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Die Erfindung bezieht sich auf eine Wickelvorrichtung zum Herstellen von Wicklungen in elektrischen Maschinen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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Bekannt sind diverse Wickelverfahren zum Herstellen von Wicklungen bzw. Spulen auf Statoren oder Wicklungsträger an Rotoren von elektrischen Maschinen. Als Wickelverfahren kommen beispielsweise Flyerwickeln oder Nadelwickeln zum Einsatz, die mit entsprechenden Wickelvorrichtungen durchgeführt werden. Beim Flyerwickeln wird ein Wickelwerkzeug der Wickelvorrichtung während des Wicklungsvorgangs linear in Richtung auf den zu bewickelnden Körper bzw. von diesem weg verschoben. Die Verfahrbewegung des Wickelwerkzeugs erfolgt während des laufenden Wickelprozesses.
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Offenbarung der Erfindung
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Mithilfe der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung können Wicklungen in elektrischen Maschinen auf einen zu bewickelnden Körper, der Teil der elektrischen Maschine ist, aufgebracht werden. Als Wickelverfahren kommt vorzugsweise Flyerwickeln in Betracht. Die Wickelvorrichtung ermöglicht es insbesondere, eine Verstellbewegung eines Bauteils eines Wickelwerkzeugs orthogonal zur Längsachse des zu bewickelnden Körpers durchzuführen und einen Wicklungsdraht auf den zu bewickelnden Körper aufzubringen. Der zu bewickelnde Körper bildet einen Wicklungsträger.
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Die Wickelvorrichtung ist mit einem drehbar gelagerten Revolverträger ausgestattet, der mindestens ein, vorzugsweise mehrere Hilfswerkzeuge aufnimmt, das bzw. die durch Drehen des Revolverträgers zwischen einer Bearbeitungsposition zu dem zu bewickelnden Körper und einer Außerfunktionsposition verstellbar ist. In der Bearbeitungsposition unterstützt das Hilfswerkzeug den Wicklungsvorgang und kann beispielsweise den Wicklungsdraht bearbeiten.
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Diese Ausführung hat den Vorteil, dass für den jeweiligen Einsatzzweck konzipierte Hilfswerkzeuge für einen oder mehrere verschiedene Revolverträger einsetzbar sind. Durch Drehen des Revolverträgers wird das jeweilige Hilfswerkzeug in die Bearbeitungsposition und nach Beendigung der Bearbeitung wieder in die Außerfunktionsposition gebracht, was mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand durchgeführt werden kann. Der Platzbedarf ist trotz der Aufnahme von zwei oder mehr Hilfswerkzeugen auf dem Revolverträger verhältnismäßig gering. Das Drehen des Revolverträgers kann in kurzer Zeit durchgeführt werden, so dass das Verstellen der Hilfswerkzeuge zwischen Bearbeitungsposition und Außerfunktionsposition zu keinem oder nur zu einem minimalen Zeitverlust während des Wicklungsvorgangs führt. Vorteilhaft ist es außerdem, dass aufgrund der Anpassung der Hilfswerkzeuge an unterschiedliche Aufgabentypen auch verhältnismäßig komplexe Geometrien bearbeitet und schwierig durchzuführende Arbeitsschritte ausgeführt werden können.
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Bei dem zu bewickelnden Körper handelt es sich beispielsweise um einen Stator einer elektrischen Maschine, insbesondere um den Stator eines EC-Außenläufermotors. In diesem Fall muss der Wicklungsdraht in einer komplizierten Weise um Zähne gelegt und über den Stator-Innendurchmesser geführt werden. Desweiteren muss die Verlegung um des Wicklungsdrahts um Stütz- und Hilfskonturen ermöglicht werden. Mithilfe der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung mit dem Revolverträger und den Hilfswerkzeugen können derartige, komplexe Drahtverlegungen in effizienter Weise durchgeführt werden.
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Grundsätzlich können mit der Wickelvorrichtung auch sonstige Körper von elektrischen Maschinen bewickelt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung weist der Revolverträger eine Position mit axialem Abstand zu dem zu bewickelnden Körper auf. Der axiale Abstand bezieht sich auf die Drehachse des Revolverträgers, wobei „axialer Abstand“ entlang der Drehachse des Revolverträgers verläuft. Der Revolverträger befindet sich vorzugsweise oberhalb einer Position, die von dem zu bewickelnden Körper eingenommen wird. Dementsprechend kann das Hilfswerkzeug in der Bearbeitungsposition eine Stellung oberhalb des zu bewickelnden Körpers einnehmen und den Entwicklungsdraht an dieser Stelle bearbeiten. Das verstellbare Wickelwerkzeug befindet sich vorzugsweise bezogen auf die Drehachse des Revolverträgers mit radialem Abstand zu der Position, an der der zu bewickelnde Körper aufgenommen wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist der Revolverträger bezogen auf seine Drehachse axial verstellbar ausgebildet. Dies ermöglicht es, den Revolverträger zum Erreichen der Bearbeitungsposition eines Hilfswerkzeugs in eine axial verstellte Position zu bringen, beispielsweise axial abzusenken, bis die gewünschte Bearbeitungsposition erreicht ist. In der Außerfunktionsposition kann der Revolverträger wieder eine axial angehobene Position einnehmen. Zur Überführung zwischen der Außerfunktionsposition und der Bearbeitungsposition kann, gemäß weiterer vorteilhafter Ausführung, der Revolverträger eine Kombination von Drehbewegung und axialer Bewegungen ausführen. Diese beiden Bewegungen können entweder gleichzeitig oder nacheinander durchgeführt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung kann das Hilfswerkzeug gegenüber dem Revolverträger eine Relativbewegung ausführen. Bei der Relativbewegung handelt es sich entweder um eine Arbeitsbewegung zur Bearbeitung des zu bewickelnden Körpers und/oder um eine Relativbewegung zum Erreichen der Bearbeitungsposition beziehungsweise der Außerfunktionsposition. Beispielsweise ist es möglich, dass das Hilfswerkzeug am Revolverträger rotierbar gelagert ist. Die Rotationsachse des Hilfswerkzeugs verläuft vorzugsweise parallel zur Rotationsachse des Revolverträgers. In der Bearbeitungsposition kann die Rotationsachse des Hilfswerkzeugs koaxial zur Längsachse des zu bewickelnden Körpers verlaufen. Bei einer Drehbewegung um seine Rotationsachse kann das Hilfswerkzeug in verschiedene Positionen gebracht werden, um Wicklungsdrähte beispielsweise an über den Umfang des zu bewickelnden Körpers positionierten Zähnen zu bearbeiten. Hierfür genügt es, den Revolverträger in seiner aktuellen Drehlage zu belassen und lediglich das Hilfswerkzeug um seine Rotationsachse zu verdrehen, um eine neue Bearbeitungsposition an einem weiteren Zahn zu erreichen.
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Möglich ist es auch, anstelle oder zusätzlich zu einer rotierbaren Lagerung eine axiale Verstellmöglichkeit des Hilfswerkzeugs am Revolverträger vorzusehen. In bevorzugter Ausführung ist aber nur der Revolverträger axial verstellbar gelagert, wohingegen das Hilfswerkzeug keine axiale Verstellmöglichkeit, sondern nur eine Verdrehbarkeit um die Rotationsachse gegenüber dem Revolverträger besitzt.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung nimmt der Revolverträger mindestens zwei unterschiedliche Hilfswerkzeuge auf, die jeweils durch Drehen des Revolverträgers, gegebenenfalls in Kombination mit einer axialen Verstellbewegung, zwischen einer Bearbeitungsposition zu dem zu bewickelnden Körper und einer Außerfunktionsposition verstellbar sind. Die Hilfswerkzeuge befinden sich beispielsweise an diametral gegenüberliegenden Positionen am Revolverträger.
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Der Revolverträger ist beispielsweise also rotierbar gelagerte Platte ausgeführt, die auf einer Seitenfläche, beispielsweise auf ihrer Unterseite ein oder mehrere Hilfswerkzeuge aufnimmt.
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Vorteilhafterweise ist das Hilfswerkzeug, das vom Revolverträger aufgenommen ist, in der Weise ausgebildet, dass mithilfe des Hilfswerkzeugs der Wicklungsdraht axial niedergedrückt und positioniert werden kann. Das Hilfswerkzeug weist beispielsweise einen Stempel auf, mit dem der Wirkungsgrad in eine hierfür vorgesehene Aufnahme hineingedrückt werden kann, beispielsweise in den Grund einer Maske hineingedrückt werden kann. Die axiale Niederdrückbewegung wird beispielsweise von dem Revolverträger ausgeführt.
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Ein weiteres Hilfswerkzeug kann in der Weise ausgebildet sein, dass mithilfe des Hilfswerkzeugs ein Verschließen einer Anhakschlaufe des Wicklungsdrahts an einem Haken an dem zu bewickelnden Körper möglich ist.
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Noch ein weiteres Hilfswerkzeug kann in der Weise ausgebildet sein, dass in der Bearbeitungsposition der Wicklungsdraht vom Hilfswerkzeug fixiert und abgetrennt werden kann. Der abgetrennte Drahtrest kann vom Hilfswerkzeug aufgenommen und nach dem Verfahren in die Außerbetriebsposition in einen Behälter gegeben werden.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist die Wickelvorrichtung mindestens zwei jeweils verstellbar gehaltene, zueinander beanstandete Wickelwerkzeuge zum Aufbringen jeweils eines Wicklungsdrahts auf. Diese Ausführung erlaubt es, gleichzeitig zwei oder mehr bewickelnde Körper zu bearbeiten. Zwei Wickelwerkzeuge befinden sich beispielsweise an diametral gegenüberliegenden Positionen, wobei zwei bewickelnde Körper zwischen den Wickelwerkzeugen positioniert sind. Zwischen den zu bewickelnden Körpern kann ein Abstützelement angeordnet sein, so dass bei gleichzeitiger Bearbeitung auftretende Kräfte, die jeweils von den Wickelwerkzeugen auf die bewickelnden Körper ausgeübt werden, über das Abstützelement übertragen und neutralisiert werden.
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In bevorzugter Ausführung ist jedem Wickelwerkzeug ein Hilfswerkzeug am Revolverträger zugeordnet, um die zeitgleiche Bearbeitung der beiden zu bewickelnden Körper mit jeweils einem Hilfswerkzeug zu ermöglichen.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 eine Seitenansicht einer Wickelvorrichtung zum Herstellen von Wicklungen in elektrischen Maschinen, mit einem drehbar gelagerten und axial höhenverstellbaren Revolverträger zur Aufnahme von Hilfswerkzeugen,
- 2 ein Revolverträger in Seitenansicht,
- 3 eine Seitenansicht einer Wickelvorrichtung in einer weiteren Ausführung zur gleichzeitigen Bearbeitung von zwei zu bewickelnden Körpern.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine Wickelvorrichtung 1 zum Herstellen von Wicklungen in elektrischen Maschinen im Wege des Flyerwickelns. Die Wickelvorrichtung 1 umfasst ein translatorisch verstellbares Wickelwerkzeug 2 und einen Wicklungsdraht 3, der an einem Arm 4 gehalten wird, welcher eine Rotationsbewegung um eine Achse 5 ausübt. Die translatorische Verstellbewegung des Wickelwerkzeugs 2 erfolgt entlang der Achse 5. Der Wicklungsdraht 3 wird um Zähne eines Körpers 6 gewickelt. Bei dem zu bewickelnden Körper 6 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um einen Wicklungsträger, der einen Stator eines EC-Außenläufers bildet.
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Der Wicklungsträger 6 befindet sich auf einem Trägerfuß 7, dessen Längsachse 8 zugleich die Längsachse des Wicklungsträgers 6 bildet. Auf der dem Wickelwerkzeug 2 gegenüberliegenden Seite befindet sich ein Stützkörper 9, der Kräfte, welche vom Wickelwerkzeug 2 auf den Wicklungsträger 6 ausgeübt werden, aufnimmt.
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Die Wickelvorrichtung 1 umfasst außerdem einen Revolverträger 10, der um eine Drehachse 11 rotierbar gelagert ist, welche parallel versetzt zur Längsachse 8 des Trägerfußes 7 verläuft. Die Achse 5 des Wickelwerkzeugs 2 und die Drehachse 11 verlaufen orthogonal zueinander. Der Revolverträger 10 kann außerdem bezogen auf die Drehachse 11 eine axiale Verstellbewegung ausführen, bei der der Revolverträger 10 entlang der Drehachse 11 verfährt. Der Revolverträger 10 befindet sich oberhalb des Wicklungsträgers 6.
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Der Revolverträger 10 ist Träger von Hilfswerkzeugen 12, 13, die den Wicklungsvorgang unterstützen und an der Unterseite des Revolverträgers 10 angeordnet sind. Über die Drehbewegung und die axiale Verstellbewegung des Revolverträgers 10 können die Hilfswerkzeuge 12, 13 zwischen einer Bearbeitungsposition, in der sich das betreffende Hilfswerkzeug unmittelbar oberhalb des Wicklungsträgers 6 befindet und eine Bearbeitung des Wicklungsdrahts 3 erlaubt, und einer Außerfunktionsposition bewegt werden, in der das Hilfswerkzeug vom Wicklungsträger 6 weiter entfernt ist, so dass keine Bearbeitung des Wicklungsdrahtes 3 über dieses Hilfswerkzeug möglich ist. In 1 befindet sich das Hilfswerkzeug 12 unmittelbar oberhalb des Wicklungsträgers 6, wobei über eine axiale Absenkbewegung des Revolverträgers 10 ein Stempel des Hilfswerkzeugs 12 den Wicklungsdraht 3 in eine zugeordnete Aufnahme am Wicklungsträger 6 hineindrückt.
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Die Hilfswerkzeuge 12, 13 sind um eine Rotationsachse 15 drehbar am platten- oder tellerförmigen Revolverträger 10 gelagert. In der Bearbeitungsposition befinden sich die Hilfswerkzeuge 12, 13 in einer Position, in der die Rotationsachse 15 des Hilfswerkzeugs koaxial zur Längsachse 8 des ortsfesten Trägerfußes verläuft, mit der auch die Längsachse des Wicklungsträgers 6 zusammenfällt. Über eine Drehung der Hilfswerkzeuge 12, 13 um ihre Rotationsachse 15 können die Hilfswerkzeuge 12, 13 in eine Bearbeitungsposition an den verschiedenen zu bewickelnden Zähnen des Wicklungsträgers 6 gebracht werden.
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Das zweite Hilfswerkzeug 13, das rotierbar an der Unterseite des Revolverträgers 10 aufgenommen ist, ist zum Fixieren und Abtrennen des Wicklungsdrahts 3 ausgebildet. Hierfür wird das zweite Hilfswerkzeug 13 in die Bearbeitungsposition gebracht, woraufhin der Wicklungsdraht 3 vom Hilfswerkzeug 13 fixiert und abgetrennt werden kann. Der abgetrennte Drahtrest kann vom Hilfswerkzeug 13 aufgenommen und nach dem Verfahren in die Außerbetriebsposition in einen Behälter 16 gegeben werden.
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In 2 ist ein Revolverträger 10 mit zwei Hilfswerkzeugen 12, 17 dargestellt, von denen das rotierbar um die Drehachse 15 gelagerte und elektrisch angetriebene Hilfswerkzeug 12 wie in 1 mit einem Stempel 14 zum Niederdrücken des Wicklungsdrahts 3 ausgebildet ist. Das weitere, diametral gegenüberliegende Hilfswerkzeug 17 ist zum Verschließen eines Haken an dem zu bewickelnden Körper 6)ausgebildet, in den eine Anhakschlaufe des Wicklungsdrahts 3 eingelegt ist. Das Hilfswerkzeug 17 weist einen Hydraulikzylinder 18 als Aktuator auf, bei dessen Betätigung ein Arbeitswerkzeug 19 des Hilfswerkzeugs 17 zum Verschließen des Wicklungshaken betätigt wird.
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3 zeigt eine Ausführungsvariante einer Wickelvorrichtung 1, die zur gleichzeitigen Bearbeitung von zwei Wicklungsträgern 6 ausgebildet ist. Die Wickelvorrichtung 1 weist zwei zueinander beanstandete Wickelwerkzeuge 2 zum Aufbringen jeweils eines Wicklungsdrahts 3 auf jeweils einen Wicklungsträger 6 auf. Die zwei Wickelwerkzeuge 2 sind diametral gegenüberliegend angeordnet, wobei die zwei Wicklungsträger 6 zwischen den Wickelwerkzeugen 2 positioniert sind. Zwischen den Wicklungsträgern 6 ist ein Stützkörper bzw. Abstützelement 9 angeordnet, wodurch die bei gleichzeitiger Bearbeitung auftretenden Kräfte, die jeweils von den Wickelwerkzeugen 2 auf die Wicklungsträger 6 ausgeübt werden, über das Abstützelement 9 gegenseitig abgestützt werden.
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Analog zum ersten Ausführungsbespiel gemäß 1 umfasst die Wickelvorrichtung 1 gemäß 3 einen Revolverträger 10, der um seine Drehachse 11 rotierbar gelagert ist. Die Achsen 5 der beiden Wickelwerkzeuge 2 und die Drehachse 11 verlaufen orthogonal zueinander. Der Revolverträger 10 kann außerdem bezogen auf die Drehachse 11 eine axiale Verstellbewegung ausführen, bei der der Revolverträger 10 entlang der Drehachse 11 verfährt. Der Revolverträger 10 befindet sich oberhalb der beiden Wicklungsträger 6, wobei Hilfswerkzeuge 12, 13 an der Unterseite des Revolverträgers 10 über die Drehbewegung und die axiale Verstellbewegung des Revolverträgers 10 zwischen einer Bearbeitungsposition, in der sich das betreffende Hilfswerkzeug unmittelbar oberhalb jedes Wicklungsträgers 6 befindet und eine Bearbeitung des jeweiligen Wicklungsdrahts 3 erlaubt, und einer Außerfunktionsposition bewegt werden, in der die Hilfswerkzeuge 12, 13 von den Wicklungsträgern 6 weiter entfernt sind. Sowohl die beiden Wickelwerkzeuge 2 als auch die beiden Hilfswerkzeuge 12, 13 am Revolverträger 10 ermöglichen eine gleichzeitige Bearbeitung der Wicklungsdrähte 3 an den beiden Wicklungsträgern 6.
