DE102012005793A1 - Device for circular arc-like deposition of copper wire for producing coils, has depositing device rotatingly movable relative to vertical longitudinal axis, and guide element movably arranged relative to axis by radial moving components - Google Patents

Device for circular arc-like deposition of copper wire for producing coils, has depositing device rotatingly movable relative to vertical longitudinal axis, and guide element movably arranged relative to axis by radial moving components Download PDF

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Abstract

The device has a depositing device (2) i.e. depositing pipe, tubularly designed, and rotatingly movable relative to a vertical longitudinal axis (1). A guide element (8) i.e. deflector, for a wire is movably arranged relative to the axis by radial moving components. The guide element is sectionally provided inclined to a vertical direction in an inclination angle, which lies in a range from 10 degrees to 30 degrees. The depositing device is driven with a larger rotational speed than the guide element. A depositing region for the wire is defined by an inner drum (5) and an outer drum (6).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kreisbogenartigen Ablegen eines Drahtes, die eine relativ zu einer Längsachse umlaufend bewegbare Legeeinrichtung sowie mindestens ein Leitelement für den Draht aufweist, wobei das Leitelement relativ zur Längsachse umlaufend bewegbar ist.The invention relates to a device for arc-shaped placement of a wire having a relative to a longitudinal axis circumferentially movable laying device and at least one guide element for the wire, wherein the guide element is circumferentially movable relative to the longitudinal axis.

Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise verwendet, um einen zuvor gegossenen und gewalzten Draht aus Kupfer in zugenannten Coils abzulegen.Such devices are used, for example, to deposit a previously cast and rolled wire of copper in said coils.

Beschrieben wird eine derartige Vorrichtung bereits in der US 3,703,261 .Described is such a device already in the US 3,703,261 ,

Ein Problem bei der Verwendung der bekannten Vorrichtungen besteht darin, dass bei einem Ablegen des Drahtes unterschiedliche Radien bezüglich einer Mittelachse zu realisieren sind. Die bewegbare Legeeinrichtung besteht typischerweise aus einem gebogenen Rohr, aus dessen Ende der zu legende Draht austritt. Der Draht wird dann gegen ein Leitelement, einen sogenannten Deflektor geführt. Der Deflektor leitet den Draht in eine radial nach innen liegende Richtung um.A problem with the use of the known devices is that when laying the wire different radii with respect to a central axis can be realized. The movable laying device typically consists of a bent tube, from the end of the emerging wire emerges. The wire is then guided against a guide element, a so-called deflector. The deflector redirects the wire in a radially inward direction.

Beim Ablegen des Drahtes ergeben sich gemäß dem Stand der Technik Überdeckungsbereiche zwischen einzelnen Drahtabschnitten. Bei einer ungünstigen Positionierung dieser Überdeckungsbereiche können außenseitig Beschädigungen des Drahtes hervorgerufen werden.When depositing the wire arise according to the prior art coverage areas between individual wire sections. In the case of unfavorable positioning of these overlapping areas, damage to the wire can be caused on the outside.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, dass die Ablagegeometrie des Drahtes optimiert werden kann.Object of the present invention is to construct a device of the aforementioned type such that the filing geometry of the wire can be optimized.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Leitelement relativ zur Längsachse mit einer radialen Bewegungskomponente beweglich angeordnet ist.This object is achieved in that the guide element is arranged to be movable relative to the longitudinal axis with a radial movement component.

Durch die verstellbare Anordnung des Leitelementes ist es möglich, den Abstand des Drahtes zur Mittelachse während des Ablegevorganges zu verändern. Hierdurch wird eine gleichmäßige Ablage der unterschiedlichen Lagen des Drahtes unterstützt.The adjustable arrangement of the guide element, it is possible to change the distance of the wire to the central axis during the deposition process. As a result, a uniform deposition of the different layers of the wire is supported.

Zur Schwerkraft unterstützten Positionierung des Drahtes in Richtung auf eine Innentrommel wird vorgeschlagen, dass das Leitelement mindestens abschnittweise geneigt zu einer vertikalen Richtung angeordnet ist.For gravity-assisted positioning of the wire in the direction of an inner drum, it is proposed that the guide element is arranged at least partially inclined to a vertical direction.

Eine typische Ausführungsform besteht darin, dass ein Neigungswinkel im Bereich von 10 Grad bis 30 Grad liegt.A typical embodiment is that an inclination angle is in the range of 10 degrees to 30 degrees.

Die Nutzung der Schwerkraft wird insbesondere dadurch unterstützt, dass das Leitelement in lotrechter Richtung unten einen geringeren Abstand zur Längsachse als in lotrechter Richtung oben aufweist.The use of gravity is particularly supported by the fact that the guide element in the vertical direction has a lower distance to the longitudinal axis below than in the vertical direction above.

Eine Herstellung von gleichmäßigen Coils wird dadurch unterstützt, dass das Leitelement und die Legeeinrichtung gleichsinnig bewegbar angeordnet sind.A production of uniform coils is supported by the fact that the guide element and the laying device are arranged to be movable in the same direction.

Ebenfalls ist es vorteilhaft, dass die Legeeinrichtung mit einer größeren Drehzahl als das Leitelement antreibbar ist.It is also advantageous that the laying device can be driven at a higher rotational speed than the guide element.

Insbesondere ist daran gedacht, dass das Drehzahlverhältnis etwa 100:1 beträgt.In particular, it is contemplated that the speed ratio is about 100: 1.

Ein zuverlässiger Vorschub des Drahtes auch bei hohen Legegeschwindigkeiten wird dadurch unterstützt, dass die Legeeinrichtung rohrförmig ausgebildet ist.A reliable feed of the wire even at high laying speeds is supported by the fact that the laying device is tubular.

Zur Begrenzung des Legeraumes wird vorgeschlagen, dass ein Ablagebereich für den Draht von einer Innentrommel und einer Außentrommel begrenzt ist.To limit the storage space, it is proposed that a storage area for the wire of an inner drum and an outer drum is limited.

Stellkräfte können beispielsweise dadurch bereit gestellt werden, dass ein Verstellantrieb für das Leitelement als ein Stellzylinder ausgebildet ist.Actuating forces can be provided for example by the fact that an adjusting drive for the guide element is designed as an actuating cylinder.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Leitelement verschwenkbar angeordnet ist.According to one embodiment, it is provided that the guide element is arranged pivotably.

Darüber hinaus ist auch daran gedacht, dass das Leitelement in einer bezüglich der Längsachse radialen Richtung verschieblich angeordnet ist.In addition, it is also thought that the guide element is arranged to be displaceable in a radial direction with respect to the longitudinal axis.

Erfindungsgemäß ist insbesondere daran gedacht, dass der Draht als ein Kupferdraht ausgebildet ist, beispielsweise sind auch Drähte aus Aluminium, Stahl oder einer Legierung, zum Beispiel Messing, verwendbar.According to the invention, it is particularly contemplated that the wire is formed as a copper wire, for example, wires made of aluminum, steel or an alloy, for example brass, can be used.

Eine Positionierung des Leitelementes synchron zum Legen des Drahtes wird dadurch unterstützt, dass der Verstellantrieb an eine Steuerung angeschlossen ist.A positioning of the guide element synchronously to the laying of the wire is supported by the fact that the adjustment drive is connected to a controller.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:In the drawings, embodiments of the invention are shown schematically. Show it:

1 Einen Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung zum kreisbogenartigen Ablegen eines Drahtes mit verstellbarem Deflektor, 1 A vertical section through a device for the arc-like laying of a wire with adjustable deflector,

2 eine schematische Draufsicht zur Veranschaulichung der Anordnung von drei verstellbaren Deflektoren, 2 a schematic plan view illustrating the arrangement of three adjustable deflectors,

3 eine gegenüber der Ausführungsform in 2 abgewandelte Ausführungsform und 3 one over the embodiment in 2 modified embodiment and

4 eine schematische Darstellung eines kreisbogenartig orbital abgelegten Drahtes. 4 a schematic representation of a circular arc orbital deposited wire.

1 zeigt in einem Vertikalschnitt eine bezüglich einer vertikalen Längsachse (1) umlaufend bewegbare Legeeinrichtungen (2). Die Legeeinrichtung ist als ein Legerohr ausgebildet. 1 shows in a vertical section a with respect to a vertical longitudinal axis ( 1 ) continuously movable laying devices ( 2 ). The laying device is designed as a laying pipe.

Die Legeeinrichtung (2) erstreckt sich zumindest abschnittweise innerhalb einer Hohlwelle (3). Für die Erzeugung der Rotationsbewegung der Legeeinrichtung (2) wird ein Antrieb (4) verwendet.The laying device ( 2 ) extends at least in sections within a hollow shaft ( 3 ). For generating the rotational movement of the laying device ( 2 ) is a drive ( 4 ) used.

Durch die Legeeinrichtung (2) wird ein nicht dargestellter Draht zwischen einer Innentrommel (5) und einer Außentrommel (6) abgelegt. Der Draht tritt hierbei aus einer Öffnung (7) der Legeeinrichtung (2) aus und wird zunächst von einem Leitelement (8) beaufschlagt, dass als ein Deflektor ausgebildet ist.By the laying device ( 2 ) is an unillustrated wire between an inner drum ( 5 ) and an outer drum ( 6 ) filed. The wire emerges from an opening ( 7 ) of the laying device ( 2 ) and is first determined by a guiding element ( 8th ) is applied, that is designed as a deflector.

Das Leitelement (8) wird von einer Trageinrichtung (9) gehaltert und ist relativ zur Trageinrichtung (9) beweglich angeordnet. Insbesondere ist daran gedacht, das Leitelement (8) derart beweglich anzuordnen, dass unterschiedliche Abstände zur Längsachse (1) eingenommen werden können. Zur Durchführung einer Positionierbewegung des Leitelementes (8) wird ein Verstellantrieb (10) verwendet.The guiding element ( 8th ) is carried by a carrying device ( 9 ) and is relative to the carrying device ( 9 ) arranged movably. In particular, it is intended that the guide element ( 8th ) such that different distances to the longitudinal axis ( 1 ) can be taken. For carrying out a positioning movement of the guide element ( 8th ) is an adjusting drive ( 10 ) used.

Das Leitelement (8) kann beispielsweise als Finger, Platte, Bolzen oder Schild ausgebildet sein. Die Trageinrichtung (9) kann als ein Drehkranz ausgebildet werden. Der Drehkranz ist mit einem Antrieb (11) gekoppelt.The guiding element ( 8th ) may be formed, for example, as a finger, plate, bolt or shield. The carrying device ( 9 ) can be formed as a turntable. The turntable is equipped with a drive ( 11 ) coupled.

Insbesondere ist daran gedacht, das Leitelement (8) relativ zur Längsachse (11) rotatorisch zu bewegen, denkbar sind beide Drehrichtungen.In particular, it is intended that the guide element ( 8th ) relative to the longitudinal axis ( 11 ) Rotationally, conceivable are both directions of rotation.

Eingezeichnet in 1 sind eine Rotationsrichtung (12) des Leitelementes (8) und eine Rotationsrichtung (13) der Trageinrichtung (9). Vorzugsweise sind die Rotationsrichtungen (12, 13) relativ zueinander gleichsinnig.Marked in 1 are a direction of rotation ( 12 ) of the guide element ( 8th ) and a direction of rotation ( 13 ) of the carrying device ( 9 ). Preferably, the directions of rotation ( 12 . 13 ) in the same direction relative to each other.

Eine Positionierung des Leitelementes (8) erfolgt in einer bezüglich der Längsachse (1) radialen Richtung (14).Positioning of the guide element ( 8th ) takes place in a relative to the longitudinal axis ( 1 ) radial direction ( 14 ).

2 veranschaulicht in einer schematischen Draufsicht die Anordnung der Leitelemente (8) sowie der Verstellantriebe (10). Gemäß der dargestellten Ausführungsform sind die Leitelemente (8) entlang von Führungselementen (15) verschieblich angeordnet. 2 FIG. 2 illustrates a schematic top view of the arrangement of the guide elements (FIG. 8th ) as well as the adjusting drives ( 10 ). According to the illustrated embodiment, the guide elements ( 8th ) along guide elements ( 15 ) arranged displaceably.

Gemäß der Ausführungsform in 3 erfolgt eine Positionierung der Leitelemente (8) unter Verwendung von Hebeln (16). Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein einzelner Verstellantrieb (10) für alle Hebel (16) verwendet. Die Hebel sind über Kopplungsstangen (17) miteinander verbunden. Die Hebel (16) sind jeweils um Drehachsen (18) herum verschwenkbar angeordnet und mit den Leitelementen (8) gekoppelt. Bei einer Verschwenkung der Hebel (16) erfolgt eine Positionierung der Leitelemente (8) mit einer Bewegungskomponente in der radialen Richtung.According to the embodiment in FIG 3 a positioning of the guide elements ( 8th ) using levers ( 16 ). According to the illustrated embodiment, a single adjustment ( 10 ) for all levers ( 16 ) used. The levers are via coupling rods ( 17 ) connected with each other. The levers ( 16 ) are each about axes of rotation ( 18 ) pivotable around and with the guide elements ( 8th ) coupled. When pivoting the lever ( 16 ), a positioning of the guide elements ( 8th ) with a component of movement in the radial direction.

4 zeigt ein unter Verwendung der Vorrichtung hergestelltes Coil (19). Zu erkennen ist die gleichmäßige Verlegung des Drahtes sowie die gleichmäßige Verteilung von Überlappungsstellen einzelner Lagen des Drahtes. 4 shows a coil produced using the device ( 19 ). Evident is the uniform laying of the wire and the uniform distribution of overlapping points of individual layers of the wire.

Bei der Herstellung eines Coils (19) wird der Draht typischerweise in mehreren Lagen abgelegt. Ein Ablauf kann beispielsweise derart erfolgen, dass für die erste Lage das Leitelement (8) mit einem kleinen Abstand zur Innentrommel (5) positioniert wird und dass dann entsprechend der Anzahl an Windungen der Abstand vergrößert wird. Beim Herstellen der zweiten Lage wird das Leitelement (8) zunächst mit einem großen Abstand zur Innentrommel (5) positioniert und der Abstand wird dann entsprechend der Anzahl der Windungen verringert.In the production of a coil ( 19 ), the wire is typically deposited in multiple layers. A sequence may, for example, take place in such a way that for the first layer the guiding element ( 8th ) with a small distance to the inner drum ( 5 ) is positioned and then that the distance is increased according to the number of turns. When manufacturing the second layer, the guide element ( 8th ) first with a large distance to the inner drum ( 5 ) and the distance is then reduced according to the number of turns.

Bevorzugt rotieren das Leitelement (8) und die Legeeinrichtung (12) in gleichen Richtungen um die Längsachse (11). Die Rotationsgeschwindigkeit der Legeeinrichtung (2) ist hierbei großer als die Rotationsgeschwindigkeit des Leitelementes (8). Typisch ist ein Geschwindigkeitsverhältnis von 100:1, anwendbar ein Bereich von 20:1 bis 300:1.The guide element preferably rotates ( 8th ) and the laying device ( 12 ) in the same directions about the longitudinal axis ( 11 ). The rotational speed of the laying device ( 2 ) is greater than the rotational speed of the guide element ( 8th ). Typical is a speed ratio of 100: 1, applicable a range of 20: 1 to 300: 1.

Unter Verwendung des Leitelementes (8) werden die Lagen des abgelegten Drahtes in Richtung der Innentrommel (5) gedrückt.Using the guide element ( 8th ), the layers of the deposited wire in the direction of the inner drum ( 5 ).

Eine Steuerung der Positionierung des Leitelementes (8) kann unter Verwendung von erfassten Messwerten erfolgen. Beispielsweise kann die Lage und die Geschwindigkeit der Trageinrichtung (9) durch Messung der Drehzahl des Antriebes (11) erfasst werden. Ebenfalls kann eine Erfassung der Drehzahl der Legeeinrichtung (2) realisiert werden. Des Weiteren kann eine jeweilige Erfassung der Position des Verstellantriebes (10) erfolgen. Als Verstellantriebe (10) können beispielsweise elektrische, hydraulische oder pneumatische Zylinder eingesetzt werden. Eine Energieübertragung erfolgt vorzugsweise über Schleifringleitungen, eine Signalübertragung kann unter Verwendung von drahtlosen Verbindungen erfolgen.A control of the positioning of the guide element ( 8th ) can be done using acquired readings. For example, the position and speed of the carrying device ( 9 ) by measuring the speed of the drive ( 11 ). Likewise, a detection of the rotational speed of the laying device ( 2 ) will be realized. Furthermore, a respective detection of the position of the adjusting drive ( 10 ) respectively. As adjusting drives ( 10 ), for example, electric, hydraulic or pneumatic cylinders can be used. An energy transfer preferably takes place via slip ring lines, a Signal transmission can be done using wireless connections.

Eine jeweilige Lage des Leitelementes (8) kann unter Verwendung eines Winkelgebers am Verstellantrieb (10) erfasst werden. Aus der jeweiligen Lage des Leitelementes (8) werden die Steuerinformationen für den Verstellantrieb (10) abgeleitet.A respective position of the guide element ( 8th ) can be measured using an angle sensor on the adjustment drive ( 10 ). From the respective position of the guide element ( 8th ), the control information for the adjustment drive ( 10 ) derived.

Insbesondere ist daran gedacht, bei einer Verwendung von mehr als einem Leitelement (8) jedes der Leitelemente (8) einzeln zu verstellen. Alternativ zu einer Energieübertragung unter Verwendung von Schleifringen kann auch eine Energieversorgung unter Verwendung von Akkumulatoren und/oder Batterien erfolgen. Alternativ zu einer drahtlosen Signalübertragung kann auch die Signalübertragung über Schleifleitungen erfolgen.In particular, when using more than one guide element ( 8th ) each of the guiding elements ( 8th ) to adjust individually. As an alternative to energy transmission using slip rings, power can also be supplied by using accumulators and / or batteries. As an alternative to a wireless signal transmission, the signal transmission via sliding lines can be done.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 3703261 [0003] US 3703261 [0003]

Claims (14)

Vorrichtung zum kreisbogenartigen Ablegen eines Drahtes, die eine relativ zu einer Längsachse umlaufend bewegbare Legeeinrichtung sowie mindestens ein Leitelement für den Draht aufweist, wobei das Leitelement relativ zur Längsachse umlaufend bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (8) relativ zur Längsachse (1) mit einer radialen Bewegungskomponente beweglich angeordnet ist.Device for the arc-like laying down of a wire, which has a relative to a longitudinal axis circumferentially movable laying device and at least one guide element for the wire, wherein the guide element relative to the longitudinal axis is circumferentially movable, characterized in that the guide element ( 8th ) relative to the longitudinal axis ( 1 ) is movably arranged with a radial movement component. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (8) mindestens abschnittweise geneigt zu einer vertikalen Richtung angeordnet ist.Device according to claim 1, characterized in that the guide element ( 8th ) is arranged at least partially inclined to a vertical direction. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Neigungswinkel im Bereich von 10 Grad bis 30 Grad liegt.Apparatus according to claim 2, characterized in that an inclination angle in the range of 10 degrees to 30 degrees. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (8) in lotrechter Richtung unten einen geringeren Abstand zur Längsachse (1) als in lotrechter Richtung oben aufweist.Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the guide element ( 8th ) in the vertical direction below a smaller distance to the longitudinal axis ( 1 ) as in the vertical direction above. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (8) und die Legeeinrichtung (12) gleichsinnig bewegbar angeordnet sind.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the guide element ( 8th ) and the laying device ( 12 ) are arranged movable in the same direction. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Legeeinrichtung (12) mit einer größeren Drehzahl als das Leitelement (8) antreibbar ist.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the laying device ( 12 ) at a higher speed than the guide element ( 8th ) is drivable. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehzahlverhältnis etwa 100:1 beträgt.Apparatus according to claim 6, characterized in that the speed ratio is about 100: 1. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Legeeinrichtung (2) rohrförmig ausgebildet ist.Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the laying device ( 2 ) is tubular. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ablagebereich für den Draht von einer Innentrommel (5) und einer Außentrommel (6) begrenzt ist.Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that a storage area for the wire from an inner drum ( 5 ) and an outer drum ( 6 ) is limited. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verstellantrieb (10) für das Leitelement (8) als ein Stellzylinder ausgebildet ist.Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that an adjusting drive ( 10 ) for the guiding element ( 8th ) is designed as an actuating cylinder. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (8) verschwenkbar angeordnet ist.Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the guide element ( 8th ) is arranged pivotably. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (8) in einer bezüglich der Längsachse (1) radialen Richtung verschieblich angeordnet ist.Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the guide element ( 8th ) in a respect to the longitudinal axis ( 1 ) is arranged displaceably in the radial direction. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht als ein Kupferdraht ausgebildet ist.Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the wire is formed as a copper wire. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellantrieb (10) an eine Steuerung angeschlossen ist.Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the adjusting drive ( 10 ) is connected to a controller.
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