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Wickelmaschine zum lagenweisen Wickeln elektrischer
Spulen
Die Erfindung betrifft eine Wickelmaschine zum lagenweisen
Wickeln elek-
trischer Spulen, bei welcher der Vorschubantrieb
für die Wickeldrahtführung mit dem Wickeldorn synchronisiert ist und die
nach Erreichen einer festge-
legten Windungszahl mittels eines
voreinstellbaren Zählers selbsttätig abge-
schaltet wird.
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Der hohe Bedarf an elektrischen Spulen verschiedenster Ausführungen
und Größen erfordert leistungsfähige Wickelmaschinen, die hohen Ansprüchen
an die Genauigkeit der Wicklungen genügen müssen und möglichst wenig Bedienung
und Wartung erfordern sollen. Für ein genaues Wickeln der einzelnen Wickel-
drahtlagen
benötigt man hierbei eine exakte Vorschubsteuerung
für die Wickel-
drahtführung,
welche dafür sorgt, daß die einzelnen Winduagen
jeder Wickel-
lage
dicht an dicht gewickelt werden, andererseits aber auch nicht überein-
ander
zu liqgen
kommen. Die Vorschubsteuerung
soll außerdem die Verar-
beitung
von Wickeldrähten unterschiedlichen Durchmesserr, ermöglichen, Mull
also so flexibel
sein, daß auf
der gleichen
Maschine
verechiedene Spulentypen
gewickelt werden können.
\Iit
den bekannten Wickelmaschinen ist der Wickelvorgang für jeweils eine
Spule
bereits automatisiert. So ist es bekannt, die Abschaltung einer
Wickelmaschine
nach Drahtlänge durch eine von der Drahtführungsrolle des
:'Ausgleichshebels
angetriebene Zählscheibe zu steuern,
oder, wie beispiels-
weise
in der deutschen Patentschrift 1 232 655 beschrieben, mittels eines
Zählwerks
bei Erreichen der jeweiligen Drahtwindungszahl
der zu wickelnden
Spule
den Antrieb der Wickelspindel selbsttätig abzuschalten und die Wickel-
spule
abzubremsen. Desgleichen erfolgt bei dieser Maschine, wie auch bei
zahlreichen
Spulenwickelmaschinen
anderer Bauart, der Vorschub der Wickel-
drahtführung
bzw. -
bei stillstehender Drahtführung -
des Spulenkörpers
oder
des Wickeldorns durch einen Nockenantrieb,
beispielsweise mit
einer Herz-
kurvenscheibe, der von der Drehbewegung des Wickeldorns abgeleitet
wird.
Dieser bei größeren Spulen mit entsprechendem Wickeldrahtdurchmesser
ausreichende Vorschubantrieb eignet
sich jedoch nicht für die Herstellung
von
Spulen mit sehr kleinem Drahtdurchmesser, da er insbesondere
bei
Miniaturspulen,
wie sie in der Datenverarbeitung in wachsendem :Maße
be-
nötigt
werden, zu ungenau ist. Es werden hier, z. B. in der Magnetkopf-
fertigung,
Spulen mit einem Drahtdurchmesser in der Größenordnung von
10 p
bewickelt. Auch ein mit geringstmöglichen
Toleranzen hergestellter
Nockenantrieb
gibt für derart geringe Vorschubschritte
unlösbare Probleme
auf,-
denn auch bei wesentlich erhöhtem losten- und Wartungsaufwand
sind,
| wenn der Drahtführungsvorschub über Kur`7:3n3lre:beä_ und
? . ;haniscir |
| Übertragungsglieder erfolgt, ungenau gewickelte Spulet:.
_lle Folgt. |
Der 1:rfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu
beseitigen.
Durch die
Erfindung wird eine Wickelmaschine vorgeschlagen, die
auch
beim
Wickeln von Miniaturapulen
mit sehr geringem Drahtdurchmesser
und dementsprechend geringem Vorschub der Drahtführung ein einwandfreies Wickeln
der
einzelnen Lagen gewährleistet. Die Erfindung geht aus von
einer Wickelmaschine
der eingangs bezeichneten Art und ist dadurch ge-
kennzeichnet, daß für den
Vorschubantrieb
der Wickeldrahtführung
ein über
eine Gewindespindel
wirksamer, richtungsumschaltbarer Schrittmotor vorgesehen
ist, der unter
der Steuerung je eines durch von der Drehbewegung
des Wickeldorns
abgeleitete Zählimpulse fortschalbaren Vorschubzählers
und Windungszählers
steht, die einzeln derart voreinstellbar
sind, daß der
Schrittmotor
bei wählbaren Zählerständen
einen Schrittsteuerimpuls
erhält
bzw.
in seiner Drehrichtung
umgeschaltet wird.
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Der für den Vorachubantrieb verwendete Schrittmotor sowie
die gemäß der
Erfindung vorgesehenen Steuermittel arbeiten praktisch abnützungsfrei
und
erlauben es, Wickelgeschwindigkeiten anzuwenden, die in der Praxis nur
durch
die mit dem Schrittmotor erzielbaren Grenzfrequenzen beschränkt
sind.
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Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die
Zähler als aus elektronischen Ring- oder Dualzählern aufgebautete
Zählketten ausge-
bildet. Zur Erzeugung der Zählimpulse dient
zweckmäßig eine auf einer
Wickelwelle befestigte, photoelektrisch abtastbare
Schlitzscheibe.
Die Erfindung ermöglicht es, die Wickelmaschine
praktisch ohne Rüstzei ten auf andere Vorschubwerte für die Drahtführung
sowie für andere Windungszahlen pro Lage auf andere Zählerstände
für die Abgabe von Zähler- bzw.
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r Urnsteuerimpulsen umzustellen. Dies ist von besonderer wirtschaftlicher
Bedeutung,
weil bei den bekannten Wickelmaschinen, bei denen der Drahtführungsschlitten
durch einen Kurvenscheibenantrieb gesteuert wird, zum
Wickeln einer
anderen Spulenart jeweils die Kurvenscheiben ausgewechselt
werden müssen;
das bedingt vielfach mehrstündige Umrüstzeiten. Zur Ein-
stellung des
Zählers auf unterschiedliche Zählerstände, bei denen Schritt-
steuerimpulse
bzw. Umsteuerimpulse an den Schrittmotor abgegeben werden,
dienen nach
einer weiteren bevorzugten Maßnahme als Programmkarten wirksame
Steckkarten,
auf denen die entsprechenden elektrischen Schaltverbindungen aufgedruckt
sind. Das Austauschen der Karten kann bekanntlich innerhalb
von
Sekunden .erfolgen.
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Die Erfindung wird im folgenden in einem Ausführungsbeispiel erläutert.
Die zugehörige Zeichnung zeigt bei teilweise gebrochen gezeichnetem Gehäuse eine
Wickelmaschine zum Bewickeln von Miniaturspulen, wobei die zugehörige
Steuerung
durch ein Blockschaltbild dargestellt ist:
Eine in einem Lagerbock 2 gelagerte
Wickelwelle I trägt an ihrem rechten
Ende einen Wickelkopf 8 mit einem
Wickeldorn #. Der Antrieb der Wickel-
welle 1 erfolgt durch einen
direkt gekuppelten Wickelmotor 5,. der an einer
Konsole 6 des Maschinenrahmens
gelagert ist.
Der Wickeldraht wird im Ausführungsbeispiel
von zwei Vorratsspulen 7 Über
einen Drahtführungsschlitten
8 dem Wickeldorn 4 zugeführt. Der Drahtführungsschlitten 8 ist auf
Führungsstangen 9 parallel zur Wickelwelle 1 ver-
schiebbar gelagert
und wird über eine Gewindespindel 10 von einem Schritt-
motor 11 angetrieben.
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Auf der Welle deaWickelmotors 5 ist eine Schlitzscheibe
12 befestigt, die
mit einer photoelektrischen Abtasteinrichtung
13 zusammenwirkt. Die Abtasteinrichtung 13 ist über eine Leitung 14 mit
einem Vorschubzähler 15 verbunden, an den ein Windungszähler
16 angeschlossen ist. Der Vorschub-
zähler 15 ist durch eine Vorschub-Programmeinheit
17 und der Windungszähler 16 durch eine Umsteuer-Programmeinheit
18 auf bestimmte Zähler-
stände voreinstellbar; dies geschieht
durch Programmkarten 17a bzw. 18a,
die als Steckkarten mit aufgedruckter
Schaltung ausgebildet sind.
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Der Vorschubzähler 15 gibt entsprechend dem eingestellten
Programm
Zählerimpulse vorgegebener und durch die Drehzahl der Wickelwelle
1 ge-
steuerter Frequenz über die Leitung 19 an die Schrittmotor-Steuerschaltung
21 ab, während der Windungazähler 16 über eine Leitung ZO
mit einer Um-
Steuereinheit 22 verbunden ist, die entsprechende
Signale zur Umsteuerung
des Schrittmotors Il auf Vorwärts
bzw. Rückwärts über Leitungen 23 bzw.
24 der 21 zuführt.
Die Umsteuer-Programmeinheit 18 ist außerdem über eine Leitung 25 mit
einer Start-Stop-Schaitang 26 verbunden, von der eine Leitung 27 zum Wickelmotor
5, eine Leitung 28
zur Schrittmotor-Steuerschaltung
21 und eine weitere Leitung 29 zu einer
Abschneidevorrichtung 30 führt,
die auf dem Drahtführungsschlitten 8
angeordnet ist. Die Start-Stop-Schaltung
26 ist außerdem über eine Leitung
31 von einem Startknopf 32 auf
dem Steuerpult 33 der Maschine steuerbar.
Im folgenden wird der Arbeitsablauf
bei einem Wickelvorgang beschrieben.
Zum Wickeln einer Spule wird der
Spulenkörper auf den Wickeldorn 4 aufge-
setzt und der Wickeldraht an der
Spule befestigt. Der Bediener der Maschine
betätigt nun den Startknopf
32 am Steuerpult 33, wodurch ein Startsignal über
die Leitung 31 zur Start
Stop-Schaltung 26 gelangt. Diese bewirkt über die
Leitung 27 den
Anlauf des Wickelmotors 5.
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Die auf der Welle des Wickelmotors 5 befestigte Schlitzscheibe
12 weist
beispielsweise 100 Schlitze auf und sendet über die
photoelektrische Abtasteinrichtung 13 Zählimpulse aus, die über die Leitung
14 dem Vorschubzähler 15 zugeführt werden. Der Vorschubzähler
15 ist durch die Vorschub-Programmeinheit 17 so voreingestellt,
daß er bei bestimmten Zählerstellungen über
die Leitung 19 Steuerimpulse
zur Schrittmotor-Sfeuerschaltung sendet. Diese
;:ählerimpulse
gelangen über die Leitung 34 zum Schrittmotor 11, der bei jedem
ankommenden
Zählerimpuls einen Schritt ausführt und somit über die Gewinde-
Spindel
10 einen entsprechenden Vorschubschritt des Drahtführungsechlittens 8
bewirkt. Die Frequenz der Vorschubschritte des Drahtführungsschlittens
8
ist somit abhängig von der Drehzahl der Wickelwelle I, dem
Abstand der
Schlitze auf der Schlitzscheibe 12 und: den
im Vorschubzähler l'5 mittels
der Programmkarte 17a in der Vorschub-Programmeinheit
17 eingestellten
Zählerstellungen.
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Jeder lurtieitsle der von der Abtasteinrichtung 13 ausgesendeten
elektrischen
Impulse gelangt vom Vorschubzähler 15 zum Windungszähler
16 und schaltet
diesen weiter. Die Umsteuer-Programmeinheit
18 ist auf die erforderlichen
Windungszahlen pro Lage voreingestellt. Zeigt
der Windungszähler 16 die
gewünschte Windungszahl einer Lage an, so
gibt er über die Leitung 20 ein
Umschaltsignal zur Umsteuereinheit
22, die nun über die Leitung 23 bzw. die
Leitung 24 sowie
über die Schrittmotor-Steuerschaltung' 21 den Schrittruotor
11 auf Rückwärts bzw. auf Vorwärts umschaltet. Mit dieser Umkehrung
der
Drehrichtung des Schrittmotors 11 wechselt der Drahtführungsschlitten
8
seine Vorschubrichtung, so daß nun eine neue Windungslage
gewickelt wird.
Ist die letzte Windung der letzten zu wickelnden
Lage einer Spule erreicht, so
gibt der dementsprechend progratlnmierte
Windungszähler 16 außerdem über
die Leitung 25 ein Stopsignal
zur Start-Stop-Schaltung 26 ab, die nun ihrerseits
drei Vorgänge
gleichzeitig steuert: Über die Leiturig 27 wird der Wickelmotor
5 abgeschaltet
und gebremst, über die Leitung 28 und die Schrittmotor-Steuerschaltung
21 sowie die Leitung 34 wird der Schrittmotor 11 abgeschaltet, und
gleichzeitig
wird Ober die Leitung 29 die Abschneidevorrichtung 30 für den
Wickeldrahlt
ausgelöst. Der Bediener der Maschine braucht nun nur noch das
Ende des
Wickeldrahtes zu befestigen und die fertig gewickelte Spule vom
Wickeldorn
4 abzuziehen.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind
zwei Vorratsspulen 7 gezeigt, die es ermöglichen, zwei Drähte gleichzeitig
zu wickeln. Die Wickelge-schwindigkeit ist vom Durchmesser des Wickeldrahtes
abhängig und wird
im wesentlichen begrenzt durch die mit dem Schrittmotor
11 erreichbare
Grenzfrequenz. Angenommen, der Wickeldraht habe einen Durchmesser
von 0.07 mm und es werden zwei Drähte gleichzeitig gewickelt, und weiter-hin
angenommen, ein Vorschubschritt des Drahtführungsschlitlns
8 betrage
0, 01 mm, so beträgt der Vorschub pro Windung 0, 14 mm und
bei einer Schrittfrequenz des Schrittmotors 11 von 168 Schritten pro Sekunde kann
man mit einer Geschwindigkeit von 12 Umdrehungen pro Sekunde der Wickel-welle
1 wickeln. Mit der beschriebenen Anordnung ist es möglich, Spulen
mit
einem Wickeldraht von 0, 01 mm Durchmesser und darunter zu wickeln.