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Die Erfindung betrifft eine Wickelmaschine und ein Verfahren für das Herstellen von Spulenwicklungen an einem außengenuteten Wicklungsträger eines Rotors oder Stators einer elektrischen Maschine sowie eine Wickelanlage.
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Hintergrund
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Rotoren, insbesondere außengenutete Rotoren, für insbesondere als fremderregte Synchronmaschinen ausgeführte Elektromotoren sind üblicherweise mit Zähnen gebildet, die jeweils mit einem Kupferdraht, beispielsweise einem Kupferlackdraht, in Form einer konzentrierten Wicklung bewickelt werden. Im Bereich der Traktionsantriebe sind in der Regel vier bis acht Zähne für einen solchen Rotor vorgesehen. Die Wicklungen der einzelnen Zähne sind in der Regel als Reihenschaltung ausgeführt und besitzen so insgesamt zwei Anschlussdrähte, die verbreitet mit einem Schleifringkörper elektrisch verbunden werden. Die interne Verschaltung der einzelnen Zahnspulen erfolgt hierbei im Wickelprozess selbst. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass Rotoren mit einem Drahtführer und der einfachen Zuführung des Kupferlackdrahtes liegend oder auch stehend Zahn für Zahn bewickelt werden.
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Für das Wickeln werden verbreitet sogenannte Nadelwickelmaschinen eingesetzt, bei denen mittels einer nadelförmigen Zuführung Draht um einen Zahn gewickelt wird, um Spulenwicklungen zu bilden. Ein derartiges System ist dem Dokument
EP 1 191 672 B1 beschrieben. Die Dokumente
WO 2015 / 189676 A1 und
EP 1 376 829 B1 offenbaren Vorrichtungen, bei der mehrere Zähne eines innengenuteten Wicklungsträgers mittels gemeinsam gekoppelt angetriebener Nadeln bewickelt werden können.
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Zusammenfassung
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Aufgabe der Erfindung ist es, verbesserte Technologien für das Herstellen von Spulenwicklungen an einem außengenuteten Wicklungsträger bereitzustellen, mit denen insbesondere ein effektives und effizientes Wickeln ermöglicht ist.
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Zur Lösung der Aufgabe ist eine Wickelmaschine für das Herstellen von Spulenwicklungen an einem außengenuteten Wicklungsträger eines Rotors oder Stators einer elektrischen Maschine nach dem unabhängigen Anspruch 1 geschaffen. Weiterhin sind Verfahren für das Herstellen von Spulenwicklungen an einem außengenuteten Wicklungsträger eines Rotors oder Stators einer elektrischen Maschine sowie eine Wickelanlage nach weiteren unabhängigen Ansprüchen bereitgestellt. Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen in dem angefügten Satz von Ansprüchen.
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Nach einem Aspekt ist Wickelmaschine für das Herstellen von Spulenwicklungen an einem außengenuteten Wicklungsträger eines Rotors oder Stators einer elektrischen Maschine geschaffen. Die Wickelmaschine ist mit einer Aufnahmevorrichtung für die Aufnahme eines außengenuteten Wicklungsträgers und mit mehreren um die Aufnahmevorrichtung angeordneten Wickelvorrichtungen gebildet. Die Aufnahmevorrichtung weist eine Längsachse auf, welche in einem Zustand, in dem ein außengenuteter Wicklungsträger an der Aufnahmevorrichtung aufgenommen ist, auf einer Längsachse des außengenuteten Wicklungsträgers liegt. Jede der Wickelvorrichtungen weist eine Drahtzuführeinrichtung auf, welche eingerichtet ist, einen Wickeldraht entlang einer Vorschubrichtung zu bewegen und so zu der Aufnahmevorrichtung hin zu führen. Jede der Wickelvorrichtungen weist ein Antriebssystem auf, welches eingerichtet ist, die Drahtzuführeinrichtung relativ zu der Aufnahmevorrichtung und unabhängig von den Drahtzuführeinrichtungen der anderen Wickelvorrichtungen während einer Vorschubbewegung des Wickeldrahts gemäß einer Wickelbewegung derart zu bewegen, dass der Wickeldraht zum Bilden einer Spulenwicklung um einen Wickelzahn eines an der Aufnahmevorrichtung aufgenommenen außengenuteten Wicklungsträgers gewickelt wird. Die Aufnahmevorrichtung weist einen Rotationsantrieb auf, mittels dessen die Aufnahmevorrichtung um ihre Längsachse rotierbar ist. Der Rotationsantrieb ist eingerichtet, die Aufnahmevorrichtung gemäß der Wickelbewegung derart zu rotieren, dass der jeweiligen Wickeldraht zum Bilden einer jeweiligen Spulenwicklung um den betreffenden Wickelzahn des an der Aufnahmevorrichtung aufgenommenen außengenuteten Wicklungsträgers gewickelt wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Herstellen von Spulenwicklungen an einem außengenuteten Wicklungsträger eines Rotors oder Stators einer elektrischen Maschine bereitgestellt, mit den Schritten Aufnehmen eines außengenuteten Wicklungsträgers an einer Aufnahmevorrichtung einer Wickelmaschine, derart, dass eine Längsachse der Aufnahmevorrichtung auf einer Längsachse des außengenuteten Wicklungsträgers liegt; und gleichzeitiges Bilden mehrerer Spulenwicklungen um einen jeweiligen Wickelzahn des außengenuteten Wicklungsträgers mittels mehrerer um die Aufnahmevorrichtung angeordneten Wickelvorrichtungen der Wickelmaschine, wobei hierbei für das Bilden einer jeweiligen Spulenwicklung mittels einer jeweiligen Wickelvorrichtung mittels einer Drahtzuführeinrichtung der betreffenden Wickelvorrichtung ein Wickeldraht entlang einer Vorschubrichtung bewegt und so dem betreffenden Wickelzahn zugeführt wird, während der Vorschubbewegung des Wickeldrahts die Drahtzuführeinrichtung der betreffenden Wickelvorrichtung mittels eines Antriebssystems der betreffenden Wickelvorrichtung relativ zu dem betreffenden Wickelzahn und unabhängig von den Drahtzuführeinrichtungen der anderen Wickelvorrichtungen gemäß einer Wickelbewegung bewegt und so um den betreffenden Wickelzahn gewickelt wird, und der außengenutete Wicklungsträger mittels eines Rotationsantriebs der Aufnahmevorrichtung derart rotiert wird, dass der jeweilige Wickeldraht zum Bilden der jeweiligen Spulenwicklung um den betreffenden Wickelzahn des außengenuteten Wicklungsträgers gewickelt wird.
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Eine Wickelanlage gemäß einem weiteren Aspekt ist mit mehreren offenbarungsgemäßen Wickelmaschinen gebildet, wobei die Wickelmaschinen zum parallelen Herstellen von Spulenwicklungen an einem jeweiligen außengenuteten Wicklungsträger eines Rotors oder Stators einer elektrischen Maschine in der Wickelanlage eingerichtet sind.
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Mit den offenbarungsgemäßen Technologien können mehrere Drähte gleichzeitig einem Wicklungsträger zugeführt werden, wobei jede Drahtzuführeinrichtung einem anderen Wickelzahn zugewandt ist und unabhängig arbeiten kann. Durch die parallele Arbeitsweise kann eine Prozesszeit für das Bewickeln eines Wicklungsträgers reduziert sein. Insbesondere ist gemäß der Offenbarung vorgesehen, die Wickelvorrichtungen zumindest zeitweise zeitlich parallel zu betreiben, um mehrere Spulenwicklungen zeitgleich herzustellen. Bevorzugt sind die Wickelvorrichtungen für einen im Wesentlichen vollständig zeitlich parallelen Betrieb eingerichtet, der dann für das Verfahren entsprechend vorgesehen ist. Durch ein solches zeitgleiches Bewickeln mehrerer Zähne eines Wicklungsträgers kann insbesondere im Fall eines geblechten Wicklungsträgers ein Aufklaffen der Bleche des Wicklungsträger auf einer einem einzelnen bewickelten Zahn gegenüberliegenden Seite vermieden oder reduziert sein. Offenbarungsgemäß kann das Herstellen von Spulenwicklungen an einem geblechten außengenuteten Wicklungsträger vorgesehen sein, also an einem Wicklungsträger, der aus einer Anordnung, insbesondere Stapelung, mehrerer Bleche besteht, deren Form die Außenkontur der Wicklungsträgers vorgibt.
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Die Einrichtung der Antriebssysteme und des Rotationsantriebs für Bewegungen gemäß Wickelbewegungen kann insbesondere eine entsprechende Ansteuerung mittels einer oder mehrerer hierfür vorgesehener Ansteuervorrichtungen umfassen. Hierbei können eine gemeinsame Ansteuervorrichtung, eine jeweilige Ansteuervorrichtung für jedes eine Bewegung erzeugende Element oder mehrere Ansteuervorrichtung für jeweils ein oder eine Gruppe von Bewegung erzeugenden Elemente vorgesehen sein.
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In bevorzugten Ausführungsformen kann vorgesehen sein, mittels des Rotationsantriebs die Aufnahmevorrichtung zumindest teilweise zeitgleich zu einer jeweiligen Wickelbewegung der Wickelvorrichtungen gemäß der Wickelbewegung zu rotieren. Somit kann über eine zumindest teilweise Überlagerung der verschiedenen bereitgestellten Bewegungen eine Wickelbewegung ausgeführt werden, die präzise an einen zu bewickelnden Wicklungsträger angepasst sind. Beispielsweise kann ein Wickeldraht mittels eine Überlagerung einer Rotation der Aufnahmevorrichtung mit einer Drahtzuführeinrichtungs-Bewegung in Axialrichtung (also parallel zu der Längsachse) ein Draht präzise um eine abgerundete Ecke eines Wickelzahns gelegt und/oder in einer schräg verlaufenden Nut zwischen zwei Wickelzähnen eines schräggenuteten Wicklungsträgers geführt werden.
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Die Drähte können der Wickelmaschine, und hierbei den Wickelvorrichtungen, von einem jeweiligen Drahtspeicher, insbesondere einer jeweiligen Rolle, zugeführt werden. Die Drahtspeicher können einen Teil der Wickelmaschinen bilden oder außerhalb von dieser angeordnet sein.
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Die Wickelvorrichtungen sind vorzugsweise um eine Längsachse der Aufnahmevorrichtung und somit entlang eines Umfangs eines in der Aufnahmevorrichtung aufgenommenen Wicklungsträgers angeordnet.
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Die Wickelvorrichtungen können einer als solches bekannten Nadelwickeltechnik entsprechend ausgebildet sein. Insbesondere können die Wickelvorrichtungen jeweils eine röhrenförmige Drahtzuführeinrichtung aufweise, die als Nadel oder Drahtführerdüse bezeichnet werden kann und eingerichtet ist, in den Zwischenraum zwischen zwei Zähnen eingeführt zu werden und dann einen Spulendraht zuführend um einen Zahn herum bewegt zu werden, um Spulenwicklungen herzustellen.
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Bei der Wickelmaschine dient die Rotation der Aufnahmevorrichtung der Rotation eines an der Aufnahmevorrichtung aufgenommenen außengenuteten Wicklungsträgers, so dass der außengenutete Wicklungsträger dem offenbarungsgemäßen Verfahren gemäß mittels des Rotationsantriebs zumindest teilweise zeitgleich zu einer jeweiligen Wickelbewegung der Wickelvorrichtungen gemäß der Wickelbewegung derart rotiert wird, dass der jeweilige Wickeldraht zum Bilden der jeweiligen Spulenwicklung um den betreffenden Wickelzahn des außengenuteten Wicklungsträgers gewickelt wird. Mit der Aufnahme eines außengenuteten Wicklungsträgers an der Aufnahmevorrichtung der Wickelmaschine kann eine Wickelanordnung umfassend die Wickelmaschine und den Wicklungsträger gebildet sein.
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Die Wickelmaschine kann wenigstens drei Wickelvorrichtungen aufweisen. Beispielsweise kann die Wickelmaschine genau drei Wickelvorrichtungen aufweisen. Alternativ können zwei oder mehr als drei Wickelvorrichtungen vorgesehen sein. Insbesondere kann eine Anzahl von Wickelvorrichtungen der Wickelmaschine so gewählt sein, dass ein zur Verfügung stehender Bauraum um die Aufnahmevorrichtung effizient genutzt wird, beispielsweise durch das Anordnen einer maximal möglichen Zahl von Wickelvorrichtungen um die Aufnahmevorrichtung, ohne dass sich die Wickelvorrichtungen in ihren jeweiligen Bewegungen behindern.
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Die Wickelvorrichtungen können bezogen auf den Umfang eines in der Aufnahmevorrichtung anzuordnenden Wicklungsträgers gleichmäßig um die Aufnahmevorrichtung verteilt angeordnet sein. Somit kann in einer Ausführung mit drei Wickelvorrichtungen ein jeweiliger Winkel zwischen zwei benachbarten Wickelvorrichtungen um die Längsachse, beziehungsweise in Umfangsrichtung eines in der Aufnahmevorrichtung anzuordnenden Wicklungsträgers 120 Grad betragen. Bei mehr oder weniger Wickelvorrichtungen ergeben sich bei gleichmäßiger Verteilung entsprechende Winkel.
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Die Aufnahmevorrichtung kann einen Werkstückträger aufweisen, der für die Aufnahme eines außengenuteten Wicklungsträgers eingerichtet und in der Wickelmaschine lösbar angeordnet ist, um einen Transport eines an dem Werkstückträger aufgenommenen außengenuteten Wicklungsträgers zu und von der Wickelmaschine zu ermöglichen. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Wicklungsträger bei der Aufnahme an der Aufnahmevorrichtung von dem Werkstückträger weg bewegt wird, so dass der Wicklungsträger während des Wickelvorgangs an der Aufnahmevorrichtung, nicht jedoch an dem Werkstückträger angeordnet ist. Hierbei kann der Werkstückträger selbst an der Aufnahmevorrichtung angeordnet sein. Der Werkstückträger kann von der Aufnahmevorrichtung lösbar sein, um einen Wicklungsträger entfernt von der Aufnahmevorrichtung an dem Werkstückträger anzuordnen. In einer solchen Ausführung kann alternativ der Werkstückträger nicht Teil der Aufnahmevorrichtung sein, sondern unabhängig von dieser bereitgestellt sein. In einer Ausführung weist der Werkstückträger eine Ausnehmung auf, durch die hindurch ein entsprechender Haltevorsprung der Aufnahmevorrichtung hindurch geführt wird, um mit dem Wicklungsträger in Kontakt zu treten und diesen an der Aufnahmevorrichtung aufzunehmen. Hierbei kann der Wicklungsträger von dem Werkstückträger weg bewegt werden, so dass der Werkstückträger separat vom Wicklungsträger und außerhalb des Bereichs, in dem die Spulenwicklungen hergestellt werden, an der Aufnahmevorrichtung verbleibt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Wicklungsträger an dem Werkstückträger verbleibt und dadurch an der Aufnahmevorrichtung aufgenommen wird, dass der Werkstückträger an der Aufnahmevorrichtung befestigt wird. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass die Rotation der Aufnahmevorrichtung um ihre Längsachse auf den Werkstückträger übertragen wird, so dass dieser um eine Längsachse des Werkstückträgers rotiert, wobei wiederum die Rotation des Werkstückträgers auf den Wicklungsträger übertragen wird, um eine Rotation des Wicklungsträgers zu erreichen, insbesondere als Bestandteil einer Wickelbewegung.
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Für jede der Wickelvorrichtungen kann das betreffende Antriebssystem eingerichtet sein, die Drahtzuführeinrichtung gemäß der Wickelbewegung relativ zu der Aufnahmevorrichtung in einer ersten Richtung zu bewegen, welche parallel zu der Längsachse der Aufnahmevorrichtung verläuft, und in einer zweiten Richtung zu bewegen, welche senkrecht zu der Längsachse der Aufnahmevorrichtung und durch die Längsachse der Aufnahmevorrichtung verläuft. Somit ist in Bezug auf einen an der Aufnahmevorrichtung aufgenommenen Wicklungsträger mit der Bewegung in der ersten Richtung eine axiale Bewegung bereitgestellt und mit der zweiten Bewegung eine radiale Bewegung bereitgestellt.
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Die Bewegung der Wickelvorrichtungen in der jeweiligen zweiten Richtung kann insbesondere einer Zustellung der betreffenden Drahtzuführeinrichtung zu einem an der Aufnahmevorrichtung aufgenommenen Wicklungsträger dienen, beispielsweise bis in einen Zwischenraum zwischen Zähnen des Wicklungsträger hinein. Die Bewegung der Wickelvorrichtungen in der jeweiligen ersten Richtung kann insbesondere einer Bewegung der betreffenden Drahtzuführeinrichtung entlang eines und/oder durch einen Zwischenraum zwischen Zähnen eines an der Aufnahmevorrichtung aufgenommenen Wicklungsträgers dienen. Mittels der Rotation der Aufnahmevorrichtung kann durch eine resultierende Rotation eines an der Aufnahmevorrichtung aufgenommenen Wicklungsträgers eine Relativbewegung der Wickelvorrichtungen, insbesondere der Drahtzuführeinrichtung der Wickelvorrichtungen, zu dem Wicklungsträger in Tangentialrichtung des Wicklungsträger bereitgestellt sein. Durch eine Kombination der Rotation der Aufnahmevorrichtung mit einer Bewegung einer Wickelvorrichtung, insbesondere der Drahtzuführeinrichtung der Wickelvorrichtung, kann eine Relativbewegung der Wickelvorrichtung zu einem an der Aufnahmevorrichtung aufgenommenen Wicklungsträger in Umfangsrichtung des Wicklungsträgers bereitgestellt sein.
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Es kann für jede der Wickelvorrichtungen eine Wickelbewegung mit Bezug zu einem zu bewickelnden Zahn eines an der Aufnahmevorrichtung aufgenommenen Wicklungsträgers realisiert werden, bei welcher die Drahtzuführeinrichtung der Wickelvorrichtung, bevorzugt als gemäß der als solches bekannten Nadelwickeltechnik ausgestaltete Drahtzuführeinrichtung, in einen Zwischenraum zwischen dem zu bewickelnden Zahn und einem benachbarten Zahn des Wicklungsträgers eingebracht wird, in achsparalleler Richtung des Wicklungsträgers durch den Zwischenraum geführt wird, bis die Drahtzuführeinrichtung in achsparalleler Richtung des Wicklungsträgers aus dem Zwischenraum austritt, hierauf - zumindest teilweise in Tangentialrichtung und/oder Umfangsrichtung des Wicklungsträgers - um ein Ende des zu bewickelnden Zahns herum geführt wird, anschließend in achsparalleler Richtung des Wicklungsträgers in einen weiteren Zwischenraum zwischen dem zu bewickelnden Zahn und einem dem benachbarten Zahn gegenüberliegenden weiteren benachbarten Zahn eingeführt wird, in achsparalleler Richtung des Wicklungsträgers durch den weiteren Zwischenraum geführt wird, bis sie aus dem weiteren Zwischenraum austritt, zumindest teilweise in Tangentialrichtung und/oder Umfangsrichtung des Wicklungsträgers um ein gegenüberliegendes Ende des zu bewickelnden Zahns herum geführt wird und anschließend wieder in achsparalleler Richtung des Wicklungsträgers in den Zwischenraum zwischen dem zu bewickelnden Zahn und dem benachbarten Zahn des Wicklungsträgers eingeführt wird. Hierbei wird dann von der Drahtzuführeinrichtung Draht zugeführt, so dass der Draht um den zu bewickelnden Zahn gewickelt wird, wobei mit jeder Wiederholung der beschriebenen Wickelbewegung eine einzelne Spulenwindung um den zu bewickelnden Zahn gelegt wird.
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Jede, einzelne oder eine der Wickelvorrichtungen kann in einer dritten Richtung beweglich sein, welche senkrecht zu der ersten Richtung und senkrecht zu der zweiten Richtung verläuft. Somit ist in Bezug auf einen an der Aufnahmevorrichtung aufgenommenen Wicklungsträger mit der Bewegung in der dritten Richtung eine tangentiale Bewegung bereitgestellt. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Bewegung in der dritten Richtung nicht Teil der Wickelbewegung. In einer solchen oder anderen Ausgestaltungen kann die Bewegung in der dritten Richtung dem Zustellen der betreffenden Drahtzuführeinrichtung an oder in einen an der Aufnahmevorrichtung aufgenommenen Wicklungsträger dienen, gegebenenfalls im Zusammenspiel mit Bewegungen in anderen Richtungen. Alternativ oder zusätzlich kann die Bewegung in der dritten Richtung, ggf. in Verbindung mit Bewegungen in anderen Richtungen, dem Anwickeln an einer Kontaktstelle des Wicklungsträger dienen. Bei einem solchen Anwickeln kann vorgesehen sein, ein freies Ende eines Wickeldraht an eine vorbestimmte Kontaktstelle, insbesondere eine hierfür vorgesehene Aufnahme, des Wicklungsträgers zu führen und dort zu fixieren. Die Kontaktstelle kann dafür eingerichtet sein, über die Kontaktstelle den Wickeldraht elektrisch zu kontaktieren, insbesondere von außerhalb des Wicklungsträger und/oder für das Herstellen elektrischer Verbindungen zwischen an dem Wicklungsträger angeordneten Wickeldrähten, insbesondere Wickeldrähten verschiedener Wicklungen. Anschließend an eine solche Anwickelbewegung und das Fixieren des Wickeldrahts an der Kontaktstelle kann dann die Drahtzuführeinrichtung in eine Position gebracht werden, von der aus die Wickelbewegung beginnt. In Ausgestaltungen kann die Bewegung in der dritten Richtung Teil der Wickelbewegung sein, insbesondere alternativ oder ergänzend zu einer Rotation der Aufnahmevorrichtung.
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Alternativ oder ergänzend zu einer dritten Richtung kann jede, einzelne oder eine der Wickelvorrichtungen in einer vierten Richtung beweglich sein, welche auf einem Kreisbogen um die Längsachse und somit bezüglich eines an der Aufnahmevorrichtung aufgenommenen Wicklungsträgers in Umfangsrichtung verläuft. Die Bewegung in der vierten Richtung kann als Teil der Wickelbewegung und/oder unabhängig von der Wickelbewegung, insbesondere als Zustellbewegung und/oder Anwickelbewegung, bereitgestellt sein.
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Die Bewegung in der vierten Richtung kann alternativ zu der Bewegung in der zweiten Richtung vorgesehen sein. In diesem Fall kann eine Zustellung der betreffenden Drahtzuführeinrichtung in einen Zwischenraum zwischen Zähnen eines an der Aufnahmevorrichtung aufgenommenen Wicklungsträgers in einer bezüglich des Wicklungsträgers achsparallelen erfolgen.
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Für jede der Wickelvorrichtungen kann das Antriebssystem eingerichtet sein, die Drahtzuführeinrichtung um eine Schwenkachse zu schwenken, welche senkrecht zu und beabstandet von der Längsachse der Aufnahmevorrichtung verläuft. Somit verläuft die Schwenkachse tangential zu einem an der Aufnahmevorrichtung aufgenommenen Wicklungsträger. Insbesondere kann somit vorgesehen sein, eine einer Nadelwickeltechnik entsprechend ausgestaltete Drahtzuführeinrichtung um die Schwenkachse als Teil einer Wickelbewegung und/oder als Teil einer Zustellbewegung und/oder Anwickelbewegung zu schwenken.
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Jede, einzelne oder eine der Wickelvorrichtungen kann eine Abisoliereinrichtung aufweisen, welche eingerichtet ist, eine Isolierung des Wickeldrahts zu entfernen. Die Abisoliereinrichtung ist bevorzugt eingerichtet, eine Isolierung des Wickeldrahts gezielt abschnittsweise zu entfernen, insbesondere an Enden des Wickeldrahts, um eine elektrische Kontaktierung zu ermöglichen oder zu vereinfachen. Die Abisoliereinrichtung kann eingerichtet sein, eine Isolierung des Wickeldrahts während einer Vorschubbewegung und/oder während eines Stillstands des Wickeldrahts zu entfernen. Die Abisoliereinrichtung kann die Isolierung abrasiv, mittels einer oder mehrerer Fräsvorrichtungen, thermisch, insbesondere mittels einer Heizvorrichtung, und/oder auf andere Weise entfernen. Ein abrasives Entfernen der Isolierung kann beispielsweise mittels rotierender Messer, beispielsweise drei oder vier um den zuzuführenden Draht angeordnete Messer, der Abisoliereinrichtung erreicht sein. Beispielsweise können für die Abisoliereinrichtung mit einer Drehzahl von 9.000 bis 15.000 Umdrehungen pro Minute rotierende Messer vorgesehen sein, vorzugsweise mit Diamantschneiden.
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Jede, einzelne oder eine der Wickelvorrichtungen kann eine Drahtklemmeinrichtung aufweisen, welche eingerichtet ist, den Wicklungsdraht zu klemmen und so eine Bewegung des Wickeldrahts entlang der Vorschubrichtung zu unterbinden. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, den Wicklungsdraht zu klemmen, während keine Wickelbewegung stattfindet, insbesondere während kein Wicklungsträger an der Aufnahmevorrichtung aufgenommen ist, um so eine Bewegung des Wicklungsdrahts relativ zu der betreffenden Drahtzuführeinrichtung entlang oder entgegen der Vorschubrichtung zu verhindern.
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Bei jeder, einzelnen oder einer Wickelvorrichtung kann mindestens ein relativ zu der Drahtzuführeinrichtung der Wickelvorrichtung bewegliches Vorformelement vorgesehen und zwischen einer Ruhestellung und einer Eingriffsstellung beweglich sein, wobei das Vorformelement in seiner Eingriffsstellung in der Lage ist, eine Querkraft auf den Wickeldraht und dadurch eine elastische bis plastische Vorbeanspruchung auszuüben, die das Verhalten des Wickeldrahts beim Auftreffen auf einen an der Aufnahmevorrichtung aufgenommenen Wicklungsträger und bei dem fortschreitenden Bilden einer Spulenwicklung derart nachhaltig beeinflusst, dass das Bestreben des verlegten Wicklungsdrahtes, zwischen Biegepunkten Ausbauchungen zu bilden, ganz oder ausreichend teilweise kompensiert wird. Somit kann die betreffende Wickelvorrichtung zum konturkonformen Verlegen von strangförmigem Gut, nämlich dem Wickeldraht, auf nicht kreisrunden Trägerkörpern, nämlich einem Zahn eines an der Aufnahmevorrichtung aufgenommenen Wicklungsträgers, eingerichtet sein, wobei insbesondere eine Bauchigkeit des aufgewickelten Wickelgutes minimiert wird. In diesem Zusammenhang können die für eine solche Wickelvorrichtung in dem Dokument
EP 2 309 626 A1 beschriebenen Ausgestaltungen entsprechend vorgesehen sein.
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Die Aufnahmevorrichtung kann für die Aufnahme eines außengenuteten Wicklungsträgers eines Traktionsantriebs, insbesondere eines fremderregten Traktionsantriebs, eingerichtet sein und die Wickelvorrichtung kann jeweils für das Bilden von Spulenwicklungen um Wickelzähne eines außengenuteten Wicklungsträgers eines Traktionsantriebs, insbesondere eines fremderregten Traktionsantriebs, eingerichtet sein. Es also vorgesehen, dass an der Aufnahmevorrichtung ein Wicklungsträger eines Traktionsantriebs angeordnet und hieran Spulenwicklungen gewickelt werden. Entsprechend kann bei dem offenbarungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass Spulenwicklungen an einem außengenuteten Wicklungsträger eines Rotors oder Stators eines Traktionsantriebs hergestellt werden. Offenbarungsgemäß wird unter einem Traktionsantrieb ein Antrieb verstanden, der eine kraftbetriebene Fortbewegung eines Fahrzeugs bewirkt. Beispielsweise kann ein Traktionsantrieb eine Rotation von Rädern eines Fahrzeugs (Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Kraftrad), eines Schiffs- oder Bootsantriebs (Schraube) oder eines Antriebs eines Luftfahrzeugs (zum Beispiel eines Propellers) antreiben. In bevorzugten Ausgestaltungen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf als fremderregte Synchronmaschinen ausgeführte Traktionsantriebe. Für Rotoren derartiger Traktionsantrieben ist es fachüblich, Spulenwicklungen um alle Zähne eines Wicklungsträgers des Rotors nacheinander mittels eines einzigen Drahts zu wickeln, so dass die Spulenwicklungen in Reihe geschaltet sind. Erfindungsgemäß werden hingegen mehrere Spulenwicklungen zeitlich parallel gewickelt, so dass diese nach dem Abschluss des Wickelvorgangs gemäß den Anforderungen einer gegebenen Anwendung zu verschalten sind.
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Im Zusammenhang mit Bilden von Spulenwicklungen um Wickelzähne eines außengenuteten Wicklungsträgers eines Traktionsantriebs können insbesondere Ausgestaltungen vorgesehen sein, in denen die Wickelvorrichtungen jeweils eine Abisoliereinrichtung aufweisen. Durch ein gezieltes Abisolieren von Drahtenden mittels der Abisoliereinrichtungen kann eine Kontaktierung der Drahtenden für eine Verschaltung der mehreren Spulenwicklungen erleichtert bzw. verbessert sein. Insbesondere kann ein Widerstandsschweißen der Drahtenden für eine Verschaltung der Spulenwicklungen vorgesehen sein, welches durch das gezielte Abisolieren mittels der Abisoliereinrichtungen ermöglicht oder erleichtert sein kann. Durch eine derart verbesserte Kontaktierung der Drahtenden können insbesondere mögliche Fehlerquellen in der Kontaktierung ausgeschlossen oder reduziert sein, so dass Nachteile gegenüber einer Wicklung Spulenwicklungen um alle Zähne eines Wicklungsträgers des Rotors nacheinander mittels eines einzigen Drahts vollständig oder teilweise ausgeglichen oder vermieden sind.
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Für außengenutete Wicklungsträger fremderregter Synchronmaschinen von Traktionsantrieben werden üblicherweise alle Wicklungen mittels eines einzigen Drahts nacheinander gewickelt. Einer zeitparallelen Herstellung mehrerer Wicklungen stehen aus Sicht des Fachmanns erhöhte Kosten aufgrund der Notwendigkeit von Elementen für die Verschaltung der Wicklungen, die Gefahr von Unterschieden in den elektrischen Eigenschaften der Wicklungen aufgrund von Fertigungstoleranzen zwischen verschiedenen Chargen des nominell gleichen Wicklungsdrahts sowie ein erhöhter Aufwand für den Parallelbetrieb mehrerer Wickelmaschinen entgegen. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass diese Nachteile durch die Vorteile der offenbarungsgemäßen Wickeltechnik ausgeglichen werden können. So kann es mittels der offenbarungsgemäßen Wickeltechnik ermöglicht sein, verschiedene Wicklungen an einem Wicklungsträger individuell auszuführen, beispielsweise mit unterschiedlichem Drahtdurchmesser, unterschiedlichen Drähten (Material/Aufbau) und/oder unterschiedlichen Windungszahlen. Es können durch gezielte Kontaktierung und Verschaltung unterschiedlicher Wicklungen verschiedene Schaltungen während des Betriebes ermöglicht sein, beispielsweise sogenannte Stern- Dreiecksschaltung. Weiterhin können Wicklungen als Parallelschaltungen ausgeführt werden, wobei eine Umschaltung auf eine Reihenschaltung während des Betriebes vorgesehen sein kann. Somit kann offenbarungsgemäß die Herstellung eines individuell an bestimmte Anwendungsfälle angepassten Antriebs ermöglicht sein. Insbesondere kann eine vorteilhafte Wirkung auf das Fahrprofil eines mittels eines derart hergestellten Antriebs angetriebenen Fahrzeugs erreicht sein, beispielsweise für Stadtfahrt oder Autobahnfahrt, und/oder eine Effizienz des Antriebs kann erhöht sein.
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Die vorangehend im Zusammenhang mit der Wickelvorrichtung beschriebenen Ausführungen können bei dem Verfahren zum Herstellen von Spulenwicklungen an einem außengenuteten Wicklungsträger eines Rotors oder Stators einer elektrischen Maschine entsprechend vorgesehen sein.
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Bei der offenbarungsgemäßen Wickelanlage kann vorgesehen sein, die Wickelmaschinen derart nebeneinander oder übereinander anzuordnen, dass die Längsachsen ihrer jeweiligen Aufnahmevorrichtungen parallel angeordnet sind. Alternativ kann eine Anordnung vorgesehen sein, bei der die Längsachsen der jeweiligen Aufnahmevorrichtungen aufeinander liegen, also eine axiale Anordnung der Wickelmaschinen. Als weitere Alternative kann eine matrixartige Anordnung vorgesehen sein, bei der die Wickelmaschinen in Reihen und Spalten angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Wickelmaschinen der Wickelanlage für einen zeitgleichen Betrieb eingerichtet, so dass zeitgleich an mehreren Wicklungsträgern Spulenwicklungen hergestellt werden, wobei vorzugsweise wiederum zeitgleich mehrere Spulenwicklungen an jedem der Wicklungsträger hergestellt werden. Die Wickelmaschinen der Wickelanlage können gleich oder gemäß unterschiedlichen offenbarungsgemäßen Ausgestaltungen von Wickelmaschinen gemäß den vorangehenden Erläuterungen ausgestaltet sein.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Wickelmaschine in isometrischer Ansicht;
- 2 eine schematische Darstellung einer isometrischen Detailansicht einer Wickelmaschine;
- 3a eine schematische Darstellung einer Unterbaugruppe einer Wickelvorrichtung für eine Wickelmaschine;
- 3b eine schematische Detaildarstellung der Unterbaugruppe aus 3b mit geschwenkter Nadel;
- 4 eine schematische Darstellung einer Wickelmaschine in Draufsicht;
- 5 eine schematische Detaildarstellung einer Wickelmaschine in Draufsicht;
- 6 eine schematische Detaildarstellung einer Wickelmaschine mit in Zahnzwischenräumen eines Wicklungsträgers angeordneten Drahtzuführeinrichtungen in Draufsicht;
- 7 eine schematische Detaildarstellung einer Wickelmaschine in einer Seitenansicht;
- 8 eine schematische Darstellung einer Wickelmaschine in einer Schnittansicht;
- 9 eine schematische Detaildarstellung einer Wickelmaschine in einer Schnittansicht;
- 10 eine schematische Darstellung einer Wickelmaschine mit robotischer Handhabungsvorrichtung in isometrischer Ansicht;
- 11 eine schematische Detaildarstellung einer Wickelmaschine mit robotischer Handhabungsvorrichtung in isometrischer Ansicht;
- 12 eine schematische Darstellung einer Wickelmaschine mit Drahtspeichern; und
- 13 eine schematische Darstellung einer Wickelanlage mit zwei Wickelmaschinen.
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Die 1 zeigt eine Wickelmaschine 1 für das Herstellen von Spulenwicklungen an einem außengenuteten Wicklungsträger eines Rotors oder Stators einer elektrischen Maschine die Wickelmaschine weist eine Aufnahmevorrichtung 2 auf, an der ein außengenuteter Wicklungsträger 3 angeordnet ist. In der gezeigten Ausführung ist der Wicklungsträger 3 ein Wicklungsträger eines Rotors eines Elektromotors, der einen Traktionsantrieb für ein Elektrofahrzeug bildet. Um die Aufnahmevorrichtung sind drei Wickelvorrichtungen 4 angeordnet, die jeweils dem Ausbilden von Spulenwicklungen an dem Wicklungsträger 3 dienen.
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In der 2 ist eine Detailansicht der Wickelmaschine 1 dargestellt. Es ist erkennbar, dass der Wicklungsträger 3 mit mehreren Zähnen 5 gebildet ist, um die herum für das Herstellen eines Rotors jeweils Spulenwicklungen zu wickeln sind. Die Wickelvorrichtungen 4 sind entlang einer Umfangsrichtung des Wicklungsträger 3 in gleichmäßigem Abstand angeordnet. Hierbei sind die Wickelvorrichtungen 4 für ein Wickeln von Spulen gemäß der als solches bekannten Nadelwickeltechnik eingerichtet. Hierzu weist jede der Wickelvorrichtungen 4 als sogenannte Nadel eine röhrenförmige Drahtzuführeinrichtung 6 auf.
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Die
3a zeigt eine Baugruppe einer offenbarungsgemäßen Wickelvorrichtung 4 im Detail. Oberhalb und unterhalb der Drahtzuführeinrichtung 6, die in der gezeigten Ausführung einen ovalen Rohrquerschnitt ausweist, sind Vorformelemente 7 angeordnet, die von einer Ruhestellung nach vorne in eine Eingriffsstellung beweglich sind. In der Eingriffsstellung übt ein Vorformelement 7 auf einen aus der Drahtzuführeinrichtung 6 an dem Vorformelement 7 vorbei geführten Wickeldraht eine elastische bis plastische Vorbeanspruchung aus. Durch diese Vorbeanspruchung wird das Verhalten des Wickeldrahts beim Auftreffen auf einen Zahn 5 eines Wicklungsträgers 3 und bei dem fortschreitenden Bilden einer Spulenwicklung derart im Sinne einer Vorformung beeinflusst, dass das Bestreben des verlegten Wicklungsdrahtes, zwischen Biegepunkten Ausbauchungen zu bilden, ganz oder ausreichend teilweise kompensiert wird. Durch das Verhindern oder Reduzieren von Ausbauchungen kann der Raum zwischen Zähnen 5 eines Wicklungsträgers 3 besser ausgenutzt werden, so dass sich die Wicklungsdichte erhöht. Die Funktion derartiger Vorformelemente 7 ist im Einzelnen in dem Dokument
EP 2 309 626 A1 beschrieben.
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In der 3b ist die Baugruppe aus der 3a in einem Zustand dargestellt, in dem die Drahtzuführeinrichtung 6 gegenüber dem in der 3a gezeigten Zustand verschwenkt ist. Zum Verschwenken eines Abschnitts mit der Drahtzuführeinrichtung 6 weist die Baugruppe einen Schwenkmechanismus 8 auf. Das Schwenken erfolgt hierbei in einer Oben-Unten-Richtung der Wickelvorrichtung, so dass die Schwenkachse der Drahtzuführeinrichtung 6 in der Wickelmaschine 1 senkrecht zu und beabstandet von einer Längsachse der Aufnahmevorrichtung 2 verläuft, die auf der Längs- bzw. Rotationsachse eines an der Aufnahmevorrichtung 2 aufgenommenen Wicklungsträgers 3 liegt.
Die 4 zeigt eine Draufsicht der Wickelmaschine 1, aus der die gleichmäßige Anordnung Wickelvorrichtungen 4 um die Aufnahmevorrichtung 2 und einen hieran angeordneten Wicklungsträger deutlich hervorgeht.
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Wie beispielsweise in der 1 erkennbar, weist jede Wickelvorrichtung 4 ein Antriebssystem auf, welches in der dargestellten Ausführung mit mehreren Antrieben 9 in Form von Elektromotoren und entsprechenden Bewegungsübertragungsmechanismen gebildet ist. Mittels des Antriebssystems ist jede Wickelvorrichtung 4 bezogen auf einen an der Aufnahmevorrichtung 2 angeordneten Wicklungsträger 3 in Axialrichtung, Radialrichtung und parallel zu einer Tangentialrichtung des Wicklungsträgers 3 beweglich. Die Aufnahmevorrichtung 2 weist einen Rotationsantrieb 10 auf, mittels welchem die Aufnahmevorrichtung 2 mit einem hieran aufgenommenen Wicklungsträger 3 um die Längsachse der Aufnahmevorrichtung 2 und somit eine Rotationsachse des Wicklungsträgers 3 rotierbar ist. Mittels dieser Bewegung ist das Bewickeln des Wicklungsträgers 3 gemäß einer jeweiligen Wickelbewegung der Wickelvorrichtungen 4 ermöglicht.
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Im Folgenden wird das Wickeln für eine der Wickelvorrichtungen 4 beschrieben. Die Erläuterungen gelten für die Wickelbewegungen der weiteren Wickelvorrichtungen 4 entsprechend, insbesondere für gleichzeitige Wickelbewegungen aller Wickelvorrichtungen 4. Hierzu wird zunächst die Drahtzuführeinrichtung 6 zu dem Wicklungsträger 3 zugestellt. Dies ist insbesondere in den 5 und 6 erkennbar, wobei die 5 die Wickelmaschine 1 vor dem Zustellen der Drahtzuführeinrichtung 6 zeigt und die 5 die Wickelmaschine 1 nach dem Zustellen der Drahtzuführeinrichtung 6 darstellt. Die Zustellung erfolgt derart, dass die Drahtzuführeinrichtung 6 in einem Zwischenraum 11 zwischen zwei Zähnen 5 des Wicklungsträgers 3 angeordnet ist. Hierbei kann die Zustellung direkt in den Wicklungsträger 3 hinein zwischen die Zähne 5 erfolgen oder derart, dass die Drahtzuführeinrichtung 6 in Draufsicht zwischen den Zähnen 5, jedoch oberhalb oder unterhalb des Wicklungsträger 3 angeordnet ist. Bei der Zustellung kann mittels einer Bewegung der Wickelvorrichtung parallel zu einer Tangentialrichtung des Wicklungsträgers 3 insbesondere eine Feinjustierung auf den Zwischenraum 11 erreicht werden.
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Nach der Zustellung wird die Drahtzuführeinrichtung 6 um einen der Zähne 5 des Wicklungsträgers 3 herumgeführt wobei ein Wickeldraht mittels einer Vorschubbewegung aus der Drahtzuführeinrichtung abgegeben wird, so dass sich der Draht um den betreffenden Zahn 5 legt und somit Spulenwicklungen bildet. Hierbei wird die Drahtzuführeinrichtung 6 in Axialrichtung durch einen Zwischenraum 11 geführt. Während die Drahtzuführeinrichtung 6 nach oben bzw. unten aus dem Zwischenraum 11 austritt, beginnt eine Rotation des Wicklungsträgers 3 mittels des Rotationsantriebs 10 der Aufnahmevorrichtung 2 bis die Drahtzuführeinrichtung 6 oberhalb bzw. unterhalb des anderen an den betreffenden Zahn 5 angrenzenden Zwischenraums 11 angeordnet ist. Durch eine Überlagerung von Axialbewegung der Drahtzuführeinrichtung 6 und Rotation des Wicklungsträgers 3 folgt die Drahtzuführeinrichtung 6 einem kreissegmentförmigen Bewegungspfad und (abgerundete) Ecken des betreffenden Zahns 5. In alternativen Ausgestaltungen kann durch die Überlagerung von Axialbewegung der Drahtzuführeinrichtung 6 und Rotation des Wicklungsträgers 3 auch ein Bewegungspfad mit anderer Form als einer Kreissegmentform bereitgestellt sein, beispielsweise mit Ellipsenform oder entsprechend einer Funktionsgleichung. Anschließend wird die Drahtzuführeinrichtung 6 axial durch den anderen Zwischenraum 11 geführt und mittels einer Rotation der Aufnahmevorrichtung 2 mit dem Wicklungsträger 3 wieder auf den erstgenannten Zwischenraum zugestellt. Durch die Wiederholung dieser Wickelbewegung werden Spulenwindungen um den Zahn 5 gelegt. In der 6 sind bereits um die Zähne 5 des Wicklungsträgers 3 gewickelte Spulenwicklungen erkennbar.
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In den Ausgestaltungen der 1 und 2 ist erkennbar, dass ein schräggenuteter Wicklungsträger 3 an der Aufnahmevorrichtung 2 aufgenommen ist. Aus diesem Grund wird der Wicklungsträger 3 mittels des Rotationsantriebs 10 zusätzlich auch während der Axialbewegung der Drahtzuführeinrichtung 6 durch die betreffende Nut 11 rotiert, so dass die Drahtzuführeinrichtung 6 dem schrägen Nutenverlauf folgt. Bei gerade genuteten Wicklungsträgern kann diese Rotation entfallen. In Ausgestaltungen die Rotation zum Zustellen auf einen anderen Zwischenraum 11 erst nach dem vollständigen Austreten der Drahtzuführeinrichtung 6 aus dem Zwischenraum 11 und ohne zeitliche Überschneidung erfolgen, so dass der Bewegungspfad der Drahtzuführeinrichtung 6 eine Ecke aufweist. Derartige Ausgestaltungen können beispielsweise im Falle von nicht abgerundeten Zahnkanten vorgesehen sein, oder wenn eine Bewegung entlang eines abgerundeten Pfads aus anderen Gründen entbehrlich ist.
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In Ausgestaltungen, in denen die Wickelvorrichtungen 4 mit einem jeweiligen Schwenkmechanismus 8 für das Schwenken der Drahtzuführeinrichtung 6 gebildet sind, kann mittels der Schwenkbewegung die Wickelbewegung modifiziert und hierdurch optimiert werden.
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Dadurch, dass jede der Wickelvorrichtungen 4 ein eigenes Antriebssystem aufweist, können diese die Wickelbewegung, mit Ausnahme der Rotation der Aufnahmevorrichtung 2, von den anderen Wickelvorrichtungen 4 autonom ausführen.
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Die Aufnahmevorrichtung 2 weist einen Werkstückträger 12 auf, an dem ein Wicklungsträger 3 zunächst aufgenommen wird. Hierzu kann der Werkstückträger 12 von der Aufnahmevorrichtung 2 trennbar sein oder der Wicklungsträger wird direkt an der Aufnahmevorrichtung 2 an dem Werkstückträger 12 angeordnet. Vor dem Beginn des Wickelns wird eine Aufnahmewelle 13 der Aufnahmevorrichtung 2 durch eine Zentralbohrung des Wicklungsträgers 3 geführt und der Wicklungsträger 3 mittels eines Absatzes der Aufnahmewelle 13 aus dem Werkstückträger 12 gehoben. Während des Wickelns wird die Aufnahmewelle 13 mittels des Rotationsantriebs 10 angetrieben und rotiert, wodurch sie eine Rotation des Wicklungsträgers 3 bewirkt, der eine relative Rotation zwischen Aufnahmewelle 13 und Wicklungsträger 3 verhindernd an der Aufnahmewelle 13 aufgenommen ist. Die Aufnahmewelle kann eine Spannvorrichtung zum Fixieren des Wicklungsträgers 3 aufweisen. Es können auch Wicklungsträger vorgesehen sein, die bereits mit einer Welle gebildet oder verbunden sind. In diesem Fall kann die Welle des Wicklungsträgers an ihrem Außendurchmesser an der Aufnahmevorrichtung 2 aufgenommen werden, beispielsweise in einer Klemmvorrichtung.
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Die 7 zeigt eine Detailansicht der Wickelmaschine 1 von der Seite. In der 8 ist eine Seitenansicht im Schnitt dargestellt. Die 9 ist eine geschnittene Detailansicht von der Seite einer Wickelmaschine 1.
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In der 10 ist eine weitere Wickelmaschine 1 dargestellt. Im Vergleich zu der in der 1 gezeigten Wickelmaschine 1 weist die Wickelmaschine gemäß 10 einen Roboterarm 14 auf, an dem eine Handhabungsvorrichtung 15 für Drahtenden angeordnet ist. Die 11 zeigt eine Detailansicht, in der die Anordnung der Handhabungsvorrichtung 15 an einem an der Aufnahmevorrichtung 2 aufgenommenen Wicklungsträger 3 erkennbar ist.
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Mittels der Handhabungsvorrichtung 15 wird ein Startende eines Wickeldrahts einer Teilwicklung an einer Kontaktstelle des Wicklungsträgers 3 fixiert, damit der Wickelprozess mit dem dafür notwendigen mechanischen Drahtzug beginnen kann. Die Kontaktstelle ist ein elektrischer Kontaktierungspunkt, in dem der vorzugsweise abisolierte Draht hineingelegt wird. Nachdem der Draht mit Hilfe der Wickelvorrichtung 4 in die Kontaktstelle eingelegt worden ist, wird die Handhabungsvorrichtung 15 dafür benutzt, die Kontaktstelle anzucrimpen um den Draht in der Kontaktstelle mechanisch zu fixieren. Danach wird ein gegebenenfalls verbleibender Drahtüberstand aus der Kontaktstelle auf der nicht zur Spule führenden Seite mittels der Handhabungsvorrichtung 15 gegriffen und abgetrennt. Erst dann beginnen Drahtzuführung und Wickelprozess. In der gezeigten Ausführung weist die Wickelmaschine 1 nur einen Roboterarm 14 mit Handhabungsvorrichtung 15 auf. Aus diesem Grund läuft der Prozess des Fixierens für die Anzahl an Wickelvorrichtungen 4 nacheinander ab. Ähnlich gilt dies für das mechanische Fixieren eines Abschlussendes eines Drahts einer Teilwicklung nur in umgekehrter Form. Die Wickelvorrichtung 4 legt das Abschlussende in eine entsprechende Kontaktstelle. Danach wird mit der Handhabungsvorrichtung 15 die Kontaktstelle angequetscht bzw. -gecrimpt, so dass der Draht mechanisch fixiert ist. Danach wird der Verbindungsdraht zwischen der Kontaktstelle und der Drahtzuführeinrichtung 6 auf der nicht zur Spule führenden Seite mit der Handhabungsvorrichtung 15 getrennt. Der Wickelprozess dieser Teilspule ist damit abgeschlossen. Auch dieser Prozess läuft für die Anzahl an Wickelvorrichtungen 4 nacheinander ab.
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Es kann vorgesehen sein, das Startende ohne nennenswerten Überstand in das Kontaktelement einzulegen und dann das Kontaktelement anzuquetschen. Somit kann der Wickelprozess sofort beginnen, ohne vorher ein Drahtende mit der Robotereinheit zu greifen, einen Draht zu trennen und zu entsorgen. Es kann somit eine drahtverlustfreie Arbeitsweise bereitgestellt sein, bei der keine Drahtabschnitte abgetrennt und entsorgt werden. Die vorangehend beschriebenen Funktionen der Handhabungsvorrichtung 15, insbesondere in Übereinstimmung mit einer drahtverlustfreien Arbeitsweise, können in verschiedenen Ausgestaltungen einer offenbarungsgemäßen Wickelmaschine, insbesondere auch in anderen Ausgestaltungen als den in den Figuren dargestellten, vorgesehen sein. Hierbei können die Funktionen auch auf andere Weise als mittels der beschriebenen Handhabungsvorrichtung 15 bereitgestellt sein, insbesondere mittels entsprechender alternativer Vorrichtungen, beispielsweise durch eine entsprechende Handhabungsvorrichtung für jede der Wickelvorrichtungen 4.
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Die Wickelvorrichtung 4 mit der in den 3a und 3b gezeigten Baugruppe weist eine Abisoliereinrichtung 16 auf, mittels der eine Isolierung des verwendeten Wickeldrahts entfernt werden kann. Insbesondere wird mittels der Abisoliereinrichtung 16 die Isolierung an Startenden und Abschlussenden des Wickeldrahts entfernt, um eine Kontaktierung der Spulenwicklungen, beispielsweise über die vorangehend beschriebenen Kontaktstellen, zu ermöglichen oder zu erleichtern. Weiterhin weist die Wickelvorrichtung gemäß den 3a und 3b eine Drahtklemmeinrichtung 17 auf, mittels welcher der Wickeldraht geklemmt werden kann, um eine Bewegung des Drahts entlang oder entgegen einer Zuführrichtung zu verhindern. Insbesondere kann vorgesehen sein, den Wickeldraht zu klemmen, wenn keine Wickelbewegung stattfindet und den Draht durch die Drahtklemmeinrichtung 17 erst freizugeben, wenn das Startende des Drahts in der Kontaktstelle geklemmt ist, sowie den Draht mittels der Drahtklemmeinrichtung 17 zu klemmen, bevor der Draht nach dem Fixieren des Abschlussendes in der Kontaktstelle abgetrennt wird.
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Die 12 zeigt eine Wickelmaschine 1 mit Drahtspeichern 18 in Form von Drahtrollen, von denen jeweils einer Wickelvorrichtung 4 ein jeweiliger Wickeldraht zugeführt wird, der mittels der betreffenden Wickelvorrichtung 4 um einen Zahn 5 eines Wicklungsträgers 3 gewickelt wird.
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Eine offenbarungsgemäße Wickelanlage 19 ist in der 13 gezeigt. Die Wickelanlage ist mit zwei Wickelmaschinen 1 gebildet, die derart zueinander angeordnet sind, dass Längsachsen der Aufnahmevorrichtungen 2 und somit Rotationsachsen hieran aufgenommener Wicklungsträger 3 parallel ausgerichtet sind. Somit können in der Wickelanlage 19 Spulenwicklungen an zwei Wicklungsträgern 3 zeitlich parallel hergestellt werden, wobei an jedem der Wicklungsträger 3 an mehreren Zähnen 5 gleichzeitig Spulenwicklungen hergestellt werden.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichnung offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der verschiedenen Ausführungen von Bedeutung sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1191672 B1 [0003]
- WO 2015189676 A1 [0003]
- EP 1376829 B1 [0003]
- EP 2309626 A1 [0028, 0037]