Verfahren und Vorrichtung zum Aufwickeln von Spulen auf ringförmige gerne von elektrischen Maschinen. Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufwickeln von Spu len auf ringförmige Kerne von elektrischen Maschinen, welche Spulen in Nuten des Ker nes angeordnet werden.
Durch das Verfahren gemäss der Erfin dung können beispielsweise die Spulen von elektrischen Maschinen, wie sie in der schwei zerischen Patentschrift Nr. 184387 beschrie ben sind, hergestellt werden. Bei diesen Ma schinen ist der Magnetkern bereits in einer Weise aufgewickelt, dass sich dessen maschi nelle Herstellung ermöglicht. Dadurch kann erreicht werden, zum Beispiel das ganze Ständerelement einer solchen Maschine mit Hilfe von zwei Vorrichtungen maschinell herzustellen.
Die erste bekannte Vorrichtung dient zum Aufwickeln und Ausstanzen des zur Herstellung des Magnetkernes angewen deten Blechbandes, während die zweite Vor richtung, auf welche sich .die Erfindung be zieht, dazu dient, dass fertig ausgestanzte, ringgewickelte Blechband mit den elek trischen Spulen in solcher Weise zu ver- sehen, dass die Handarbeit auf ein Mindest mass herabgesetzt wird.
Mit Hilfe des Verfahrens und der Vor richtung gemäss der Erfindung kann man nicht nur eine grosse Arbeitsersparnis und die Möglichkeit fahrikatorischer Verein fachung infolge .der maschinellen Aufwick lung der Spulen, sondern gleichzeitig er reichen, dass diese Spulen wegen .der An wendung genau arbeitender mechanischer Hilfsmittel mit einer technischen und physi kalischen Vollkommenheit hergestellt werden können,
die man bisher bei fabrikmässiger Herstellung von Dynamomaschinen nicht gekannt hat.
Wie aus der obengenannten Patentschrift hervorgeht, kann man bei der Art elek trischer Maschinen, um die es sich hier han- d@elt, eine elektrische Wicklung des bekann ten Gramme-Typus verwenden.
Das Verfahren gemäss vorliegender Er findung besteht darin, dass durch die axiale Bohrung des Kernes ein .Speicherrad geführt wird, auf welches der Leiter und der Isolier- stoff in einer für alle oder eine Mehrzahl von Spulen hinreichenden Menge auf gewickelt worden ist und das so aufgespei cherte Wickelgut durch Drehung des Rades schichtweise in die Kernnuten gewickelt wird, worauf dem Kern schrittweise nach einer vorbestimmten Anzahl Windungen in jeder Nut eine Drehung um seine Achse entsprechend einer Nutenteilung erteilt wird.
Um die Aufspeicherung des steifen Lei ters, z. B. des Kupferbandes und des dünnen, leicht zerreissbaren Isolierstoffes, z. B. des dünnen Papiers, auf demselben Rade zu er möglichen, können der Leiter, z. B. das Kupfer, und der Isolierstoff, z. B. das Papier, vorteilhaft in getrennten Bündeln auf das Speicherrad aufgewickelt und von diesem durch getrennte Öffnungen an der Radinnen seite abgezogen werden.
Eine der grössten Schwierigkeiten, die bei dem Verfahren entsteht, ist, wie oben er wähnt, die Erzielung eines gleichmässigen Zuges in dem Leiter, der auf den Kern auf gewickelt werden soll, unter anderem weil der Kernquerschnitt dort, wo das Kupfer aufgewickelt werden soll, rechteckige Form hat und weil die Abmessungen des Speicher rades im Verhältnis zum Durchmesser des Kernes derartig sein müssen,
das der Auf wickelquerschnitt des Kernes weit seitlich vom Mittelpunkt des Speicherrades zu liegen kommt. Folglich wird der Abstand des Punktes, wo der Leiter gegen den Kern an liegt, von dem Punkte, wo der Leiter aus dem Speicherrade austritt, in weit grösserem Masse schwanken als die Geschwindigkeit, mit der das Aufwickeln geschieht, so das der Teil .des Leiters, der aus dem Speicher rade hinausgezogen wird,
bei der Um drehung 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 durch die er findungsgemässe Vorrichtung dadurch gelöst, das sie mechanisch gesteuerte Organe um fasst, die das aufzuwickelnde Gut gegen den Kern bezw. gegen die darunter liegende Wicklungsschicht andrücken.
Die gesteuerten Organe können verschie dene Ausbildungsformen aufweisen, und ihr Antrieb kann in weiten Grenzen verändert werden.
Eine zweckmässige Lösung besteht in der Anwendung von vier getrennten Führungs fingern, nämlich je einen für jede Seiten kante des rechteckigen Querschnittes, und diese Finger können derart eingerichtet sein, dass sie unter zwa.ngläufiger mechanischer Führung dazu gebracht werden, über den Leiter zu gleiten, unmittelbar nachdem der selbe über den Kern oder über die Barunter liegende Wicklungsschicht gelegt ist.
Vor zugsweise sind die .gesteuerten Organe derart einberichtet, dass ein Organ den aufgewickel ten Leiter nicht loslässt; bevor das nach folgende Organ seine andrückende Bewe gung begonnen hat.
Die Aufwicklung 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 von dem Druck, den der Finger gegen ,den Leiter ausübt, während er darüber hinweggleitet.
Die Finger können vorzugsweise derart gesteuert sein, das sie zum Beispiel unter Kurvensteuerung oder unter Einfluss anderer zweckmässiger Einrichtungen bei jeder Um drehung des Speicherrades sich vom Mittel- punkt der unter Aufwicklung befindlichen Spule derart zurückziehen, das diese Bewe gung genau der entsprechenden Dicke einer Leiterschicht und einer Schicht Isolierstoff entspricht.
Ferner können vorteilhaft Massnahmen ge troffen sein, das sich die Finger in dem Zeitraum, in welchem sie wirksam sind; aus der Ebene herausbewegen, in der sich das Wickelgut vom Speicherrad zur Spule wäh rend der Umdrehung .des Rades bewegt. Die Finger können deshalb ,gleichzeitig derart an geordnet sein,
das sie sieh unmittelbar nach Beendigung eines Arbeitsvorganges von dieser Ebene zurückziehen und somit der Aufwicklung nicht im Wege stehen. Das Speicherrad für den Leiter kann mit gesonderten Umfangsnuten zum Aufwickeln einer genügenden Schicht der beiden Werk stoffe versehen sein. Am Boden dieser Nuten können eine Reihe von Rollen vorgesehen sein, auf denen das Wickelgut derart auf liegt, dass es im Verhältnis zum Rade frei umlaufen kann, ohne eine wesentliche Rei bung zu erfahren.
Zum leichteren Verständnis der Erfin dung wird dieselbe nachstehend unter Hin weis auf die Zeichnungen beschrieben, die schematisch eine Ausführungsform der Er findung zeigen.
Fig. 1 zeigt schaubildlich eine schema tische Aufstellung der wesentlichen Organe der Vorrichtung, wobei jedoch einzelne selbstverständliche Antriebsvorrichtungen und 'teile fortgelassen sind, um eine leichtere Übersicht über die Wirkung,der Maschine zu ermöglichen.
Fig. 2 zeigt in grösserem Massstabe die Einzelheiten in Verbindung mit einem der vier Finger.
Fig. 3 zeigt einen Teilschnitt .des Spei cher- und Aufwickelrades.
In Fig.l bezeichnet 1 den Maschinen rahmen mit aufrechtstehenden Stützen 2 und 3, die, gen, mittels Stege 4 und 5 miteinander verbunden sind. Der Rahmen umfasst ferner einen zentralen Tisch 6 zur Lagerung verschiedener Teile der Vorrich tungen. Auf dem Rahmen sind eine Reihe von Rollen 7, 8, 9, 10, 10a gelagert, die das Speicherrad 11. unterstützen, das in bekann ter Weise so eingerichtet ist, dass es in zwei Teile zerlegt werden kann, z. B. nach den Linien 12 und 13, und Umfangsnuten 14, 1:5 (Fig. 3) aufweist zum Aufwickeln eines Iso lierbandes 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 Kupfer hand und das Papierband anliegen, nachdem diese auf das Rad aufgewickelt sind. Das Speicherrad hat ferner Öffnungen 20 und 21 zum Durchtritt für das Kupferband bezw. das Papierband. Auf der linken Seite der Fig. 1 sind Klemmbacken 22, 23 gezeichnet, die in senk rechter Richtung mit Hilfe zweier Hand räder 24, 25 gegeneinander bewegt werden können, indem die Backen 22, 23 in zweck mässiger Weise in dem Ständer 2 gleitend angeordnet sind. Diese Backen halten den Ständerkern 26 fest, welcher in der oben genannten Patentschrift beschrieben ist.
In der Zeichnung ist dieser gern 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 bei spielsweise auf dem Ständer der Maschine bilden..
Das Kupferband 17 und -das Papierband 16 werden von den Öffnungen 20 bezw. 21 im Speicherrad 11 und zu dem Kern 26, 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, sind eine Reihe von Führungsfingern 29, 30, 31, 32 vorgesehen, die mittels geeig- neter Kurvenscheiben, Rollen, .Schlitten und Federn ,dazu dienen,
während des Auf wickelns dem Bande zu folgen, wenn dieses um den gern herumgelegt wird, dasselbe auf seinen Platz zudrücken und es am Platz zu halten, bis der nächste Finger zu wirken beginnt. Darnach bewegt sich der Finger aus ,der Aufwickelspule heraus und zieht sich in seine Ausgangsstellung und von der Auf wickelebene zurück, um seinen- nächsten Arbeitsvorgang abzuwarten.
In der Zeichnung sind nicht alle Bewe gungsorgane ersichtlich, .die für die Durch führung dieser Bewegungen sämtlicher Fin ger notwendig sind. Der Finger 30 ist mit den Schiebern dargestellt, die für -die Aus führung sämtlicher Bewegungen nötig sind, aber die Antriebsorgane selbst sind fort g o elassen, ausgenommen das eine, welches den Finger nach aussen von :
der unter Aufwick- Jung befindlichen Spule in einem der Dicke je einer Windungsschicht des Leiters und des Isolierstoffes entsprechenden Abstand be wegt.
Der Finger 31 ist mit seinen sämtlichen Bewegungsorganen dargestellt, und diese Organe sind in Fig. 2 in grösserem Masstabe gezeichnet.
Der Finger 3,2 ist mit den verschiedenen Schiebern und ebenfalls mit den Bewegungs- organen für die hin- und hergehende Bewe gung in der Richtung der Aufwicklung, sowie der nach aussen gehenden, einer Leiter- bezw. Isolierstoffschicht entsprechenden Be wegung dargestellt,
während die Antriebs- organe für die dritte Bewegung aus der Ebene der Spule heraus nicht dargestellt sind.
Die -ganze Maschine wird beispielsweise von einer Riemenscheibe 38 durch Welle 34 angetrieben, die ein mit Rad 11 in Zahn- eingriff stehendes Zahnrad 35 treibt und von der durch geeignete Zahnräder (in der Zeich nung der Übersichtlichkeit halber nicht dar gestellt) der Antrieb für die Wellen 36, 37, 38 abgeleitet wird.
Was nun die verschiedenen Antriebsvor richtungen für die Finger anbelangt, so ist ersichtlich, das Finger 30 an einem Schie ber 40 befestigt ist, der senkrecht zur Ebene der aufgewickelten Spule 42 in einem Klotz 41 gleitet, der an einem Schieber 43, wie mit punktierten Linien ,gezeigt, in einer Nut 44 vom Klotz 45 zwecks Bewegung in Richtung parallel zur Ebene der Spule 42 befestigt ist, während Klotz 45 an einem Schieber 46 befestigt ist, der wiederum in einem Klotz 47 gleitet,
der einen Teil des Maschinenrahmens bildet und der eine Be- wegung des ganzen Mechanismus 30, 40, 41, 43, 45, 46, 4 7 in senkrechter Richtung in der Aufwickelebene der Spule ermöglicht. Eine Feder 48, die am Steg 4 befestigt ist, sucht dieses ganze Aggregat in senkrechter Richtung nach oben zu ziehen,
und ein auf einem Teil 50 des Maschinenrahmens drehbar gelagerter Hebel 49 hält diese Teile in einer bestimmten Lage unter Einwirkung eines Stiftes 51,
der in einer einen Teil des Ma- schinenrahmene bildenden Hülse 52 gleitet und welcher mit seinem untern Ende 53 gegen eins Kurvenscheibe 54 anliegt,
die von der Welle 3? angetrieben wird und jeweils die senkrechte Stellung des Fingers 30 im Verhältnis zu der unter Aufwicklung befindlichen Spule 42 bestimmt. Der Finger 32 ist in entsprechender Weise an einem Schieber 55 befestigt,
der in senkrechter Richtung in einem Klotz 56 gleiten kann, welcher auf einem Schieber 57 befestigt ist, der durch Feder 58 in waagrechte Richtung gezogen wird, welche Feder an einem Teil <B>59</B> das Maschinenrahmens befestigt ist;
gleich zeitig wie ein Arm 60 auf der Welle 39 eine Bewegung des Schiebers 57 und dadurch des Fingers 32 in waagrechter Richtung hin und her unter Beeinflussung eines Armes 61 be wirkt, der ,gegen eine Kurvenscheibe 62 an liegt, die eich um eine Welle 38 herum- bewegt.
In senkrechter Richtung wird der 'Schie ber 55 von einer Leiste 63 unterstützt, die an einem Schieber 64 befestigt ist, der in einem Klotz 65 gleitet, welcher einen Teil des Maschinenrahmens bildet. Der ,Schieber 55 steht unter Einfluss der Feder 66,
die an dem Maschinenrahmen befestigt ist und den Schieber 55 in sezkreehter Richtung ab- wärts zu ziehen sucht:
Der Schieber 64 wird von einem Hebel 67 nach oben gedrückt, wel cher bei 68 im Maschinenrahmen drehbar ge lagert ist und an dem entgegengesetzten Ende unter Einfluss eines Stiftes 69 -steht, der mit seinem andern Ende 70 gegen eine der Kurvenscheibe 54 entsprechende Kamm scheibe 71 anliegt,
die eine -Steuerung des Fingers 32 in senkrechter Richtung entspre- chend der Schicht aus Leiter- und Isolier- stoff bewirkt, welche jeweils auf der unter Aufwicklung befindlichen Spule 42 (Fig. 2) aufgewickelt ist.
Zur weiteren Verdeutlichung der Bewe gung der Führungsfinger dient Fig. 2, in welcher die Antriebsorgane dargestellt sind, welche die gewünschte Bewegung des Fin gers 31 bewirken.
Der Finger 31 ist an einem Schieber<B>72</B> befestigt, der in waagrechter Richtung parallel zu der Aufwicklungsebene in einem Klotz 73 gleitend gelagert ist und der mit tels einer Feder 74, die teilweise weggebro chen 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 Maschinen rahmens bildet.
Das hintere Ende des Schie bers 72 liegt gegen eine Platte 76 an, die mit einem in .dem Klotz 75 gleitenden 'Schie ber 77 fest verbunden ist, der auch in waag rechter 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 eich drehende Kurvenscheibe 7,9 anliegt. Die Welle 37 bewegt sich mit einer derartigen Geschwindigkeit, dass sich der vorstehende Teil 78 bei jeder Umdrehung des Speicher rades 11 aus der Anlage gegen einen der Einschnitte der Kurvenscheibe 79 zu dem andern bewegt.
Der Finger 81 bewegt sich somit bei jeder Umdrehung des Rades 11 in waagrechter Richtung von der unter Auf wicklung befindlichen !Spule 42 um einen einem solchen Einschnitt entsprechenden Ab stand fort, der genau derart bemessen ist, dass er der Dicke einer Schicht aus Leiter und Isolierstoff entspricht. Das linke Ende des Fingers 3,1 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 ;ge lagert 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 Füh rung und besitzt an seinem obern 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 Geschwindigkeitdreht, ,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 Aufwicklungs ebene gleitend in einem Klotz 87 gelagert ist, der einen Teil,des Maschinenrahmens bil det.
Am hintern Ende hat der Schieber 86 einen vorstehenden Arm 88, der an der Kurvenscheibe 89 anliegt. Es ist ferner eine Federvorrichtung vorgesehen, die nicht in der Zeichnung dargestellt ist und dazu dient, den vorstehenden Arm 88 gegen :die Kurven scheibe 89 in feste Anlage zu drücken.
Die Kurvenscheibe 89, die an der Welle 3,6 be festigt ist; dreht sich mit derselben Ge schwindigkeit wie das Rad 11 und dient dazu, unmittelbar nachdem die Kurven scheibe 90 den Finger 3,1 nach unten längs dem unter Aufwicklung befindlichen Bande 17 geführt und der darauffolgende Finger 32 ,seine Arbeit begonnen hat, das Band wäh rend der weiteren Aufwicklung festzuhalten und den Finger 31 zurückzuziehen, so dass dieser aus der Aufwicklungsebene heraus kommt und den Bändern 1,6 und 17 nicht im Wege steht,
wenn die nächste Windungs- schicht aufgewickelt werden soll.
Die oben beschriebene Vorrichtung arbei tet in folgender Weise: Das Isolierband 16 und das Leiterband 17 werden von dem Speicherrad 11 zu der Nut in dem zu bewickelnden Kern 26 ge zogen. 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, in dem dieses weiter um den Kern 43 herum- gewickelt wird, worauf der Finger 29 in Stellung gebracht wird und dem Bande nach oben längs der innern senkrechten Seite des Kernes 26 folgt.
Die in der Zeichnung (Fix. 1) gezeigte Stellung zeigt den Finger <B>2</B>9 punktiert in derjenigen Stellung, welche die verschiedenen Teile einnehmen, unmittel- bar bevor der Finger 30 seine Arbeit be ginnen und dem Band 17 längs dem obern waagrechten Teil der Wicklung folgen soll.
Bei jeder Umdrehung des Rades 11 ziehen sich die Finger der Dicke einer Wicklung entsprechend unter Beeinflussung von Kur venscheiben 54, 71 und 79 und einer Kurven scheibe für den Finger 29 zurück, welch letz tere nicht in der Zeichnung dargestellt ist, und der Aufwickelvorgang 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, um eine Nutteilung gedreht und für die nächste Spule eingestellt. Die Bänder 1e und 17 werden in zweckmässiger Weise ge kröpft, so dass sie, ohne gebrochen zu werden, zur Bewicklung der nächsten Spule bereit sind.