AT391037B

AT391037B - Spulenwickeleinrichtung

Info

Publication number: AT391037B
Application number: AT0361482A
Authority: AT
Original assignee: Sticht Fertigungstech Stiwa
Priority date: 1982-09-30
Filing date: 1982-09-30
Publication date: 1990-08-10
Also published as: DE3371437D1; EP0105426A1; JPS59132756A; ATE27076T1; US4523447A; EP0105426B1; ATA361482A

Description

Nr. 391 037

Die Erfindung betrifft eine Spulenwickeleinrichtung mit einer Einspannvorrichtung für den Spulentragköiper einer elektrischen Spule, die mit einem über eine Steuervorrichtung beaufschlagbaren Drehantrieb verbunden ist, dessen Achse parallel zur Längsrichtung des Spulentragkörpers verläuft, sowie mit einer Drahtzufiihreinrichtung, die mit einem mit der Steuervorrichtung verbundenen Verstellantrieb zusammenwirkt und mit diesem parallel zur Spulentragkörper-Längsrichtung sowie relativ zum Spulentragkörper verstellbar ist.

Eine bekannte Spulenwickeleinrichtung - gemäß DE-A-16 39 283 - besteht aus einem, mit einem Drehantrieb gekuppelten Spannfutter für einen Spulendrahtkörper. Der Drehantrieb ist über eine Steuervorrichtung steuerbar. Eine Drahtzuführeinrichtung ist auf einem Schlitten angeordnet, welcher auf einer parallel zur Drehachse des Spannfutters verlaufenden Ffihrungsbahn mit einem Verstellantrieb über eine Steuervorrichtung relativ zum Spulentragkörper verschiebbar ist. Mit der bekannten Wickeleinrichtung können Spulen, auf welchen der Draht in einer bestimmten geometrischen Form aufzubringen ist, nicht hergestellt werden und es konnte in vielen Fällen die erwünschte Zugkraft während des Wickelvorganges nicht erreicht werden.

Eine weitere bekannte Spulenwickeleinrichtung - DE-AS 19 14 946 - ist mit einem Revolvertisch ausgestattet, auf dem die Wickeldorne zur Herstellung von Drahtwicklungen angeordnet sind. Die ständig mit einer Antriebsvorrichtung gekuppelte Antriebswelle ist relativ zum Revolvertisch verschiebbar und kann mit dem Wickeldorn in eine Antriebsverbindung gebracht werden. Der Antriebswelle sind in dem dem Wickeldom zugewandten Endbereich zwei in achsialer Richtung relativ zueinander verschiebbare, zusammenwirkende Drahtklemmbacken zugeordnet. Bei Betätigung der Verschiebeanordnung für die Antriebswelle wird der Draht mittels dieser Drahtklemmbacken festgeklemmt. Zur Herstellung der gewünschten Drahtwicklungen sind die Wickeldome im Revolvertisch achsial verstellbar angeordnet. Diese Konstruktion ist in ihrer Herstellung sehr aufwendig, da die Antriebswelle zur Kupplung mit den Spulentragkörpem in Wellenlängsrichtung jeweils verschoben werden muß. Zusätzlich wird der Spulentragkörper sowohl in seiner Längsrichtung verschoben, als auch um seine eigene Achse in Drehung versetzt, wodurch zusätzlich Steuereinrichtungen erforderlich sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spulenwickeleinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der Drähte mit unterschiedlichen Drahtstäfken aufeinanderfolgend verarbeitet weiden können und bei der die Steigung und die Windungsanzahl der einzelnen Spulen in weiten Bereichen frei regelbar ist. Darüberhinaus soll es mit dieser Spulenwickeleinrichtung möglich sein, Wicklungen auf rechteckige Spulentragkörper aufzubringen und Drähte mit eckigen Querschnitten zu verarbeiten.

Diese Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die Einspannanordnung zwei in Spulentragkörper-Längsrichtung voneinander distanzierte Spannzangen aufweist, an die gemeinsam der eine Drehantrieb gekuppelt ist und bei der weiters an die eine Spannzange zwei Servoantriebe als Lineareinheiten gekuppelt sind, und die von der Steuervorrichtung über maximal drei Schubbewegungsachsen lagegesteuerte Diahtzuführeinrichtungen mit zwei Drahtführungsbacken ausgebildet ist, die über einen Backenantrieb senkrecht zur Drahtführungsrichtung gegeneinander verstellbar sind. Die überraschenden Vorteile dieser Merkmalskombination ermöglichen es durch die beidseitige Einspannung des Spulentragkörpers, diesem eine Drahtzuführeinrichtung mit zwei gegengleich verstellbaren Führungsbacken vorzuordnen. Dadurch wird in überraschend vorteilhafter Weise erreicht, daß Windungen mit in sich steigenden bzw. unterschiedlichen Verlauf des aufzubringenden Drahtes - wie dies beispielsweise bei der Herstellung von Bimetallschaltem nötig ist - hergestellt werden können. Dies deshalb, da über den Klemmantrieb der Drahtzuführeinrichtung der Draht festgehalten und durch die beidseitige Einspannung des Spulentragkörpers, auch in Längsrichtung der Spulentragkörper-Längsachse relativ, gegenüber dem Spulentragkörper verstellt werden kann. Die Einrichtung ist somit in vorteilhafter Weise, sowohl zur Herstellung von Rundspulen als auch zur Herstellung von Flachspulen geeignet. Gleichzeitig wird aber durch diese neue Lösung erreicht, daß auch bei stärkeren Drähten und deren Biegung um rechteckige Spulentragkörper, der Spulentragkörper nicht unerwünscht verformt bzw. verbogen oder verwunden wird.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die eine Spannzange in und bzw. oder senkrecht zur Spulentragkörper-Längsrichtung mit einem Längsverstellantrieb bzw. einem Querverstellantrieb relativ zur anderen Spannzange verstellbar ist. Die Verwendung zweier getrennter Spannzangen ermöglicht ein rasches Emstellen auf Spulentragköiper mit verschiedenen Längen bzw. kann durch die getrennten Spannzangen mit einer Spannzange der Spulentragkörper gehalten werden, während mit der zweiten Spannzange der Draht am Beginn des Wickelvorganges gleichzeitig mit dem Spulentragkörper erfaßt werden kann. Darüberhinaus ist es bei dieser Ausgestaltung möglich, eine der Spannzangen als Teil einer Handhäbungseinrichtung auszubilden bzw. einer solchen zuzuordnen, sodaß die Entnahme der Spulentragköiper aus, an der Spulenwickelmaschine vorbeilaufenden Werkstückträgem und deren Positionierung in der Spulenwickelmaschine mittels der Spannzange vorgenommen weiden kann.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die andere Spannzange, die mit einem Positionsschieber für den Spulentragkörper ausgebildet ist, zum Festklemmen des Spulentragköipers und des Drahtes ausgebildet ist, wodurch das Einfädeln des Drahtanfanges am Beginn des Wickelvorganges in die Spannzange erleichtert und damit ein gleichzeitiges Spannen des zu wickelnden Drahtes und des Spulentragkörpers mit einer Spannzange erreicht wird.

Weiters ist es erfindungsgemäß auch möglich, daß der eine Drehantrieb mit der einen Spannzange, die einen Zahnkranz aufweist, drehfest verbunden ist und daß einem Zahnkranz der anderen Spannzange eine am Lagerkörper der anderen Spannzange befestigte Feststellvoirichtung zugeordnet ist, wobei der Zahnkranz in der Wickelstellung -2-

Nr. 391 037 der anderen Spannzange mit einem Zahnrad und einer Zwischenwelle kämmt, die über die eine Spannzange drehfest mit dem Drehantrieb, insbesondere über ein weiteres Zahnrad und einen weiteren Zahnkranz, verbunden ist. Diese Ausführungsfoim verbindet die Vorteile eines fix gelagerten Drehantriebes mit den Vorteilen, eine der Spannzangen als Zuführgerät für die Spulentragkörper zu verwenden. Die Verwendung von stark belastbaren und 5 sehr exakten Zahnrad- bzw. Drehkranzanordnungen wird in überraschend einfacher Weise bei der verstellbaren Spannzange durch die Zuordnung der Feststellvorrichtung für den Zahnkranz ermöglicht. Damit wird sichergestellt, daß nach einem Bewegungsvorgang der Spannzange diese wieder störungsfrei und in der exakt gleichen Positionierung zu der feststehenden Spannzange mit dem Drehantrieb in Eingriff gebracht werden kann. So wird eine hohe Genauigkeit beim Wickeln erreicht und eine Übeibeanspruchung des Spulenträgers durch eine 10 veränderte Relativstellung der Spannzangen von vomeherein ausgeschaltet.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß den Drahtführungsbacken der Drahtzuführeinrichtung ein um eine zum Spulentragkörper parallel Achse verschwenkbarer, der Spannzange zugewendeter Führungsarm zugeordnet ist, wobei dem Führungsarm eine Feststellvorrichtung zugeordnet ist, und daß zwischen den Drahtführungsbacken und dem Führungsarm eine Drahtumlenkiolle angeordnet ist. 15 Die Verwendung des schwenkbaren Führungsarmes erlaubt, insbesondere in Verbindung mit der Drahtumlenkrolle, eine schonende Führung des Drahtes, sodaß auch dünne Drähte einwandfrei auf eckige Spulenkörper aufgewickelt werden können. Darüberhinaus wird durch die Fixierung des Führungsarmes in überraschender Weise ein exaktes Positionieren des Drahtanfanges zum Einfädeln in die Spannzange erzielt, ohne daß dieser durch die unmittelbar vor dem Spulentragkörper liegende Führung des Drahtes den Wickelvorgang 20 behindert, da der Führungsarm während des Wickelvorganges frei verschwenkbar ist.

Von Vorteil ist es weiters, wenn den Drahtführungsbacken der Drahtzuführeinrichtung ein Drahtmagazin einer selbsttätigen Bremsvorrichtung vorgeordnet ist, die über die Steuervorrichtung in Abhängigkeit vom Drahtmagazingewicht verstellbar ist, wobei das Drahtmagazin eine horizontale Aufnahmeplatte aufweist, die über eine Reibkupplung auf einer Senkrechtwelle abgestützt ist Die Verwendung von Bremsvorrichtungen ermöglicht 25 eine gleichmäßige Drahtabzugsgeschwindigkeit. Verformungen im Draht während des Wickelvorganges oder bei kurzzeitigen Stillständen zum Positionieren des Drahtes im Zuge des Wickelvorganges werden vermieden. Dadurch werden Überbeanspruchungen des Drahtmaterials sowie unerwünschte Knickungen desselben verhindert. Die Funktionssicherheit der Spulenwickeleinrichtung wird erhöht Von Vorteil ist, wenn sich die Bremskraft des Magazines in Abhängigkeit vom Drahtgewicht im Magazin regelt, da somit unerwünscht hohe 30 Zugbeanspruchungen vor allem dann, wenn nur mehr ein geringer Drahtvorrat im Magazin enthalten ist und somit auch Überbeanspruchungen des Drahtes vermieden werden.

Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, daß den Drahtführungsbacken der Drahtzuführeinrichtung eine Drahtrichtvorrichtung vorgeordnet ist die mehrere, geradlinig hintereinander angeordnete Richtstationen aufweist, zwischen deren mit einem Antrieb gegeneinander verstellbaren Richtbacken der Draht hindurchführbar ist Durch 35 die Zuordnung einer zusätzlichen Drahtrichtvorrichtung zwischen der Drahtzuführvorrichtung und dem Drahtmagazin können auch stärkere, im Draht vorhandene Verformungen in Längsrichtung desselben ausgeglichen werden. Dadurch ist es möglich, mit der Spulenwickelmaschine nicht nur dünne flexible, sondern auch sehr steife Drähte, beispielsweise mit quadratischem, rechteckigem oder einem sonstigen mehreckigen Querschnitt, zu verarbeiten. Darüberhinaus ist es von Vorteil, daß die Richtbacken der Richtstationen bei 40 Verwendung von starken Drähten als zusätzliche Bremsstationen zum gleichmäßigen Verzögern des Drahtbandes bei Stoppbewegungen herangezogen werden können.

Erfindungsgemäß kann auch zwischen den Drahtführungsbacken der Drahtrichtvorrichtung und der einen Spannzange eine Draht-Ablängvorrichtung angeordnet sein. Dadurch ist ein einwandfreier Schneidevorgang der Drähte sichergestellt, da der Draht im Schnittbereich bereits ausgerichtet ist. 45 Von besonderem Vorteil ist weiters eine Ausführungsform, bei der die Drahtzuführeinrichtung und bzw. oder die Drahtrichtvorrichtung und bzw. oder die Draht-Ablängvorrichtung auf einem einachsigen Schlitten gelagert sind, der auf einer in Längsrichtung des Drahtes verlaufenden Führungsbahn verstellbar gelagert und mit einem Vorschubantrieb verbunden ist. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß die Drahtzuführeinrichtung gleichzeitig zum Nachschieben des Drahtes am Ende eines Wickelvorganges zum Positionieren des Drahtanfanges 50 für einen weiteren Wickelvorgang bzw. zum Einfädeln des Drahtanfanges in die Spannzange herangezogen werden kann. Dies ermöglicht es, ohne Anordnung einer weiteren Zusatzeinrichtung den ausgerichteten Drahtanfang in die neue Anfangstellung für den nächsten Wickelvorgang zu positionieren.

Vorteilhaft ist eine weitere Ausgestaltung der Spulenwickeleinrichtung, bei der der Greiferbacken der einen, am Maschinentisch gelagerten Spannzange, welcher der dem einzuspannenden Draht gegenüberliegenden Seite des 55 Spulentragkörpers zugeordnet ist, mit einer Ausnehmung ausgebildet ist, die bei Ausgangsstellung für den Wickelvorgang in dem der Drahtzuführeinrichtung zugewandten Bereich des Greiferbackens liegt. Vorteilhaft ist hierbei, daß ein paralleles Spannen der Spulentragkörper auch bei gleichzeitigem Haltern des Drahtanfanges mit den Greiferbacken der Spannzange möglich ist.

Schließlich ist es im Rahmen der Erfindung vorteilhaft, beim Wickeln von elektrischen Spulen mit der 60 erfindungsgemäßen Spulenwickeleinrichtung derart vorzugehen, daß der Draht in Zuführrichtung geklemmt und in einer Ruhestellung fixiert wird, worauf der Draht in Richtung der einen Spannzange vorgeschoben wird, währenddessen der Spulentragkörper an einem der beiden Greiferbacken der einen Spannzange angelegt wird und -3-

Nr. 391 037 daß nach dem Einführen des Drahtes in die eine Spannzange durch deren Greiferbacken der Draht und der Spulentragkörper erfaßt wird, worauf der Draht in Spulentragkörper-Längsrichtung von der einen den Draht erfassenden Spannzange in Richtung der anderen Spannzange bewegt wird. Durch diese Vorgangsweise beim Wickeln von Spulen wird ein Gegenhalter zum Positionieren der Wicklungen am Spulentragkörper eingespart und es kann der Draht gleichzeitig mit dem Spulentragkörper durch die Spannzange erfaßt werden, da durch den Hochstellvorgang der Drahtzuführeinrichtung der Draht von der Spannzange fireigestellt wird. Das ermöglicht, daß der Spulentiagköiper auch im unmittelbaren Anfangsbereich der Wicklung erfaßt werden kann und Verformungen des Spulentragkörpers durch die beim Wickelvorgang auftretenden Zugkräfte verringert bzw. überhaupt vermieden werden.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird diese im folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert

Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Spulenwickeleinrichtung in schematischer und schaubildlicher Darstellung;

Fig. 2 einen Spulentragkörper mit einer auf diesen aufgebrachten Windung;

Fig. 3 eine weitere Stellung des Spulentragkörpers nach Drehung desselben um 90°;

Fig. 4 eine andere Stellung des Spulentragkörpers mit einer zum Teil bereits aufgebrachten Wicklung;

Fig. 5 eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Spulenwickeleinrichtung in Seitenansicht;

Fig. 6 die Spulenwickeleinrichtung aus Fig. 5 in Stirnansicht, teilweise geschnitten, gemäß den Linien (VI-VI) in Fig. 5;

Fig. 7 eine Richtstation einer Drahtrichtvorrichtung in Stirnansicht und geschnitten gemäß den Linien (VII-VH) in Fig. 5;

Fig. 8 eine Seitenansicht des Führungsarmes der Drahtzuführeinrichtung, teilweise im Schnitt und in größerem Maßstab;

Fig. 9 ein Blockschaltbild einer Steuervorrichtung für die erfindungsgemäße Spulenwickeleinrichtung.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Spulenwickeleinrichtung (1) dargestellt. Diese umfaßt einen Maschinentisch (2), an dem ein Drehantrieb (3) für Spannzangen (4,5) einer Einspannanordnung (6) befestigt ist. Die Spannzange (4) ist dem Maschinentisch (2) zugeordnet und besteht aus zwei Greiferbacken (7,8). Der Greiferbacken (8) ist mit einer Ausnehmung (9) versehen. Der Spannzange (4) ist weiters ein Zahnkranz (10) zugeordnet, der mit den Greiferbacken (7,8) sowie dem Drehantrieb (3) drehfest verbunden ist. Der Zahnkranz (10) kämmt mit einem Zahnrad (11) einer Zwischenwelle (12) die am Maschinentisch (2) beziehungsweise an einer am Maschinentisch (2) befestigten Halterung (13) abgestützt ist. Die Zwischenwelle (12) ist über ein weiteres Zahnrad (14) mit einem Zahnkranz (15) der Spannzange (5) verbunden. Die Spannzange (5) ist in der Halterung (13) gelagert sowie mit einem Servoantrieb (16) und einem Servoantrieb (17) relativ zu dieser bewegbar. Die Spannzange (5) weist zwei Greiferbacken (18,19) auf, die zum Erfassen und Festhalten eines Spulentragkörpers (20), ebenso wie die Greiferbacken (7, 8) gegeneinander in Richtung der Pfeile (21) verstellbar sind. Eine Achse (22) des Drehantriebes (3) verläuft parallel zur Längsrichtung - Pfeil (23) - des Spulentragkörpers (20) sowie parallel zum Servoantrieb (16). Die Spannzange (4) ist zum Festklemmen des Spulentragkörpers (20) und zum gleichzeitigen Festklemmen eines Drahtanfanges (24) eines Drahtes (25) zum Herstellen einer Wicklung (26) auf dem Spulentragkörper (20) ausgebildet.

Zur Führung des Drahtes (25) zur Herstellung der Wicklung (26) auf dem Spulentragköiper (20) ist eine Drahtzuführeinrichtung (27) angeordnet. Diese Drahtzuführeinrichtung (27) ist zwischen einem Drahtmagazin (28) und dem Spulentragkörper (20) vorgesehen und weist Drahtführungsbacken (29, 30) auf. Der Drahtführungsbacken (30) ist entlang einer Führung (31) mit einem Backenantrieb (32) gegenüber dem Drahtführungsbacken (29) gemäß Pfeil (33) verstellbar. Über den Backenantrieb (32) können die Drahtführungsbacken (29,30) derart verstellt werden, daß sie sowohl zum Festklemmen und Halten des Drahtes (25), als auch in einer, dem Draht (25) beiderseits unmittelbar benachbarten Stellung, zum Führen des Drahtes verwendbar sind. Diese Verstellbarkeit des Abstandes zwischen den Drahtführungsbacken (29,30) ermöglicht ein Einstellen auf verschiedene Drahtdicken. Die Drahtführungsbacken (29,30) mit der Führung (31) sind auf einem Schlitten (34) befestigt, der entlang einer Führungsbahn (35) mittels eines Vorschubantriebes (36) in Vorschubrichtung des Drahtes - Pfeil (37) - verschiebbar gelagert. Auf dem Schlitten (34) ist ein Verstellantrieb (38) gelagert, mit dem die Führung (31) mit den Drahtführungsbacken (29, 30) in Längsrichtung - Pfeil (23) - des Spulentragkörpers (20) und relativ zu diesem, verstellbar ist.

Dem Drahtmagazin (28) ist eine Bremsvorrichtung (39) zugeordnet, deren Wirkung in Abhängigkeit vom Drahtgewicht im Drahtmagazin (28) gesteuert ist. Dazu ist der Draht auf einer Aufnahmeplatte (40) gelagert, die um eine Senkrechtwelle (41) drehbar gelagert ist. Unter der Aufnahmeplatte (40) ist eine, die Bremsvorrichtung (39) bildende Reibkupplung (42) angeordnet. Die Aufnahmeplatte (40) mit dem daraufliegenden Draht (25) ist in Längsrichtung der Drehachse freibeweglich gelagert. Je nach dem, auf der Aufnahmeplatte (40) lagerndem Gewicht des Drahtes (25), wird ein unterschiedlicher Druck auf die Reibkupplung (42) ausgeübt. Der Widerstand beim Abwickeln des Drahtes (25) stellt sich automatisch in Abhängigkeit vom Gewicht des Drahtes auf der Aufnahmeplatte (40) ein. Im Bereich der Spannzange (4) ist weiters ein Positionsschieber (43) angeordnet, der eine Zylinderkolbenanordnung (44) umfaßt. Mit diesem Positionsschieber (43) kann während des Einfädelns des Drahtes (25) in die Spannzange (4) der -4-

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Spulentragkörper (20) an die Gieiferbacke (8) angelegt werden, sodaß genügend Platz zum Einführen des Drahtes (25) zwischen dem Spulentragkörper (20) und der Greiferbacke (7) verbleibt

In den Figuren 2 bis 4 ist gezeigt, wie die Wicklung (26) auf den Spulentragkörper (20) aufgebracht wird.

Der Spulentragkörper (20) wird unter Verwendung der Spannzange (5) mittels des Servoantriebes (16) und des Servoantriebes (17), beispielsweise von einem Werkstückträger eines an der Spulenwickeleinrichtung (1) vorbeilaufenden Längstransfersystemes entnommen und zwischen den beiden Greiferbacken (7, 8) der Spannzange (4) zentriert Mit dem Positionsschieber (43) wird der Spulentragkörper (20) an die Greiferbacke (8) der Spannzange (4) angedrückt Danach wird der Draht (25) mittels des Backenantriebes (32) zwischen den Drahtführungsbacken (29, 30) festgeklemmt - Fig. 2.

Der Drahtanfang (24) wird aus der in vollen Linien gezeichneten Stellung durch Vorwärtsbewegung des Schlittens (34) mit dem Vorschubantrieb (36) in Deckung mit dem Spulentragkörper (20) gebracht Dann werden die Greiferbacken (7,8) geschlossen, sodaß sie den Spulentragkörper (20) und den Draht (25) festklemmen. Der Draht (25) befindet sich dann in der in Fig. 2 mit strichlierten Linien gezeichneten Stellung. Daran anschließend wird die Drahtzuführeinrichtung (27) über den Verstellantrieb (38) in Längsrichtung - Pfeil (23) - des Spulentragkörpers (20) hochgehoben, sodaß der Draht (25), die in Fig. 2 mit strich-punktierten Linien eingezeichnete Stellung, einnimmt Der Draht (25) ist hierbei noch immer zwischen den beiden Drahtführungsbacken (29) und (30) eingeklemmt, um ein einwandfreies Herstellen dieser Steilwicklung zu ermöglichen. Diese Steilwicklung im ersten Wicklungsgang ermöglicht ein Freistellen der Drahtzuführeinrichtung (27) von den Greiferbacken (7) beziehungsweise (8). Um die Hubhöhe beziehungsweise die Steigung der ersten Wicklung, falls erforderlich auch gering halten zu können, kann der Greiferbacken (8) der Spannzange (4) mit einer Ausnehmung (9) versehen sein, sodaß es bei dem darauffolgenden Drehvorgang des Spulentragkörpers (20) zu keinen gegenseitigen Behinderungen zwischen der Drahtzuführeinrichtung (27) und der Spannzange (4) kommen kann. Nach der Herstellung des ersten steilen Windungsganges werden die Drahtführungsbacken (29,30) gelockert - wie durch die strichlierte Darstellung des Drahtführungsbackens (29) in Fig. 2 angedeutet - und der Spulentragkörper (20) wird in Drehrichtung des Drehantriebes (3) - Pfeil (45) -um 90° verdreht.

In Fig. 3 ist die um 90° verdrehte Stellung des Spulentragkörpers (20) dargestellt. Anschließend an den Drehvorgang wird der Draht (25) mit den beiden Drahtführungsbacken (29, 30) - wie mit vollen Linien gezeigt - festgeklemmt und in die mit strich-punktierten Linien gezeichnete Stellung nach unten gebogen. Dies ermöglicht ein Herstellen der folgenden Wicklungsgänge der Wicklung (26) mit geringerer Steigung. Nach dem Biegevorgang werden die beiden Drahtführungsbacken (29,30) wieder soweit voneinander distanziert, daß der Draht (25) zwischen diesen frei hindurchlaufen kann. Wie aus Fig. 3 weiters ersichtlich ist, ist die Greiferbacke (7) in ihrem, dem Spulentragkörper (20) zugewandten Endbereich mit einer Ausnehmung zum gleichzeitigen Spannen des Drahtes (25) versehen und es ist auch die Ausnehmung (9) im Greiferbacken (8) ersichtlich.

In Fig. 4 ist der Spulentragkörper nach einer weiteren Drehung um 90° in Richtung des Pfeiles (45) dargestellt. Der Draht (25) läuft unbehindert zwischen den Drahtführungsbacken (29,30) und die Steigung des folgenden Windungsganges ist kleiner als die der ersten Windung.

Mit der gleichbleibenden Steigung werden nunmehr die restlichen Windungsgänge der Wicklung (26) hergestellt, bis sich der Draht (25) in der in Fig. 1 mit vollen Linien gezeichneten Stellung befindet. Diese Stellung der Drahtzuführeinrichtung (27) sowie der Spannzangen (4, 5) ist nach Fertigstellung der Wicklung (26) erreicht. Nach Fertigstellung der Wicklung (26) kann der Draht (25) zwischen der Drahtzuführeinrichtung (27) und dem Spulentragkörper (20) mit einer beliebigen Ablängvorrichtung abgelängt und die Spannzange (4) geöffnet werden, worauf der Spulentragkörper (20) mit der fertigen Wicklung (26) mittels der Spannzange (5) zurück zu einem Werkstückträger oder in eine Ausgabeposition gebracht wird.

In den Figuren 5 bis 8 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spulenwickeleinrichtung (46) dargestellt, die eine Einspannanordnung (47) sowie eine Drahtzuführeinrichtung (48) umfaßt. Die Einspannvorrichtung besteht aus zwei Spannzangen (49, 50). Die Spannzange (49) ist in einem Maschinentisch (51) gelagert, an dem auch ein Drehantrieb (52) für die Spannzangen (49, 50) befestigt ist. Ein Draht (53) zum Herstellen einer Wicklung auf einem Spulentragkörper (54) wird von einem Drahtmagazin (55) über eine Drahtrichtvorrichtung (56) der Drahtzuführeinrichtung (48) zugeführt. Die Drahtzuführeinrichtung (48), die Drahtrichtvorrichtung (56) und eine Drahtablängvorrichtung (57) sind auf einem Schlitten (58) entlang einer Führungsbahn (59) in Drahtlängsrichtung mit einem Vorschubantrieb (60) verschiebbar gelagert. Die Führungsbahn (59) für den Schlitten (58) ist in einem Traggestell (61) abgestützt, welches über einen Verstellantrieb (62) in Längsrichtung - Pfeil (63) - einer Achse (64) des Drehantriebes (52) verstellbar ist. Der Verstellantrieb (62) weist einen Servormotor (65), z. B. einen Gleichstromservomotor mit Tachogeneratorregelung, auf, der mit einer Gewindespindel (66) gekuppelt ist. Das Traggestell (61) ist über zwei Führungssäulen (67) geradlinig geführt und über eine Wandermutteranordnung (68) mit der Gewindespindel (66) wirkverbunden. Der Drehantrieb (52) ist durch einen Servomotor (69) gebildet. Durch die Verwendung zweier Servomotoren für die Drehbewegung des Spulentragkörpers (54) sowie für den Drahtvorschub in Spulentragkörperlängsrichtung - Pfeil (63) - kann über eine Programmsteuereinheit - wie dies anhand eines Schaltplanes in Fig. 9 noch näher erläutert werden wird - eine universelle Anpassung der -5-

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Einrichtung, zur Herstellung von Wicklungen mit unterschiedlichen Steigungen bzw. Wicklungszahlen und dgl., erreicht werden.

Die Drahtrichtvorrichtung (56) besteht aus mehreren Richtstationen (70, 71, 72). Diese Richtstationen sind in Längsrichtung des Drahtes (53) hintereinander auf dem Schlitten (58) angeordnet.

In Fig. 7 ist die Richtstation (70) im Schnitt dargestellt. Die weiteren Richtstationen (71) und (72) entsprechen in ihrer Ausführung der in Fig. 7 dargestellten Richtstation. Jede Richtstation weist zwei Richtbacken (73, 74) auf, zwischen welchen der Draht (53) hindurchgeführt wird. Der Richtbacken (73) ist über einen Mitnehmer (75) mit einem Kolben (76) verbunden, der entgegen der Wirkung einer Feder quer zur Längsrichtung des Drahtes (53) - Pfeil (77) - verstellbar ist. Zum geradlinigen Ausrichten des Drahtes (53) werden die hintereinanderliegenden Richtstationen (70, 71, 72) mit Druckmittel beaufschlagt, und der Draht wird zwischen den Richtbacken (73,74) geklemmt und damit in Längsrichtung ausgerichtet.

Die Drahtzuführeinrichtung (48) - gemäß Fig. 5 - umfaßt neben den Führungsbacken, von welchen die Drahtführungsbacke (78) ersichtlich ist und deren Funktion jenen der Drahtführungsbacken (29, 30) nach Fig. 1 entspricht, einen Führungsarm (79), der um eine Achse (80) quer zur Längsrichtung des Drahtes (53) verschwenkbar ist. Über eine Feststellvorrichtung (81) kann dieser Führungsarm (79) in einer, mit der Drahtlängsrichtung fluchtenden Stellung, fixiert werden. Dem Führungsarm (79) ist eine Drahtumlenkrolle (82) vorgeordnet.

Die Feststellvorrichtung (81) umfaßt einen Feststellarm (83), der mit einem Antrieb (84) in Richtung des Führungsarmes (79) verstellbar ist - strichlierte Stellung - um den Führungsarm in der mit dem Draht (53) fluchtenden Stellung zu fixieren. Diese fixierte Stellung wird benötigt, um beim Vorschub der Drahtzuführeinrichtung (48) mit dem Schlitten (58) ein exaktes Einfädeln des Drahtanfanges zwischen den Greiferbacken der Spannzange (49) zu ermöglichen. Der Vorgang ist gleich dem, wie er zu Fig. 1 beschrieben wurde.

Wie weiters der Darstellung in Fig. 5 zu entnehmen ist, ist die Drahthaspel (85) auf einem, am Maschinentisch (86) gelagerten Schwenkarm aufgehängt. Über einen Meßwertgeber (87) kann das Gewicht der Drahthaspel (85) ermittelt werden. Anhand des festgestellten Gewichtes kann die Abspulgeschwindigkeit bzw. die Bremswirkung in Abhängigkeit vom Haspelgewicht festgelegt werden, um eine Überbeanspruchung des Drahtes (53) beim Abziehen von der Drahthaspel (85) zu vermeiden. Um eine gleichmäßige Zuführung des Drahtes (53) während des Wickelvorganges zu ermöglichen, wird die Drahthaspel (85) durch einen Motor (88), z. B. einen Synchronwechselstrommotor, im Sinne des Pfeiles (89) gedreht. Die Steuerung dieses Motors (88) erfolgt mittels einer Drahtschlaufensteuerung (90), wobei ein Geber (91) anhand der Spannung im Draht (53) zwischen der Drahthaspel (85) und der Drahtrichtvorrichtung (56) den Motor (88) ein- oder ausschaltet. Wird die Wicklung auf dem Spulentragkörper (54) hergestellt und Draht (53) benötigt, so spannt sich der Draht (53) zwischen der Drahthaspel (85) und der Drahtrichtvorrichtung (56) und der Geber (91) wird entgegen der Wirkung der Zugfeder verschwenkt. Diese Verschwenkung wird an die Drahtschlaufensteuerung (90) weitergemeldet und dadurch der Motor (88) aktiviert. Ist der Wickelvorgang beendet, so kommt es durch das Festhalten des Drahtes im Bereich der Drahtzuführeinrichtung (48) und der weiteren Drehung der Drahthaspel (85) mit dem Motor (88) zu einem Entspannen bzw. einer Schlaufenbildung des Drahtes (53) zwischen der Drahthaspel (85) und der Drahtrichtvorrichtung (56). Durch die Zugfeder wird nun der Geber (91) in Richtung auf den Draht (53) verschwenkt. Das dadurch ausgelöste Meßsignal führt in der Drahtschlaufensteuerung (90) zu einem Unterbrechen der Stromzufuhr zum Motor (88).

In Fig. 6 ist der Maschinentisch (86) ersichtlich, auf dem zwei Transportvorrichtungen (92) für Werkstückträger (93) angeordnet sind. Auf den Werkstückträgem sind Aufnahmen für die Spulentragkörper (54) angeordnet. Mit der Transportvorrichtung (92) werden die Werkstückträger (93) von einer Bearbeitungsstation zur anderen vorwärtsbewegt. Im Bereich der Spulenwickeleinrichtung (1) ist am Maschinentisch (86) ein Ständer (94) einer Handhabungseinrichtung (95) gelagert. Mittels eines Querverstellantriebes (96) und eines Längsverstellantriebes (97) kann die Spannzange (50) aus der in vollen Linien gezeichneten Wickelstellung in eine, oberhalb des Werkstückträgers (93) befindliche Entnahmestelle für den Spulentragkörper (54) verfahren werden. Ein mit der Spannzange (50) direkt gekuppelter Zahnkranz (98) ist während dieser Verfahrbewegung nicht im Eingriff mit einem Zahnrad (99) einer Zwischenwelle (100). Um während dieser Verschiebebewegung eine Lagefixierung der Spannzange (50) sicherzustellen, ist am Lagerkörper (101) der Handhabungseinrichtung (95) eine Feststellvorrichtung (102) angeordnet. Diese umfaßt einen, in Richtung des Zahnkranzes (98) beweglichen, an die Zahnform desselben angepaßten, Anschlag, der zwischen zwei Zähnen des Zahnkranzes (98) zu dessen Fixierung eingreift. Dadurch wird auch beim Zurückführen der Spannzange (50) in die Wickelstellung ein sicherer Eingriff in die Zähne des Zahnrades (99) sichergestellt. Die Zwischenwelle (100) ist über ein weiteres Zahnrad mit einem, auf der Spannzange (49) befestigten Zahnkranz (103) gekuppelt, der mit dem Servomotor (69) des Drehantriebes (52) verbunden ist

In Fig. 8 ist der Führungsarm (79) in größerem Maßstab dargestellt. Aus dieser Darstellung ist die Achse (80) ersichtlich, um die der Führungsarm (79) quer zur Drahtlängsrichtung verschwenkbar ist. Zur knickungsfreien Führung des Drahtes (53) bei Verschwenkungen des Führungsarmes (79) ist im Bereich der Achse (80) die Drahtumlenkrolle (82) angeordnet. Zum Fixieren des Führungsarmes (79) in der mit der Drahtlängsrichtung fluchtenden Stellung dient die Feststellvorrichtung (81), deren Änschlagarm (104) über -6-

Claims

Nr. 391 037 einen Antrieb (105) in die strichliert gezeichnete Stellung bewegt werden kann, in welcher er in eine Ausnehmung des Führungsarmes (79) eingreift und diesen gegen Drehbewegungen um die Achse (80) fixiert. Weiters ist in dieser Darstellung noch die Drahtführungsbacke (78) der Drahtzuführeinrichtung (48) ersichtlich, mit der der Draht (53) beim Einfädeln des Drahtes in die Spannzange (49) geklemmt werden kann. Während des 5 Wickelbetriebes dient die Drahtführungsbacke (78) mit der dieser gegenüberliegenden Führungsbacke als Führungsorgan für den Draht (53). In Fig. 9 ist eine Steuervorrichtung (106) für die Spulenwickeleinrichtung (1) als Blockschaltbild dargestellt. Diese Steuervorrichtung (106) umfaßt eine Stromversorgung (107), ein Anzeige- und Bedienungsfeld (108), eine Ablaufsteuerung (109), eine Bahnsteuervorrichtung (110), einen externen 10 Programmträger (111) sowie Servosteuerungen (112) und (113). Die Ablaufsteuerung (109) ist über Verteiler (114) mit den einzelnen Antrieben, beispielsweise dem Servoantrieb (16) und dem Servoantrieb (17) - gemäß Figur 1 - sowie dem Backenantrieb (32) bzw. dem Verstellantrieb (38), verbunden. Weiters sind mit dem Verteiler noch die betreffenden Steuer- und Überwachungsorgane verbunden, die das Erreichen der Endstellungen bei Beaufschlagen der verschiedenen Antriebe (16,17,32,38, 36), usw. anzeigen und an die 15 Ablaufsteuerung zur Einleitung der weiteren Arbeitsschritte übermittelt werden. Die Bahnsteuervorrichtung (110) für den Drehantrieb (3) bzw. (52) und den Verstellantrieb (38) bzw. (62) ist unter Zwischenschaltung der Servosteuerungen (112) und (113) mit diesen Antrieben verbunden. Der Drehantrieb (3) bzw. (52) und der Verstellantrieb (38) bzw. (62) werden durch Gleichstromservomotoren bzw. durch hydraulische Servoantriebe gebildet. Wie bei den Antrieben (52) und (62) in Figur 5 gezeigt, ist der 20 jeweilige Drehantrieb (52) bzw. Verstellantrieb (62) mit einem Tachogenerator (115) und einem Winkelgeber (116) direkt gekuppelt. Die Gleichförmigkeit der Drehbewegung wird durch Übermittlung der Meldesignale über die Tachogeneratoren (115) von den Antrieben zu den Servorsteuerungen (112) und (113) sichergestellt. Über die inkrementalen Winkelgeber (116) wird dann jeweils die Stellung des Antriebes anhand der durchgeführten Drehbewegung an die Bahnsteuervorrichtung (110) rückgemeldet und dort ein Vergleich zwischen dem Istzustand 25 und dem, durch den externen Programmträger (111) vorgegebenen Sollzustand hergestellt. Ist eine Soll - Ist Übereinstimmung erreicht, so wird der Antrieb (3) bzw. (38) bzw. (52) oder (62) gestoppt. Um jeweils am Beginn der Wickelbewegung eine exakte Ausgangsbasis zu erhalten, ist der Wandermutteranordnung (68) ein Referenzgeber (117), z. B. ein elektromagnetischer Nährungsschalter und der Wickelachse bzw. dem Drehantrieb (3, 52) ein Referenzgeber (118), - Figur 5 - der beispielsweise durch einen mechanisch betätigbaren Schalter 30 gebildet sein kann, zugeordnet. Vor Beginn des Wickelvorganges wird die Wandermutteranordnung (68) und der Drehantrieb (3, 52) jeweils in die durch den Referenzgeber festgelegte Ausgangsstellung verbracht, um eine gleiche Basis für den Ablauf des Wickelprogrammes zu erhalten. Während durch die Ablaufsteuerung (109) sämtliche Zusatzfunktionen der Spulenwickeleinrichtung gesteuert und überwacht werden, dient die Bahnsteuervorrichtung (110) ausschließlich zur Steuerung und Überwachung des 35 Wickelvorganges. Die Trennung der beiden Steuervorrichtungen schafft die Möglichkeit, über einen externen Programmträger (111) die verschiedensten Wickelprogramme, unter Beibehaltung des selben Ablaufsteuerungssystemes, einzuspeisen. 40 PATENTANSPRÜCHE 45 1. Spulenwickeleinrichtung mit einer Einspannvorrichtung für den Spulentragkörper einer elektrischen Spule, die 50 mit einem über eine Steuervorrichtung beaufschlagbaren Drehantrieb verbunden ist, dessen Achse parallel zur Längsrichtung des Spulentragkörpers verläuft, sowie mit einer Drahtzuführeinrichtung, die mit einem mit der Steuervorrichtung verbundenen Verstellantrieb zusammenwirkt und mit diesem parallel zur Spulentragkörper-Längsrichtung sowie relativ zum Spulentragkörper verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannanordnung (6, 47) zwei in Spulentragkörper-Längsrichtung (23, 63) voneinander distanzierte 55 Spannzangen (4, 5; 49, 50) aufweist, an die gemeinsam der eine Drehantrieb (3, 52) gekuppelt ist und bei der weiters an die eine Spannzange (5,6) zwei Servoantriebe (16,17) als Lineareinheiten gekuppelt sind, und die von der Steuervorrichtung über maximal drei Schubbewegungsachsen lagegesteuerte Drahtzuführeinrichtung (27, 48) mit zwei Drahtführungsbacken (29, 30; 78) ausgebildet ist, die über einen Backenantrieb (32) senkrecht zur Drahtführungsrichtung gegeneinander verstellbar sind. -7- 60 Nr. 391 037
2. Spulenwickeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Spannzange (5,50) in und bzw. oder senkrecht zur Spulentragkörper-Längsrichtung (23, 63) mit einem Längsverstellantrieb (16, 97) bzw. einem Querverstellantrieb (17, 96) relativ zur anderen Spannzange (4, 49) verstellbar ist.
3. Spulenwickeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Spannzange (4, 49), die mit einem Positionsschieber (43) für den Spulentragkörper (20, 54) ausgebildet ist, zum Festklemmen des Spulentragkörpers (20, 54) und des Drahtes (25, 53) ausgebildet ist.
4. Spulenwickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Drehantrieb (3, 52) mit der einen Spannzange (4, 5; 49, 50), die einen Zahnkranz (10) aufweist, drehfest verbunden ist und daß einem Zahnkranz (15) der anderen Spannzange (5, 4; 50, 49) eine am Lagerkörper (101) der anderen Spannzange (5, 50) befestigte Feststellvorrichtung (102) zugeordnet ist, wobei der Zahnkranz (10, 98) in der Wickelstellung der anderen Spannzange (5, 50) mit einem Zahnrad (14, 99) und einer Zwischenwelle (12) kämmt, die über die eine Spannzange (4,49) drehfest mit dem Drehantrieb (3,52), insbesondere über ein weiteres Zahnrad (11) und einen weiteren Zahnkranz (10), verbunden ist.
5. Spulenwickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Drahtführungsbacken (29, 30; 78) der Drahtzuführeinrichtung (27, 48) ein um eine zum Spulentragkörper (20, 54) parallele Achse (22, 64) verschwenkbarer, der Spannzange (4, 49) zugewendeter Führungsarm (79) zugeordnet ist, wobei dem Führungsarm (79) eine Feststellvorrichtung (81) zugeordnet ist, und daß zwischen den Drahtführungsbacken (29, 30; 78) und dem Führungsarm (79) eine Drahtumlenkrolle (82) angeordnet ist.
6. Spulenwickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß den Drahtführungsbacken (29, 30; 78) der Drahtzuführeinrichtung (27, 48) ein Drahtmagazin (28, 55) einer selbsttätigen Bremsvorrichtung (39) vorgeordnet ist, die über die Steuervorrichtung (106) in Abhängigkeit vom Drahtmagazingewicht verstellbar ist, wobei das Drahtmagazin (28, 55) eine horizontale Aufnahmeplatte (40) aufweist, die über eine Reibkupplung (42) auf einer Senkrechtwelle (41) abgestützt ist.
7. Spulenwickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß den Drahtführungsbacken (29, 30; 78) der Drahtzuführeinrichtung (27, 48) eine Drahtrichtvorrichtung (56) vorgeordnet ist, die mehrere, geradlinig hintereinander angeordnete Richtstationen (70, 71, 72) aufweist, zwischen deren mit einem Antrieb gegeneinander verstellbaren Richtbacken (73, 74) der Draht (25, 53) hindurchführbar ist.
8. Spulenwickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Drahtführungsbacken (29, 30; 78) der Drahtrichtvorrichtung (56) und der einen Spannzange (4, 49) eine Draht-Ablängvorrichtung (57) angeordnet ist.
9. Spulenwickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtzuführeinrichtung (27, 48) und bzw. oder die Drahtrichtvorrichtung (56) und bzw. oder die Draht-Ablängvorrichtung (57) auf einem einachsigen Schlitten (34,58) gelagert sind, der auf einer in Längsrichtung des Drahtes (25,53) verlaufenden Führungsbahn (35,59) verstellbar gelagert und mit einem Vorschubantrieb (36, 60) verbunden ist.
10. Spulenwickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Greiferbacken (8) der einen, am Maschinentisch (2) gelagerten Spannzange (4), welcher der dem einzuspannenden Draht (25) gegenüberliegenden Seite des Spulentragkörpers (20) zugeordnet ist, mit einer Ausnehmung (9) ausgebildet ist, die bei Ausgangsstellung für den Wickelvorgang in dem der Drahtzuführeinrichtung (27) zugewandten Bereich des Greiferbackens (8) liegt.
11. Verfahren zum Wickeln von elektrischen Spulen mit einer Spulenwickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (25, 53) in Zuführrichtung geklemmt und in einer Ruhestellung fixiert wird, worauf der Draht in Richtung der einen Spannzange (4,49) vorgeschoben wird, währenddessen der Spulentragkörper (20, 54) an einer der beiden Greiferbacken (7, 8) der einen Spannzange (4) angelegt wird und daß nach dem Einführen des Drahtes (25, 53) in die eine Spannzange (4) durch deren Greiferbacken (7, 8) der Draht und der Spulentragkörper erfaßt wird, worauf der Draht in Spulentragkörper-Längsrichtung (23, 63) von der einen den Draht (25, 53) erfassenden Spannzange (4; 49) in Richtung der anderen Spannzange (5; 50) bewegt wird. Hiezu 4 Blatt Zeichnungen -8-