DE10153896A1

DE10153896A1 - Direktwickelvorrichtung und -verfahren

Info

Publication number: DE10153896A1
Application number: DE2001153896
Authority: DE
Inventors: Johann Vilsmeier
Original assignee: Herbert Ruff & Co KG GmbH
Current assignee: RUFF GMBH & CO. KG, 85567 GRAFING, DE
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2001-11-02
Publication date: 2003-05-28

Abstract

Ringkernspulen-Wickelvorrichtung 100 mit einer Ringkernhalterung, einem durch die Ringkernöffnung geführten ringförmigen Magazin mit zur Drahtführung und Drahtmagazinierung dienenden Elemente, wobei der Ringkern 200 und das Magazin 110 um ihre vorzugsweise senkrecht zu einander ausgerichteten rotationssymmetrischen Achsen drehbar sind und das Magazin in Teilbereichen seiner Außenseite mit einem Antriebsriemen 410 in Kontakt steht und in einer Führung gelagert ist, wobei die Führung zwei Führungselemente 140, 140' umfaßt, die beiderseits des Magazins in dessen Kreisinneren ortsfest angeordnet sind und um einen Spalt 190 zum Durchführen des Wickeldrahts 300 beabstandet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ringkernspulen-Wickelvorrichtung mit einer Ringkernhalterung, einem durch die Ringkernöffnung geführten ringförmigen Magazin mit zur Drahtführung und Drahtmagazinierung dienenden Elementen, wobei der Ringkern und das Magazin um ihre vorzugsweise senkrecht zueinander ausgerichteten rotationssymmetrischen Achsen drehbar sind.

Ringkernspulen-Wickelvorrichtungen dieser Art sind z. B. aus der DE 34 07 623 A1 bekannt, bei der das Magazin der Rotorteil eines Drehstrommotors ist, dessen Statoren beiderseits des Magazin angeordnet sind. Diese Ringkernspulen- Wickelvorrichtung ermöglicht das reibungs- und damit verschleißfreie Rotieren des Magazins. Aufgrund der Ausbildung des Magazins als Rotor eines Drehstrommotors sind an seine Beschaffenheit und seine Abmessungen jedoch Anforderungen gestellt, die eine Unterbrechung des Magazins nur in einem relativ kurzen Bereich einer Länge zulassen. Weiterhin ist eine Vorrichtung der vorgenannten Art relativ aufwendig herzustellen und zu betreiben, da insbesondere die Statorwicklungen viele Arbeitsschritte für ihre Herstellung erfordern und diese mit entsprechenden Wechselfeldern gespeist werden müssen. Darüberhinaus ist die Vorrichtung anfällig gegenüber äußeren elektromagnetischen Feldern und erzeugt ihrerseits im Betrieb durch das von ihr erzeugte Wechselfeld elektromagnetische Störungen.

Weiterhin beschreibt die DE 28 20 674 C2 eine Ringkernspulen-Wickelvorrichtung der eingangs genannten Art, bei der das Magazin mit drehbar gelagerten Gleitrollen ausgerüstet, in einem Bereich seiner Länge unterbrochen und die Drahtzuführung derart ausgebildet ist, daß der Drahtanfang zwischen zwei Gleitrollen zu dem vom Magazin getrennten Fixierelement geführt wird, das vom Ringkern getrennt angeordnet ist und den Drahtanfang im Verlauf des Wickelns freigibt. Diese Ringkernspulen-Wickelvorrichtung weist zum einen den Nachteil auf, das nur Ringkerne mit großem Durchmesser bewickelt werden können, da die auf dem Magazin gelagerten Gleitrollen einen möglichst großen Durchmesser haben müssen, und damit auch nur Ringkerne mit großem Innendurchmesser funktionsgerecht bewickelt werden können. Weiterhin ist bei dieser Ringkernspulen- Wickelvorrichtung nachteilig, daß das Magazin über Transporträder angetrieben wird, die jeweils nur in einem äußerst begrenzten Bereich das Magazin antreiben, so daß während der Rotation des Magazins im unterbrochenen Bereich die Transporträder nicht in Kontakt mit dem Magazin stehen und es in diesem Bereich auch nicht antreiben können. Wird das Magazin dann nur von einem Transportrad, das in Rotationsrichtung vor dem unterbrochenen Bereich liegt, angetrieben, kommt es aufgrund der Zugwirkung zu einer unerwünschten Aufbiegung des Magazins, die im schlimmsten Fall dazu führt, daß das Magazin aus seiner Führung springt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ringkernspulen- Wickelvorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die ein direktes Bewickeln selbst sehr kleiner Ringkerne ermöglicht, ohne daß zunächst ein Drahtvorratsmagazin beladen und erst anschließend der Ringkern bewickelt werden kann. Zusätzlich soll diese Vorrichtung jedoch so beschaffen sein, daß sie auch unter schwierigen äußeren Bedingungen funktioniert, einfach und robust aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einer Ringkernspulen- Wickelvorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vor, daß das Magazin in Teilbereichen seiner Außenseite mit einem Antriebsriemen in Kontakt steht und in einer Führung gelagert ist, die zwei beiderseits des Magazins in dessen Kreisinneren ortsfest angeordnete Führungselemente umfaßt, die um einen Spalt zum Durchführen des Wickeldrahts beabstandet sind.

Der Antriebsriemen steht mit der Außenseite des Magazins über einen längeren Bereich in Kontakt, so daß ein besonders sicherer und gleichmäßiger Antrieb des Magazins gewährleistet ist. Dies ist insbesondere bei Magazinen von Vorteil, die in einem Bereich ihrer Länge unterbrochen sind und die damit nicht oder nur ungenügend von Antriebsrollen oder Zahnrädern über ihren gesamten Umfang in Rotation versetzt werden können.

Die Anordnung der Führungselemente erlaubt gleichzeitig ein Führen des Wickeldrahts durch den gebildeten Spalt sowie eine Führung des Magazins, wodurch unter anderem einer Verbiegung des ringförmigen Magazins entgegengewirkt wird, was insbesondere bei Magazinen mit geringem Querschnitt von Vorteil ist.

Es werden ferner Verfahren zum Bewickeln einer Ringkernspulen- Wickelvorrichtung gemäß den Ansprüchen 10 und 11 bereitgestellt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ringkernspulen-Wickelvorrichtung nach der Erfindung, bei der die Ringkernhalterung zur Vereinfachung nicht gezeigt ist und weiterhin das vordere Führungselement weggelassen wurde, so daß die Drahtführung im Spalt erkennbar ist;
Fig. 2 in Arbeitsstellung des Ringkerns eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1, wobei jedoch beide Führungselemente dargestellt sind;
Fig. 3 in teils gebrochener Darstellung einen Schnitt gemäß der Linie I-I' in Fig. 1;
Fig. 4 in teils gebrochener Darstellung einen Schnitt gemäß der Linie II-II' in Fig. 1.
Die Ringkernspulen-Wickelvorrichtung 100 nach den Fig. 1 bis 4 weist eine Führung auf, in der das Ringmagazin 110 gelagert ist. Die Führung umfaßt dabei zwei Führungselemente 140, 140', die beiderseits des Magazins in dessen Kreisinneren ortsfest angeordnet und um einen Spalt 190 zum Durchführen des Wickeldrahts 300 beabstandet sind.
Die Führungselemente sind dabei weiterhin so gestaltet, daß sie im Bereich, in dem der Ringkern durch das Magazin geführt ist sowohl vom Magazin als auch vom Ringkern beabstandet sind.
In einem Bereich des Magazins, der dem durch den Ringkern geführten Bereich gegenüberliegt, steht das Magazin mit der Mantelfläche seiner Außenseite in Kontakt mit einem Antriebsriemen 410. Der Antriebsriemen wird dabei in Teilbereiche über die Außenseite des Magazins geführt, wobei die Führungselemente 140, 140' ein entsprechendes Gegenlager an der Innenseite des Magazins bilden, und versetzt das Magazin im Betrieb in Rotation.
Gemäß Fig. 1 ist der Antriebsriemen 410 Teil eines Riemenantriebs 400, wobei der Riemenantrieb weiterhin Umlenkrollen 420, 430, die in der Nähe des Magazins angeordnet sind und zumindest eine Antriebsrolle, wobei alle Rollen des Riemenantriebs vorzugsweise in einer Ebene und auf parallelen rotationssymmetrischen Achsen drehbar angeordnet sind, aufweist. Der Antriebsriemen 410 ist um die Umlenkrollen und die Antriebsrolle gelegt und wird von der Antriebsrolle angetrieben. Zweckmäßigerweise kann weiterhin eine Spannrolle vorgesehen sein, die auf die Außenseite des Riemens drückt und diesen spannt. Der Bereich des Antriebsriemens zwischen den benachbart zum Magazin angeordneten Umlenkrollen steht mit Teilbereichen der Mantelfläche an der Außenseite des Magazins in Kontakt und versetzt in angetriebenem Zustand das Magazin in Rotation. Zweckmäßigerweise sind das Magazin und der Antriebsriemen miteinander fluchtend ausgerichtet, wobei die Rotationsachsen von Magazin und Riemenantriebsrollen vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtet sind.
Das Magazin 110 ist vorzugsweise ein Ringmagazin mit kreisscheibenförmigem Querschnitt und weist eine zur Führung und Magazinierung des Wickeldrahts dienende radiale nach außen geöffnete ringförmige Nut 125 auf. Weiterhin weist das Ringmagazin in einem Bereich 120 eine Unterbrechung auf, in der der Ringkern 200 bei entsprechender Ausrichtung des Magazins mit seiner Ringkernöffnung einsetzbar und wieder entnehmbar ist. Das so ausgeformte Ringmagazin wird vom Antriebsriemen zweckmäßigerweise dergestalt beaufschlagt, daß zum einen beide Stirnseiten der nach außen geöffneten Nut 125 regelmäßig mit dem Antriebsriemen in Kontakt stehen und daß zum anderen der mit dem Antriebsriemen regelmäßig in Kontakt stehende Bereich des Magazins größer ist als der Bereich der Unterbrechung 120.
Das Ringmagazin 110 weist weiterhin eine in seinem Nutboden radial nach innen gerichtete Durchbrechung 115 zum Durchführen des Wickeldrahts auf. Durch diese Durchbrechung wird ein Wickeldrahtanfang geführt und zum Zeitpunkt des Anwickelns im Kreisinneren des Ringmagazins kurzfristig fixiert.
Die Führungselemente 140, 140' sind im Bereich der Kreisfläche des Ringmagazins um einen Spalt 190 beabstandet, durch den der Wickeldraht 300 beim Bewickeln geführt wird. Weiterhin weisen die Führungselemente jeweils paarweise Aussparungen für die Aufnahme von Lagerrollen 150, 150', 160, 160' auf, die wiederum paarweise sich gegenüberliegend in den Führungselementen angeordnet sind. Die Lagerrollen sind dabei im äußeren dem Ringmagazin zugewandten Rand so angeordnet, daß das Ringmagazin auf den Lagerrollen rotierend gelagert ist. Die das Ringmagazin lagernden Bereiche der Stirnflächen der Lagerrollen sind konkav gekrümmt, und die von den Stirnflächen gelagerten Bereiche der Mantelfläche des Ringmagazins sind konvex gekrümmt, so daß die Krümmungen ineinanderpassen, womit eine besonders reibungs- und verschleißarme Lagerung gewährleistet wird.
Die Lagerrollen sind bevorzugterweise Kugellager, die auf parallel zur Rotationsachse des Ringmagazins ausgerichteten rotationssymmetrischen Achsen drehbar und im Kreisinneren des Ringmagazins beiderseits des Spalts 190 angeordnet sind. Um ein besonders gutes Gegenlager zu dem auf das Ringmagazin drückenden Antriebsriemen 410 zu bilden, sind die Lagerrollen weiterhin zweckmäßigerweise in einem den Antriebsriemen zugewandten Bereich an der Innenseite des Ringmagazins angeordnet.
Gemäß den Fig. 1, 3 und 4 ist im Spalt 190 eine Drahtführung 170 angeordnet, die beim Bewickeln des Ringkerns die sich während einer Umdrehung bildende Drahtschlaufe zwischen Durchbrechung 115 und Ringkern 200 führt. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der Drahtführung 170 um einseitig oder beidseitig des Spalts vorzugsweise konzentrisch im Kreisinneren des Ringmagazins angeordnete Mittel zum Verjüngen des Spalts, so daß sich die Drahtschlaufe zunächst an der verjüngten Stelle verfängt, der Draht gespannt wird und unter weiterem Zug aufgrund der fortschreitenden Rotation des Drehmagazins über die verjüngte Stelle gezogen und straff auf den Ringkern aufgewickelt wird. Bevorzugterweise handelt es sich bei dem Verjüngungsmittel um Stücke Filz, Vlies oder Plüsch, die auf gegenüberliegende Bereiche der an den Spalt grenzenden Innenseiten der Führungselemente 140, 140' angebracht sind.
Der auf den Wickeldraht ausgeübte Wickelzug wird weiterhin durch die Rotationsgeschwindigkeit des Ringmagazins und darüberhinaus über radial in Richtung zum Ringmagazin 110 verstellbar angeordnete Bürsten 180 eingestellt. Die Bürsten liegen dabei mit einem dem gewünschten Wickelzug entsprechenden Druck auf dem magazinierten Wickeldraht 300 auf, so daß es hierdurch möglich ist, den Wickelzug, der bei Wickelbeginn zusätzlich durch die Reibung zwischen den aufmagazinierten Wickeldrahtlagen erhöht ist und beim Leeren des Ringmagazins merklich abnimmt, entsprechend zu steuern.
Im folgenden wird das Verfahren zum Bewickeln einer Ringkernspule mit einer Wickelvorrichtung, die eine Ringkernhaltevorrichtung, ein durch die Ringkernöffnung geführtes Ringmagazin, wobei der Ringkern und das Magazin um ihre vorzugsweise senkrecht zueinander ausgerichteten rotationssymmetrischen Achsen drehbar sind, erläutert.
Zunächst wird das Ringmagazin in eine erste Position gebracht, in der der unterbrochene Bereich 120 des Ringmagazins so zur Ringhaltevorrichtung ausgerichtet ist, daß der Ringkern in die Ringhaltevorrichtung eingesetzt werden kann. Der Ringkern wird sodann in die Ringkernhaltevorrichtung (nicht dargestellt in Fig. 1 und 2) eingesetzt und hat damit seine Arbeitsstellung erreicht. Zweckmäßigerweise wird der Ringkern durch einen Roboterarm (nicht dargestellt) automatisch in die Ringkernhalterung eingesetzt. Die Ringkernhalterung verfügt beispielsweise über Treib- und Halterollen, in denen der Ringkern gehalten und in Rotation versetzt wird.
Der Wickeldraht wird nun von einer Vorratsrolle (nicht dargestellt) abgezogen und der Wickeldrahtanfang wird durch die Durchbrechung 115 im Ringmagazin 110 geführt. Zweckmäßigerweise kann das Ringmagazin dazu in eine zweite Position gefahren werden, in der die Durchbrechung zum Wickeldrahtanfang ausgerichtet wird und der Wickeldrahtanfang durch Transportrollen automatisch durch die Durchbrechung geführt wird.
Der Wickeldrahtanfang wird zweckmäßigerweise weiterhin kurzfristig fixiert und das Ringmagazin beginnt zu rotieren, so daß der Wickeldraht in die Nut 125 aufmagaziniert und gleichzeitig um den Ringkern gewickelt wird, indem der Wickeldraht durch die Durchbrechung 115 gezogen und der eine Drahtschlaufe bildende Bereich zwischen Durchbrechung 115 und Ringkern 200 wiederum als Wicklung um den Ring angezogen wird.
Ist die vorgegebene Länge Wickeldraht von der Vorratsrolle abgezogen, wird der Wickeldraht entsprechend abgeschnitten.
Während des Bewickelns wird gleichzeitig der Ringkern durch die Ringkernhaltevorrichtung in Rotation versetzt, so daß eine gleichmäßige beliebig enge Wicklung auf den Ringkern wickelbar ist.
Während des Bewickelns wird eine gleichmäßige Drahtspannung durch zumindest eine Bürste 180, deren Borsten auf die im Magazin aufgewickelten Drahtwindungen gewährleistet.
Ist die notwendige Anzahl von Drahtwindungen auf den Ringkern aufgebracht, wird das Ringmagazin gestoppt und dabei zweckmäßigerweise in die erste Position gebracht. Der bewickelte Ringkern wird ebenfalls gestoppt und aus der Ringkernhaltevorrichtung entnommen. Zweckmäßigerweise erfolgt die Entnahme wiederum automatisch durch einen Roboterarm, der im Gegenzug einen neuen Ringkern zum Bewickeln in die Ringkernhaltevorrichtung einsetzen kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Abwandlungen ergeben sich für den Fachmann in naheliegender Weise aus den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen und werden von ihm als zur Erfindung gehörig verstanden. Bezugszeichenliste 100 Ringkernspulen-Wickelvorrichtung
110 Magazin
115 Durchbrechung
120 unterbrochener Bereich
125 Nut
140, 140' Führungselement
150, 150' Lager
160, 160' Lager
170 Drahtführung
180 Führungsbürsten
190 Spalt
200 Ringkern
300 Draht
400 Riemenantrieb, mit
410 Riemen
420, 430 Umlenkrollen
440 Antriebsrolle

Claims

1. Ringkernspulen-Wickelvorrichtung (100) mit einer Ringkernhalterung, einem durch die Ringkernöffnung geführten ringförmigen Magazin mit zur Drahtführung und Drahtmagazinierung dienenden Elementen, wobei der Ringkern (200) und das Magazin um ihre vorzugsweise senkrecht zueinander ausgerichteten rotationssymmetrischen Achsen drehbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin in Teilbereichen seiner Außenseite mit einem Antriebsriemen (410) in Kontakt steht und in einer Führung gelagert ist, wobei die Führung zwei Führungselemente (140, 140') umfaßt, die beiderseits des Magazins in dessen Kreisinneren ortsfest angeordnet und um einen Spalt (190) zum Durchführen des Wickeldrahtes (300) beabstandet sind.

2. Ringkernspulen-Wickelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin ein Ringmagazin (110) mit kreisscheibenförmigem Querschnitt ist, das eine zur Drahtführung und Drahtmagazinierung dienende, radial nach außen geöffnete ringförmige Nut (125) aufweist.

3. Ringkernspulen-Wickelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringmagazin (110) in einem Bereich (120) seiner Länge unterbrochen ist.

4. Ringkernspulen-Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringmagazin (110) in seinem Nutboden eine radial nach innen gerichtete Durchbrechung (115) zum Durchführen des Wickeldrahtes aufweist.

5. Ringkernspulen-Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung weiterhin Lagerrollen (150, 150', 160, 160') umfaßt, die paarweise sich gegenüberliegend in den Führungselementen (140, 140') angeordnet sind, und daß die das Ringmagazin lagernden Bereiche der Stirnflächen der Lagerrollen konkav gekrümmt sind, und daß wenigstens die von den Stirnflächen gelagerten Bereiche der Mantelfläche des Ringmagazins konvex gekrümmt ist, derart, daß ihre Krümmung der Krümmung der Bereiche der Stirnflächen entspricht.

6. Ringkernspulen-Wickelvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerrollen (150, 150', 160, 160') auf parallel zur Rotationsachse des Ringmagazins (110) ausgerichteten rotationssymmetrischen Achsen drehbar und im Kreisinneren des Ringmagazins beiderseits des Spalts (190) und in einem dem Antriebsriemen (410) zugewandten Bereich angeordnet sind.

7. Ringkernspulen-Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Spalt (190) eine Drahtführung (170) angeordnet ist, die beim Bewickeln die Drahtschlaufe zwischen Durchbrechung (115) und Ringkern (200) führt.

8. Ringkernspulen-Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß radial in Richtung zum Magazin verstellbare Bürsten (180) vorgesehen sind, die mit einem dem gewünschten Wickelzug entsprechenden Druck auf dem magazinierten Wickeldraht (300) aufliegen.

9. Ringkernspulen-Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Roboterarm den Ringkern automatisch in die Ringkernhalterung einsetzt, daß der Wickeldraht automatisch zugeführt und konfektioniert wird, und daß der bewickelte Ringkern vom Roboterarm automatisch wieder aus der Ringkernhalterung entnommen wird.

10. Verfahren zum Bewickeln einer Ringkernspule bei der eine Vorrichtung gemäß einem der vorgehenden Ansprüche verwendet wird.

11. Verfahren zum Bewickeln einer Ringkernspule mit einer Wickelvorrichtung umfassend eine Ringkernhaltevorrichtung, ein durch die Ringkernöffnung geführtes ringförmigen Magazin, wobei der Ringkern und das Magazin um ihre vorzugsweise senkrecht zueinander ausgerichteten rotationssymmetrischen Achsen drehbar sind, und das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

- Positionierung des Magazins in eine erste Position, in der ein unterbrochener Bereich des Magazins zur Ringkernhaltevorrichtung ausgerichtet ist;

- Einsetzen des Ringkerns in die Ringkernhaltevorrichtung im unterbrochenen Bereich des Magazins;

- Führung des Wickeldrahtanfangs durch die Durchbrechung;

- Fixierung des Wickeldrahtanfangs;

- Rotation des Magazins und des Ringkerns, so daß sich der Wickeldraht auf das Magazin aufwickelt und gleichzeitig durch die Durchbrechung gezogen und um den Ringkern gewickelt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei beim Bewickeln des Ringkerns der im Magazin aufgewickelte Wickeldraht durch zumindest eine Bürste geführt wird, indem die Borsten der Bürste auf die Drahtwindungen drücken.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei beim Bewickeln des Ringkerns der sich im Inneren des Magazins zwischen Unterbrechung und Ringkern erstreckende Wickeldraht in einem Bereich über eine Drahtführung geführt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11, 12 oder 13, weiterhin umfassend die Schritte:

- Beenden der Rotation des Magazins und des Ringkerns, wenn die weggegebene Anzahl von Wicklungen auf dem Ringkern aufgewickelt ist, wobei das Magazins in die erste Position gebracht wird,

- Entnahme des bewickelten Ringkerns aus der Ringkernhaltevorrichtung.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Verfahren automatisch abläuft und der Ringkern von einem Roboterarm in die Halterung eingesetzt, der Wickeldraht automatisch zugeführt und gewickelt und der bewickelte Ringkern vom Roboterarm wieder entnommen wird.