DE102022109527A1

DE102022109527A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Linearwickeln eines Rechteckdrahtes

Info

Publication number: DE102022109527A1
Application number: DE102022109527.4A
Authority: DE
Inventors: Johannes Goesswein
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-10-25
Filing date: 2022-04-20
Publication date: 2023-04-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wickeln eines Rechteckdrahtes (20) in einem Wickelraum (12) eines Spulenkörpers (10) oder eines Wickelwerkzeugs (10) zu einer linear gewickelten Spule, wobei der Rechteckdraht (20) in dem Wickelraum (12) in einer axialen Verlegerichtung (V) in zumindest einer Lage (24, 35) gewickelt wird, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass vor dem Wickeln der Spule eine Führungseinrichtung (30) zumindest teilweise in den Wickelraum (12) eingefahren wird, wobei die Führungseinrichtung (30) in der Verlegerichtung (V) einen Anschlag (34) aufweist, der den Rechteckdraht (20) in der Verlegerichtung (V) begrenzt; die Führungseinrichtung (30) während des Wickelns mit der Zunahme der Wicklung der Spule in der Verlegerichtung (V) mitgeführt wird; und die Führungseinrichtung (30) aus dem Wickelraum (12) herausgefahren wird, bevor die letzte Windung vor einer zweiten seitlichen Anlage (18) gewickelt wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Linearwickelvorrichtung (100) zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Linearwickeln eines Rechteckdrahtes.
Verfahren und Vorrichtungen zum Linearwickeln von Spulen sind hinlänglich bekannt. Unter der Linearwickeltechnik versteht man die Erzeugung einer elektrischen Spule oder Wicklung, indem ein Draht auf ein zu bewickelndes Bauteil oder einen zu bewickelnden Träger aufgewickelt wird, während das zu bewickelnde Bauteil oder der zu bewickelnde Träger um eine Rotationsachse etwa auf einer angetriebenen Spindel rotiert wird. Hierbei wird der Draht kontinuierlich von einem Drahtspeicher zugeführt. Anfänglich wird der Draht an dem zu bewickelnden Bauteil oder dem zu bewickelnden Träger festgelegt, etwa durch eine Klemmung.
Gleichzeitig zu der Rotation wird der zugeführte Draht mittels einer linearen, parallel zu der Rotationsachse verlaufenden Bewegung versetzt, wodurch der Draht innerhalb des Wickelraums des zu bewickelnden Bauteils oder des zu bewickelnden Trägers verlegt wird und dieser Wickelraum sich allmählich füllt. Das lineare Versetzen bzw. die Verlegebewegung erfolgt abgestimmt auf die Rotation des zu bewickelnden Bauteils oder des zu bewickelnden Trägers unter Berücksichtigung der Drahtbreite, wodurch sich verschiedene Wickel- bzw. Verlegemuster erzeugen lassen.
Das Herstellen von Linearwicklungen mittels Flachdrähten, also im Querschnitt rechteckigen Drähten kann im Hinblick auf den Füllfaktor des Wickelraumes den Vorteil haben, dass sich der Wickelraum mit Flachdrähten besser füllen lässt als etwa mittels Runddrähten, selbst wenn die Runddrähte in einer orthozyklischen Wicklung gewickelt werden, ergibt sich ein nicht unerhebliches Volumen in dem Wickelraum, das nicht durch die Runddrähte gefüllt ist. Dies kann bei einer entsprechenden Geometrie des Wickelraumes mittels des Einsatzes von Flachdrähten weiter optimiert werden.
Insbesondere beim Linearwickeln von Flachdrähten und insbesondere beim mehrlagigen Linearwickeln ergibt sich beim Wickeln in einer flachen Orientierung des Drahtes allerdings die Schwierigkeit, dass ein Drahtrutschen innerhalb des Wickelraumes begünstigt wird. Wenn der Draht in einer hochkant Orientierung gewickelt wird, kann er während des Wickelns zu einem Kippen neigen.
DE 10 2008 025 590 A1 sieht vor, dass zum Wickeln eines Flachdrahtes auf einem in einem rotationsbeweglich angetriebenen Wickelwerkzeug verschiebbar geführten Kerns ein Gegenlager vorgesehen ist und das Wickelwerkzeug und das Gegenlager jeweils einen Flansch aufweisen, wobei das Gegenlager zu dem Wickelwerkzeug derart bewegt wird, dass zwischen dem Flansch des Wickelwerkzeugs und dem Flansch des Gegenlagers ein Abstand hergestellt wird, in dem der zu wickelnde Flachdraht lediglich in einer Hochkantposition eingezogen werden kann. Auf diese Weise wird das Kippen des Drahtes während des Umwickelns des Kerns unter dem Nachteil vermieden, dass die Wickelvorrichtung insgesamt kompliziert aufgebaut ist und ein direktes Bewickeln von Spulenkörpern wegen eines zumindest einseitig zwingend beweglichen Flansches des Wickelraums nicht möglich ist.
JP 2004 158 653 A sieht eine Wickelvorrichtung zum Wickeln von Flachdraht in einer Hochkantorientierung vor, indem auf einem drehfest angeordneten Wickelkörper ein Draht mittels einer um den Wickelkörper rotier- oder verfahrbaren Kippvermeidungsvorrichtung, die eine Rolle mit einem Flansch aufweist, welche axial zur Wickelachse federbelastet ist und den Flachdraht gegen den Flansch des Wickelkörpers oder gegen die vorhergehende Lage der Wicklung niederhält. Die Kippvermeidungsvorrichtung mit dem Niederhalter wird um die Kontur des Wickelkörpers versetzt. Im Falle eines zylindrischen Wickelkörpers ist die Kippvermeidungsvorrichtung in einem radialen Abstand zu der Wickelachse angeordnet und kann somit um einen zylindrischen Wickelkörper rotieren. Im Falle eines im Querschnitt rechteckigen Wickelkörpers oder im Querschnitt komplexerer Geometrien ist eine zweiachsige lineare Beweglichkeit der Kippvermeidungsvorrichtung mittels Linearantrieben vorgesehen. Diese Wickelvorrichtung bzw. ein solches Wickelverfahren bedeuten ebenfalls einen recht aufwendigen Aufbau der Wickelmaschine. Die Wickelgeschwindigkeit ist hier ebenfalls aufgrund der wirkenden Kräfte und der möglichen Verfahrgeschwindigkeiten der aktiv angetriebenen Kippvermeidungsvorrichtung limitiert.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine konstruktiv einfache Vorrichtung zum Linearwickeln von Flachdrähten in einer hochkant Orientierung vorzusehen, mit der in einem Wickelverfahren eine Linearwicklung mit Flachdrähten in einer hochkant Orientierung in einer kurzen Taktzeit herstellbar ist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wickeln eines Rechteckdrahtes in einem Wickelraum eines Spulenkörpers oder eines Wickelwerkzeugs zu einer linear gewickelten Spule, wobei der Rechteckdraht in dem Wickelraum in einer axialen Verlegerichtung in zumindest einer Lage gewickelt wird, aufweisend die Verfahrensschritte: Zuführen des Rechteckdrahtes an eine seitliche Anlage des Wickelraumes und Halten des Drahtes in Bezug auf den Spulenkörper oder das Wickelwerkzeug; Lineares Wickeln der Spule durch Drehen des Spulenkörpers oder des Wickelwerkzeugs unter Ausbildung von Windungen und kontinuierlicher Zuführung des Rechteckdrahtes aus einer in der Verlegerichtung nachgeführten Zuführung in der Verlegerichtung die letzte Windung der Lage gewickelt ist, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass vor dem Wickeln der Spule eine Führungseinrichtung zumindest teilweise in den Wickelraum eingefahren wird, wobei die Führungseinrichtung in der Verlegerichtung einen Anschlag aufweist, der den Draht in der Verlegerichtung begrenzt; die Führungseinrichtung während des Wickelns mit der Zunahme der Wicklung der Spule in der Verlegerichtung mitgeführt wird; und die Führungseinrichtung aus dem Wickelraum herausgefahren wird, bevor die letzte Windung vor einer zweiten seitlichen Anlage gewickelt wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich der Vorteil, dass die jeweils gewickelte Windung in der Verlegerichtung an einer Seite durch die seitliche Anlage des Wickelraumes oder durch die vorhergehende Windung begrenzt ist und in der anderen Richtung durch den Anschlag der Führungseinrichtung oder durch die zweite seitliche Anlage. Auf diese Weise wird wirksam vermieden, dass der Draht in der Verlegerichtung in Richtung einer der seitlichen Anlagen kippt. Der Draht ist somit also in zumindest drei Raumrichtungen geführt, nämlich in der Verlegerichtung beidseitig und durch den Wickelgrund. Der Wickelgrund ist die Oberfläche des Spulenkörpers oder des Wickelwerkzeugs, auf die der Rechteckdraht gewickelt wird oder die vorhergehende Lage eines gewickelten Rechteckdrahtes. Die Führung kann, bezogen auf die Drehachse des Spulenkörpers oder des Wickelwerkzeugs auch radial etwa durch eine auf der Windung abrollende Führungsrolle erfolgen. In diesem Fall wird eine vierseitige Führung des Rechteckdrahtes während der Wicklung der Spule erreicht. Der Anschlag kann beispielsweise durch eine Begrenzungsrolle, welche in der Verlegerichtung neben der Führungsrolle angeordnet ist und, bezogen auf die Drehachse des Spulenkörpers oder des Wickelwerkzeugs radial weiter in den Wickelraum hineinragt, realisiert sein. Es ist ebenfalls denkbar, dass der Anschlag durch einen Begrenzungsbolzen oder einen Pin dargestellt wird. Ebenfalls ist denkbar dass der Anschlag bezogen auf die Drehachse des Spulenkörpers oder des Wickelwerkzeugs radial verstellbar ist und sich auf die Höhe des gewickelten Rechteckdrahtes anpassen lässt. Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass sich in Verlegerichtung jeweils vor und hinter der Führungsrolle ein Anschlag befindet, welche optional bezogen auf die Drehachse des Spulenkörpers oder des Wickelwerkzeugs radial verstellbar ist. Auf diese Weise kann der Anschlag bei einer Verlegung von der ersten seitlichen Anlage zu der zweiten seitlichen Anlage auf der der zweiten seitlichen Anlage zugewandten Seite der Führungsrolle in Richtung des Spulenkörpers oder des Wickelwerkzeugs radial verstellt werden, um den Rechteckdraht in der Verlegerichtung zu begrenzen und bei einer Verlegebewegung von der zweiten seitlichen Anlage zu der ersten seitlichen Anlage auf der der ersten seitlichen Anlage zugewandten Seite der Führungsrolle in Richtung des Spulenkörpers oder des Wickelwerkzeugs radial verstellt werden, um den Rechteckdraht wiederum in dieser Verlegerichtung zu begrenzen.
Nach einer weiteren Variante des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Führungseinrichtung eine Führungsrolle aufweist, die auf dem Rechteckdraht abrollt und Führungsrolle der Führungseinrichtung einen gestuften Durchmesser aufweist und zwischen dem kleinen und dem großen Durchmesser der Anschlag für den Rechteckdraht vorgesehen ist, wobei die Führungsrolle mit dem kleinen Durchmesser auf dem Rechteckdraht abrollt und mit dem großen Durchmesser den Draht in der Verlegerichtung begrenzt. Auf diese Weise wird die Begrenzung des Rechteckdrahtes in der Verlegerichtung durch nur ein Bauteil erreicht, wodurch sich der Verfahrensablauf vereinfacht. Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Rechteckdraht bezogen auf die Zuführrichtung in einer Hochkant-Orientierung zugeführt wird.
Nach einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass zumindest eine der gewickelten Windungen mittels zumindest einer Anpressrolle an den Spulenkörper oder das Wickelwerkzeug angepresst wird. Durch das zusätzliche Anpressen bzw. Umformen des Rechteckdrahtes wird die Drahtanlage insbesondere an im Querschnitt nicht runden, sondern rechteckigen oder etwa trapezförmigen Spulenkörpern oder Wickelwerkzeugen an den Kanten verbessert. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Anpressrolle in Verlegerichtung eine Breite aufweist, die einer oder einem Vielfachen der Drahtbreite entspricht. Optional ist die Anpressrolle in Verlegerichtung verfahrbar. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform entspricht die Breite der Anpressrolle der Breite des Wickelraumes zwischen den seitlichen Anlagen, wodurch alle Windungen mit Rechteckdrähten gleichzeitig an den Spulenkörper oder das Wickelwerkzeug angepresst werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist entlang des Umfangs des Spulenkörpers oder des Wickelwerkzeugs eine weitere Anpressrolle ausgebildet, welche ebenfalls die Windungen an den Spulenkörper oder das Wickelwerkzeug anpresst.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass in einer Zuführung des Drahtes vor der Führungseinrichtung Fixierrollen vorgesehen sind, welche in der Verlegerichtung versetzbar sind, wobei während dem Wickeln die Führungseinrichtung den Fixierrollen in der Verlegerichtung nachgeführt wird. Durch die Fixierrollen wird in vorteilhafter Weise eine Straffung des zu wickelnden Rechteckdraht erreicht, indem die Fixierrollen eine Reibung auf den Rechteckdraht ausüben. Die Fixierrollen haben die technische Wirkung, dass sie den Draht definiert führen. Insbesondere bei der Verwendung von Rechteckdraht wird das Kippen des Drahtes vermieden. Eine Führung des Drahtes ist insbesondere beim Linearwickeln mit Rechteckdrähten erforderlich, da die Führungsrolle linear verfahren wird und die Gefahr einer Verschränkung des Rechteckdrahts in der Zuführung besteht. Ferner können die Fixierrollen beiderseitig einen Flansch aufweisen, wobei der Rechteckdrähten dann an vier Seiten durch gegenüberliegende Fixierrollen und deren Flansche begrenzt wird. Auf diese Weise ergibt sich vorteilhaft eine exakte Führung des Drahtes in Bezug auf die Führungseinrichtung. Durch das Nachführen der Führungseinrichtung in der Verlegerichtung ergibt sich eine Vorspannung des Rechteckdrahtes in der Verlegerichtung, wodurch sich der Draht mittels der Führungseinrichtung und dem Anschlag der Führungseinrichtung entgegen dieser Vorspannung exakt in Bezug auf die Verlegerichtung positionieren lässt. Weiterbildend kann vorgesehen sein, dass die Führungseinrichtung und die Fixierrollen parallel und insbesondere gemeinsam verfahren werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist nach dem Herausfahren der Führungseinrichtung aus dem Wickelraum vorgesehen, dass die Führungseinrichtung bezogen auf die Verlegerichtung gewendet wird, sodass der Anschlag bezogen auf die seitlichen Anlagen und den Rechteckdraht umgekehrt angeordnet ist und eine weitere Lage der Spule nach dem Verfahren gewickelt wird. Auf diese Weise lässt sich recht einfach eine mehrlagige Wicklung erstellen. Alternativ kann, wie oben bereits dargelegt, zur Umkehr der Verlegerichtung bei einer weiteren Lage ein Anschlag auf der einen Seite der Führungseinrichtung bezogen auf die Drehachse des Spulenkörpers oder des Wickelwerkzeugs radial eingefahren werden und ein weiterer Anschlag auf der anderen Seite der Führungseinrichtung bezogen auf die Drehachse des Spulenkörpers oder des Wickelwerkzeugs radial ausgefahren werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Führungseinrichtung in Bezug auf den Spulenkörper oder das Wickelwerkzeug federnd gelagert ist oder kraft- oder weggesteuert bzw. -geregelt nachgeführt wird. Insbesondere kann in einer Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen sein, dass die Führungsrolle in Bezug auf deren Abrollstelle federnd gelagert ist oder kraft- oder weggesteuert bzw. -geregelt nachgeführt wird und die jeweilige Windung an den Spulenkörper oder das Wickelwerkzeug presst.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Führungsrolle während des Abrollens zumindest zeitweise auf den Rechteckdraht umformend wirkt. Auf diese Weise wird die Anlage des Rechteckdrahtes an den Spulenkörper oder das Wickelwerkzeug verbessert, was sich positiv auf den Füllfaktor des Wickelraumes auswirkt.
In einer Weiterbildung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass nicht nur ein, sondern mehrere Rechteckdrähte zugeführt werden und gleichzeitig gewickelt werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung begrenzt der Anschlag hierbei in der Verlegerichtung den äußersten Rechteckdraht.
Die Erfindung betrifft ferner eine Linearwickelvorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, aufweisend ein drehbar angetriebenes Wickelwerkzeug oder einen drehbar angetriebenen Träger zur Aufnahme eines Spulenkörpers, wobei die Vorrichtung dazu vorgesehen ist, einen zu der Vorrichtung in einer Zuführrichtung aus einer Zuführung zugeführten Rechteckdraht in einem Linearwickelverfahren einer Verlegerichtung in dem Wickelraum des Spulenkörpers oder des Wickelwerkzeugs zu wickeln, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Vorrichtung eine in der Verlegerichtung bewegliche Führungseinrichtung zur Führung des Rechteckdrahtes in dem Wickelraum aufweist, wobei die Führungseinrichtung einen den Rechteckdraht in der Verlegerichtung begrenzenden Anschlag aufweist, und die Führungseinrichtung in Bezug auf den Spulenkörper oder das Wickelwerkzeug federnd gelagert ist, oder kraft- oder weggesteuert bzw. -geregelt beweglich ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Führungseinrichtung eine Führungsrolle aufweist, die auf dem Rechteckdraht abrollt und die Führungsrolle, wobei die Führungsrolle bezogen auf deren Abrollstelle auf dem Rechteckdraht federnd gelagert oder - oder weggesteuert bzw. -geregelt beweglich ausgestaltet sein kann. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Führungsrolle mit einem den Anschlag bildenden radialen Versatz ausgebildet ist, wobei ein erster Durchmesser der Führungsrolle auf dem Rechteckdraht abrollt und ein zweiter Durchmesser der Führungsrolle den Rechteckdraht in der Verlegerichtung begrenzt, wobei der erste Durchmesser kleiner als der zweite Durchmesser ist und der radiale Versatz kleiner oder gleich der Höhe des zugeführten Rechteckdrahtes ist.
Für eine entsprechend ausgestaltete Vorrichtung werden die oben für das Verfahren bereits beschriebenen Vorteile erreicht. Der Anschlag verhindert in der Verlegerichtung ein Kippen des Rechteckdrahtes. Dies kann beispielsweise durch die vorstehend beschriebene gestufte Ausgestaltung der Führungsrolle an der Führungseinrichtung erreicht werden, wobei sich hierbei eine Begrenzung des Drahtes in vier Raumrichtungen ergibt, nämlich lateral durch die Führungsrolle und die vorhergehende Windung bzw. die seitliche Anlage des Wickelraumes und, bezogen auf die Drehachse des Spulenkörpers oder des Wickelwerkzeugs, radial gesehen durch den Wickelgrund oder die vorhergehende Lage und durch die auf der Windung abrollende Führungsrolle. In einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass auf der jeweiligen Windung keine Führungsrolle abrollt und bezogen auf die Drehachse radial nach außen keine Begrenzung vorhanden ist, sondern lediglich die eine laterale Begrenzung durch den Anschlag und die die vorhergehende Windung bzw. die seitliche Anlage des Wickelraumes sowie durch den Wickelgrund oder die vorhergehende Lage erreicht wird. Dies kann ebenfalls wirksam ein Kippen des Rechteckdrahtes während der Herstellung der Windung verhindern, wobei sich ein konstruktiv einfacherer Aufwand ergibt.
Nach einer Weiterbildung der Linearwickelvorrichtung ergibt sich, dass die Führungseinrichtung bezogen auf die Verlegerichtung gewendet werden kann, sodass der Anschlag der Führungseinrichtung bei einer Umkehr der Verlegerichtung in der Verlegerichtung an dem zugeführten Rechteckdraht anliegt. Auf diese Weise wird mit Vorteil ermöglicht, dass mit der Vorrichtung mehrere Lagen gewickelt werden können.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Anpressrolle zum Anpressen des zugeführten Rechteckdrahtes aufweist. Durch das zusätzliche Anpressen bzw. Umformen des Rechteckdrahtes wird die Drahtanlage insbesondere an im Querschnitt nicht runden, sondern rechteckigen oder etwa trapezförmigen Spulenkörpern oder Wickelwerkzeugen an den Kanten verbessert. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Anpressrolle in Verlegerichtung eine Breite aufweist, die einer oder einem Vielfachen der Drahtbreite entspricht. Optional ist die Anpressrolle in Verlegerichtung verfahrbar. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform entspricht die Breite der Anpressrolle der Breite des Wickelraumes zwischen den seitlichen Anlagen, wodurch alle Windungen mit Rechteckdrähten gleichzeitig an den Spulenkörper oder das Wickelwerkzeug angepresst werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist entlang des Umfangs des Spulenkörpers oder des Wickelwerkzeugs eine weitere Anpressrolle ausgebildet, welche ebenfalls die Windungen an den Spulenkörper oder das Wickelwerkzeug anpresst.
Weiterbildend kann vorgesehen sein, dass die Führungseinrichtung und/oder die Anpressrolle federnd ausgeführt sind. Dies kann beispielsweise pneumatisch bzw. direkt ansteuerbar über eine separate Achse und/oder Spindel erfolgen. Auf diese Weise können die Führungseinrichtung und/oder die Anpressrolle aktiv der Querschnittsform Spulenkörpers oder des Wickelwerkzeugs folgen. In einer ersten Ausgestaltung ist dies als passives System (etwa durch Pneumatik oder Federbelastung) vorgesehen. Der Anschlag kommt hierbei zur lateralen Begrenzung des Rechteckdrahtes mit dem Wickelgrund in Anlage. In einer weiteren Ausgestaltung ist dies als aktives System mit einer in Relation zum Wickelgrund aktiv angeriebenen Führungseinrichtung und/oder Anpressrolle vorgesehen. In diesem Falle muss eine laterale Begrenzung des Drahtes nicht bis an den Wickelgrund heran ragen. Es versteht sich, dass Führungsrolle und Anpressrolle separat ansteuerbar sein können.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

1: einen schematischen Verfahrensablauf zum Linearwickeln einer Spulenwicklung nach einer Ausführungsform des Verfahrens mit vierseitiger Begrenzung des Rechteckdrahtes
2: einen schematischen Verfahrensablauf zum Linearwickeln einer Spulenwicklung nach einer Ausführungsform des Verfahrens mit dreiseitiger Begrenzung des Rechteckdrahtes;
3: eine schematische Darstellung einer Linearwickelvorrichtung zur Durchfügung des Verfahrens;

Sofern nicht anders angegeben, werden die Bezugszeichen nachstehend einheitlich verwendet. Sofern nicht anders angegeben beziehen sich die Bezugszeichen im Text stets auf alle Figuren. Gleichermaßen beziehen sich alle Bezugszeichen in den Figuren, sofern nicht anders angegeben, stets auf die gesamte nachstehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele.
Die 1 und 2 zeigen einen schematischen Verfahrensablauf zum Linearwickeln einer Spulenwicklung nach einer Ausführungsform des Verfahrens mit vierseitiger Begrenzung des Rechteckdrahtes 20 (1) und mit dreiseitiger Begrenzung des Rechteckdrahtes 20 (2). Ein an einer seitlichen Anlage 16, 18 eines Wickelraumes 12 eines Spulenkörpers 10 oder eines Wickelwerkzeugs 10 gehaltener Rechteckdraht 20 wird gemäß des Linearwickelverfahrens um den Spulenkörper 10 oder das Wickelwerkzeug 10 gewickelt, indem dieses drehbar angetrieben ist. Der Rechteckdraht 20 wird hierbei in der Verlegerichtung V versetzt, sodass sich eine Lage 24 aus Windungen 21 des Rechteckdrahtes 20 in dem Wickelraum 12 ergibt. Für das Verfahren ist in beiden Ausführungsformen vorgesehen, dass vor dem Wickeln der Spule eine Führungseinrichtung 30 zumindest teilweise in den Wickelraum 12 eingefahren wird, wobei die Führungseinrichtung 30 in der Verlegerichtung V einen Anschlag 34 aufweist, der den Rechteckdraht 20 in der Verlegerichtung V begrenzt.
In der Ausführungsform gemäß 1 ist der Rechteckdraht 20 in allen Raumrichtungen begrenzt. In der Verlegerichtung V lateral durch die erste seitliche Anlage 16 des Wickelraumes 12 bzw. durch die vorhergehende Windung 22 sowie durch den Anschlag 34 der Führungseinrichtung 30 und, radial bezogen auf die Drehachse D des Spulenkörpers 10 oder des Wickelwerkzeugs 10 gesehen durch den Wickelgrund 14 oder die vorhergehende Lage 25 der Wicklung und durch die Führungseinrichtung 30. Die Führungseinrichtung 30 weist hierfür eine Führungsrolle 32 mit einen den Anschlag 34 ausbildenden Versatz auf, wobei sich zwei Durchmesser 36, 38 ergeben. Mit dem ersten, größeren Durchmesser 36 läuft die Führungsrolle 32 in dem Wickelraum 12 neben der eingezogenen Windung 21 und begrenzt diese in der Verlegerichtung V durch den ausgebildeten Anschlag 34. Mit dem zweiten, kleineren Durchmesser 38 rollt die Führungsrolle 32 auf der Windung 21 des Rechteckdrahtes 20 ab.
Die Führungseinrichtung 30 und/oder die Führungsrolle 32 ist hierbei in Bezug auf den Spulenkörper 10 oder das Wickelwerkzeug 10 passiv gelagert, wobei die Führungsrolle 32 eine Vorspannung zu dem Spulenkörper 10 oder zu dem Wickelwerkzeug 10 hin aufweist. Alternativ ist die Führungseinrichtung 30 und/oder die Führungsrolle 32 aktiv geführt. Dies kann beispielsweise kraft- oder weggesteuert bzw. - geregelt erfolgen. Der flanschförmige Anschlag 34 weist im Falle einer aktiven Führung bezogen auf die Drehachse D des Spulenkörpers 10 oder des Wickelwerkzeugs 10 radial eine Ausdehnung auf, die kleiner ist, als die Höhe des Rechteckdrahtes 20 oder der Höhe des Rechteckdrahtes 20 entspricht. Im Falle einer passiven Vorspannung des Rechteckdrahtes 20 ist die radiale Ausdehnung des flanschförmigen Anschlags 34 ebenfalls gleich oder kleiner als die Höhe des Rechteckdrahtes.
In der Ausführungsform gemäß 2 ist der Rechteckdraht 20 in nur drei Raumrichtungen begrenzt. In der Verlegerichtung V lateral durch die seitliche Anlage 16 des Wickelraumes 12 bzw. durch die vorhergehende Windung 22 sowie durch den Anschlag 34 der Führungseinrichtung 30 und, radial bezogen auf die Drehachse D des Spulenkörpers 10 oder des Wickelwerkzeugs 10 gesehen durch den Wickelgrund 14 oder die vorhergehende Lage 25 der Wicklung. Die Führungseinrichtung 30 weist in diesem Beispiel eine Führungsrolle 32 auf, die für die in Verlegerichtung V äußerste Windung 21 der aktuellen Lage 24 der Spulenwicklung den lateralen Anschlag 34 ausbildet.
In beiden Ausführungsbeispielen wird die Führungseinrichtung 30 in der Verlegerichtung V versetzt, bis die vorletzte Windung 23 einer Lage 24 gewickelt ist und die letzte Windung zur Wicklung ansteht. Die Führungseinrichtung 30 wird aus dem Wickelraum 12 herausbewegt und die letzte Windung der aktuellen Lage 24 wird in den Wickelraum 12 zwischen der vorletzten Windung 23 und der zweiten seitlichen Anlage 18 des Wickelraumes 12 gewickelt und mittels einer Anpressrolle 50 (in 1 und 2 nicht dargestellt) angedrückt.
Anschließend wird auf der letzten Windung eine neue Lage 24 begonnen und die Verlegerichtung V wird umgekehrt. Die Führungseinrichtung 30 wird wieder in den Wickelraum 12 eingebracht und bildet wiederum in der nun umgekehrten Verlegerichtung V einen Anschlag 34 für den zwischen der Führungseinrichtung 30 und der zweiten Anlage 18 des Wickelraumes 12 einliegenden Rechteckdrahts 20. In der Ausführungsform nach 1 ergibt sich die Besonderheit, dass die Führungseinrichtung 30 mit dem Versatz in der Führungsrolle gewendet werden muss, damit der Anschlag 34 dem Rechteckdraht zugewandt bleibt.
Anschließend wird in beiden Ausführungsformen auch die weitere Lage 24 der Spulenwicklung nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren gewickelt, bis die vorletzte Windung 23 hergestellt ist. Prinzipiell lassen so sich beliebig viele Lagen 24, 25 wickeln. Sobald die vorletzte Windung der letzten Lage 24 gewickelt worden ist, wird die Führungseinrichtung 30 aus dem Wickelraum 12 gefahren und die letzte Windung wird zwischen der vorletzten Windung 23 und der jeweiligen seitlichen Anlage 16, 18 eingesetzt.
In beiden Ausführungsformen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Anpressrolle 50 die gewickelten Windungen 21, 22, 23 in Richtung des Wickelgrundes 14 anpresst.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Linearwickelvorrichtung 100 zur Durchfügung des Verfahrens. Ein Rechteckdraht 20 wird durch Fixierrollen 40, 40` einer Führungsvorrichtung 30 in einer Zuführrichtung Z zugeführt. Die Führungsvorrichtung 30 führt den Rechteckdraht 20 in dem Wickelraum 12 des Spulenkörpers 10 oder des Wickelwerkzeugs 10. Der Rechteckdraht 20 an einer seitlichen Anlage 16, 18 des Wickelraums 12 gehalten und durch eine Rotation des Spulenkörpers 10 oder des Wickelwerkzeugs 10 um eine Drehachse D um den Spulenkörper 10 oder das Wickelwerkzeug 10 gewickelt. Es versteht sich, dass die vorliegende Darstellung nur schematisch ist und weitere Komponenten, wie beispielsweise eine Spindel vorhanden sind, die den Spulenkörper 10 oder das Wickelwerkzeug 10 antreibt. Die Führungseinrichtung 30 ist in einer in die Zeichnungsebene verlaufende Verlegerichtung V beweglich und weist einen Anschlag 34 auf, der die jeweils gewickelte Windung 21 des Rechteckdrahtes 20 in der Verlegerichtung V begrenzt. Die Führungseinrichtung 30 ist in Bezug auf den Spulenkörper 10 oder das Wickelwerkzeug 10 federnd gelagert oder kraft- oder weggesteuert bzw. -geregelt beweglich. Die Linearwickelvorrichtung 100 weist ferner eine Anpressrolle 50 zum Anpressen des zugeführten Rechteckdrahtes 20 auf, welche ebenfalls wie die Führungseinrichtung 30 in Bezug auf den Spulenkörper 10 oder das Wickelwerkzeug 10 federnd gelagert oder kraft- oder weggesteuert bzw. -geregelt beweglich ist.
Sämtliche Merkmale und Vorteile, die sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung ergeben, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl allein als auch in verschiedenen Kombinationen für die Erfindung wesentlich sein.
Bezugszeichenliste

10: Spulenkörper, Wickelwerkzeug
12: Wickelraum
14: Wickelgrund
16: Erste seitliche Anlage
18: Zweite seitliche Anlage
20: Rechteckdraht
21: Windung
22: Vorhergehende Wicklung
23: Vorletzte Windung
24: Lage
25: Vorhergehende Lage
30: Führungseinrichtung
32: Führungsrolle
34: Anschlag
36: Erster Durchmesser
38: Zweiter Durchmesser
40, 40`: Fixierrolle
50: Anpressrolle
100: Linearwickelvorrichtung
V: Verlegerichtung
H: Höhe
D: Drehachse
Z: Zuführrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008025590 A1 [0006]
JP 2004158653 A [0007]

Claims

Verfahren zum Wickeln eines Rechteckdrahtes (20) in einem Wickelraum (12) eines Spulenkörpers (10) oder eines Wickelwerkzeugs (10) zu einer linear gewickelten Spule, wobei der Rechteckdraht (20) in dem Wickelraum (12) in einer axialen Verlegerichtung (V) in zumindest einer Lage (24, 35) gewickelt wird, aufweisend die Verfahrensschritte: - Zuführen des Rechteckdrahtes (20) an eine seitliche Anlage (16, 18) des Wickelraumes (12) und Halten des Drahtes in Bezug auf den Spulenkörper (10) oder das Wickelwerkzeug (10); - Lineares Wickeln der Spule durch Drehen des Spulenkörpers (10) oder des Wickelwerkzeugs (10) unter Ausbildung von Windungen (21, 22, 23) und kontinuierlicher Zuführung des Rechteckdrahtes (20) aus einer in der Verlegerichtung nachgeführten Zuführung bis in der Verlegerichtung (V) die letzte Windung (21) der Lage (24, 25) gewickelt ist; dadurch gekennzeichnet, dass a) vor dem Wickeln der Spule eine Führungseinrichtung (30) zumindest teilweise in den Wickelraum (12) eingefahren wird, wobei die Führungseinrichtung (30) in der Verlegerichtung (V) einen Anschlag (34) aufweist, der den Rechteckdraht (20) in der Verlegerichtung (V) begrenzt; b) die Führungseinrichtung (30) während des Wickelns mit der Zunahme der Wicklung der Spule in der Verlegerichtung (V) mitgeführt wird; und c) die Führungseinrichtung (30) aus dem Wickelraum (12) herausgefahren wird, bevor die letzte Windung vor einer zweiten seitlichen Anlage (18) gewickelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (30) eine Führungsrolle (32) aufweist, die auf dem Rechteckdraht (20) abrollt und Führungsrolle (32) der Führungseinrichtung (30) einen gestuften Durchmesser (36, 38) aufweist und zwischen dem kleinen Durchmesser (38) und dem großen Durchmesser (36) der Anschlag (34) für den Rechteckdraht vorgesehen ist, und wobei die Führungsrolle (32) mit dem kleinen Durchmesser (38) auf dem Rechteckdraht (20) abrollt und mit dem großen Durchmesser (36) den Rechteckdraht (20) in der Verlegerichtung (V) begrenzt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der gewickelten Windungen (21, 22, 23) mittels zumindest einer Anpressrolle (50) an den Wickelgrund (14) angepresst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Zuführung des Drahtes vor der Führungseinrichtung (30) Fixierrollen (40, 40`) vorgesehen sind, welche in der Verlegerichtung (V) versetzbar sind, wobei während dem Wickeln die Führungseinrichtung (30) den Fixierrollen (40, 40`) in der Verlegerichtung (V) nachgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (30) nach dem Schritt c) bezogen auf die Verlegerichtung (V) gewendet wird, sodass der Anschlag (34) bezogen auf die seitlichen Anlagen (16, 18) und den Rechteckdraht (20) umgekehrt angeordnet ist und eine weitere Lage der Spule nach dem Verfahren gewickelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (30) in Bezug auf den Spulenkörper (10) oder das Wickelwerkzeug (10) federnd gelagert ist oder kraft- oder weggesteuert nachgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsrolle (32) während des Abrollens zumindest zeitweise auf den Rechteckdraht (20) umformend wirkt.
Linearwickelvorrichtung (100) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, aufweisend ein drehbar angetriebenes Wickelwerkzeug (10) oder einen drehbar angetriebenen Träger zur Aufnahme eines Spulenkörpers (10), wobei die Vorrichtung dazu vorgesehen ist, einen zu der Vorrichtung in einer Zuführrichtung aus einer Zuführung zugeführten Rechteckdraht (20) in einem Linearwickelverfahren einer Verlegerichtung (V) in dem Wickelraum (12) des Spulenkörpers (10) oder des Wickelwerkzeugs (10) zu wickeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) eine in der Verlegerichtung (V) bewegliche Führungseinrichtung (30) zur Führung des Rechteckdrahtes (20) in dem Wickelraum (12) aufweist, wobei die Führungseinrichtung (30) einen den Rechteckdraht (20) in der Verlegerichtung (V) begrenzenden Anschlag (34) aufweist, und die Führungseinrichtung (30) in Bezug auf den Spulenkörper (10) oder das Wickelwerkzeug (10) federnd gelagert, oder kraft- oder weggesteuert beweglich ist.
Linearwickelvorrichtung (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (30) bezogen auf die Verlegerichtung (V) gewendet werden kann, sodass der Anschlag (34) der Führungseinrichtung (30) bei einer Umkehr der Verlegerichtung (V) in der Verlegerichtung (V) an dem zugeführten Rechteckdraht (20) anliegt.
Linearwickelvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) zumindest eine Anpressrolle (50) zum Anpressen des zugeführten Rechteckdrahtes (20) aufweist.