter Aufwicklung befindlichen Spule nach oben gezogen wird.
Der Schieber 80 hat in einem Klotz 91 Führung und besitzt an seinem oberen Ende ein Loch 82, in welches das eine Ende 83 eines bei 85 in dem Maschinenrahmen gelagerten Armes 84 hineinragt.
Das andere Ende des Armes 84 liegt gegen eine Kurvenscheibe 90 an, die an der Welle 36 befestigt ist und sich mit einer Geschwindigkeit dreht, die der Umdrehungsgeschwindigkeit des Rades 11 entspricht. Die Kurvenscheibe 89 ist derart ausgebildet, dass der Arm 84 durch Arm 83, Schieber 80, Klotz 73 und Schieber 72 den Finger 31 abwärts in Anlage gegen das Band 17 bewegt, wenn dieses auf die Spule 42 gewickelt wird. Der Klotz 91 ist mit einem Schieber 86 verbunden, der in waagrechter Richtung senkrecht zu der Aufwicklungsebene gleitend in einem Klotz 87 gelagert ist, der einen Teil des Maschinenrahmens bildet. Am hinteren Ende hat der Schieber 86 einen vorstehenden Arm 88, der an der Kurvenseheibe a anliegt.
Es ist ferner eine tedervomchtung vorgesehen, die nicht in der Zeichnung dargestellt ist und dazu dient, den vorstehenden Arm 88 gegen die Kurvenscheibe 89 in feste Anlage zu drücken. Die Kurvenscheibe 89, die an der Welle 36 befestigt ist, dreht sich mit derselben Geschwindigkeit wie das Rad 11 und dient dazu, unmittelbar nachdem die Kurvenscheibe 90 den Finger 31 nach unten längs dem unter Aufwicklung befindlichen Bande 17 geführt und der darauffolgende Finger 32 seine Arbeit begonnen hat, das Band während der weiteren Aufwicklung festzuhalten und den Finger 31 zurückzuziehen, so dass dieser aus der Aufwicklungsebene herauskommt und den Bändern 16 und 17 nicht im Wege steht, wenn die nächste Windungsschieht aufgewickelt werden soll.
Die oben beschriebene Vorrichtung arbeitet in folgender Weise :
Das Isolierband 16 und das Leiterband 17 werden von dem Speicherrad 11 zu der Nut in dem zu bewickelnde Kern 26 gezogen. Die Maschine wird in Gang gesetzt, der Finger 30 bewegt sich über das Band und hält dasselbe gegen den Kern fest. Wenn die Maschine ihren Gang fortsetzt, folgt der Finger 31 auf den Finger. 30 und drückt das Band gegen den Kern, worauf das Rad 11 fortfährt umzulaufen und die Bänder 16 und 17 weiterfördert. Der Finger 32 wird nun in Stellung gerückt und folgt dem Band, indem dieses weiter um den Kern 42 herumgewickelt wird, worauf der Finger 29 in Stellung gebracht wird und dem Bande nach oben längs der inneren senkrechten Seite des Kernes 26 folgt.
Die in der Zeichnung (Fig. 1) gezeigte Stellung zeigt den Finger 29 punktiert in derjenigen Stellung, welche die verschiedenen Teile einnehmen, unmittelbar bevor der Finger 30 seine Arbeit beginnen und dem Band 17 längs dem oberen waagrechten Teil der Wicklung folgen soll. Bei jeder Umdrehung des Rades 11 ziehen sieh die Finger der Dicke einer Wicklung entsprechend unter Beeinflussung von Kurvenscheiben 54, 71 und 79 und einer Kurvenseheibe für den Finger 29 zurück, welch letztere nicht in der Zeichnung dargestellt ist, und der Aufwiekelvorgang setzt sich fort, bis die richtige Anzahl Wicklungen auf die Spule gelegt ist. Darauf wird der Kern 26 mit Hilfe der Handräder 24 und 25 gelöst und für die nächste Spule eingestellt.
Die Bänder 16 und 17 werden in zweckmässiger Weise gekröpft, so dass sie, ohne gebrochen zu werden, zur Bewicklung der nächsten Spule bereit sind.
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