DE202006008267U1

DE202006008267U1 - Winding device, especially needle winder, for fabricating stator winding of electric machine, has spindle nut provided on each thread section of spindle

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Publication number: DE202006008267U1
Application number: DE202006008267U
Authority: DE
Original assignee: AMK Arnold Mueller GmbH and Co KG
Current assignee: AMK Arnold Mueller GmbH and Co KG
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2006-05-24
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2016-05-25

Abstract

A winding device, especially a needle winder, has a winding finger (130 and at least one end-facing needle head (14) clock-controlled by the relative movement between the stator (11) and the winding finger (13). A spindle (17) is rigidly joined to the winding finger (13) and has two axially adjacent winding sections (18,19). A spindle nut (20,21) is provided on each thread section of the spindle (17) with a drive motor (27,28) as rotary drive for each spindle nut (20,21).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wickeleinrichtung für die Herstellung der Statorwicklung einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a winding device for the production the stator winding of an electrical machine with the features in the preamble of claim 1.

Bekannte Wickeleinrichtungen dieser Art für die Herstellung von Einzahnwicklungen weisen einen Hubantrieb für die Translationsbewegung des Wickelfingers mit Nadelkopf und außerdem für dessen Drehbetätigung als zweiten Antrieb einen Drehantrieb auf. Der Drehantrieb ist zusammen mit dem Hubantrieb auf einem Gestell montiert und kann bei der Translationsbewegung mit dem Hubantrieb mitlaufen. Statt dessen kann die Drehbetätigung auch dadurch erzeugt werden, dass der den Stator aufnehmende Werkstückträger den Drehantrieb aufweist und dementsprechend gedreht wird. In beiden Fällen ist die Wickeleinrichtung aufwändig, hat einen recht großen Platzbedarf, ermöglicht nur relativ kleine Arbeitsgeschwindigkeiten und hat vor allem auch den Nachteil, dass man bei Umstellungen hinsichtlich des Hubes und/oder der Taktbewegung in Drehrichtung sehr zeit- und kostenaufwändige Umrüstarbeiten vornehmen muss und im übrigen doch hinsichtlich der Hubbewegung und/oder Drehbewegung an gestaltungsbedingte Grenzen stößt.Known Winding devices of this type for the Production of Einzahnwicklungen have a lifting drive for the translational movement the winding finger with needle head and also for its rotary actuator as second drive on a rotary drive. The rotary drive is together mounted on a frame with the lifting drive and can during translational movement Run along with the linear actuator. Instead, the rotary actuator can also be generated by that of the stator receiving the workpiece carrier the Having rotary drive and is rotated accordingly. In both Cases the winding device consuming, has a pretty big one Required space only relatively small working speeds and, above all, has the disadvantage that you with changes in the stroke and / or the clock movement in the direction of rotation very time-consuming and costly retooling must make and the rest but with regard to the stroke movement and / or rotational movement due to design Limits are encountered.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wickeleinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach, kompakt, kostengünstig und so gestaltet ist, dass große Arbeitsgeschwindigkeiten erreichbar sind und etwaige Umstellungen hinsichtlich des Translationshubes und/oder des Drehweges in Drehrichtung schnell und einfach, ohne an Grenzen zu stoßen, möglich sind.Of the Invention is based on the object, a winding device of to create the aforementioned type, the simple, compact, inexpensive and so is designed that big Working speeds are achievable and any changes with regard to the translation stroke and / or the rotational path in the direction of rotation fast and easy, without being able to push boundaries.

Die Aufgabe ist bei einer Wickeleinrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Erfindungsmerkmale sowie Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Durch diese erfindungsgemäße Gestaltung lassen sich wesentlich größere Arbeitsgeschwindigkeiten erzielen. Die Wickeleinrichtung kann somit erheblich effektiver arbeiten. Dies liegt daran, dass lediglich geringe zu beschleunigende und zu verzögernde Massen in Form der drehantreibbaren Spindelmuttern und der axialen Spindel vorliegen, wodurch erheblich größere Geschwindigkeiten erreichbar sind. Von Vorteil ist ferner, dass die Wickeleinrichtung kompakt ist, ein geringeres Gewicht hat und erheblich kostengünstiger herstellbar ist, da z.B. hinsichtlich der Antriebe auf vorhandene Antriebseinheiten etwa baukastenmäßig zurückgegriffen werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass man hinsichtlich der Größe des Translationshubes und des Drehweges bei der Drehbetätigung des Wickelfingers mit Nadelkopf völlig frei ist und in dieser Richtung frei gestalten kann. Die Antriebsmotoren sind einer zentralen Steuerung durch eine Steuereinrichtung zugänglich, wodurch die Voraussetzungen dafür erfüllt sind, durch Änderung der Programmierung der Steuereinrichtung zentral und dabei schnell und einfach Änderungen hinsichtlich des Translationshubes und/oder des Drehwinkels bei der Antriebsbetätigung des Wickelfingers mit Nadelkopf vornehmen zu können. Die Wickeleinrichtung ist somit schnell und einfach an unterschiedliche Arbeitsaufgaben anpassbar.The Task is with a winding device of the type mentioned according to the invention by the features in claim 1 solved. Further advantageous features of the invention and embodiments result from the dependent claims. By this design according to the invention can achieve much higher working speeds. The winding device can thus work much more effectively. This is due to the fact that only small to be accelerated and to be delayed Masses in the form of the rotatably driven spindle nuts and the axial Spindle present, allowing significantly greater speeds achievable are. A further advantage is that the winding device is compact is, has a lower weight and significantly cheaper can be produced because e.g. in terms of drives on existing Drive units can be used in terms of modularity. One Another advantage is that in terms of the size of the translation stroke and the rotational path in the rotary operation of the winding finger with Needle head completely is free and can freely design in this direction. The drive motors are accessible to central control by a control device, thus creating the conditions Fulfills are, by change the programming of the controller central and fast and just changes with respect to the translation stroke and / or the angle of rotation the drive operation to make the winding finger with a needle head. The winding device is thus fast and easy to different work tasks customizable.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.Further Details and advantages of the invention will become apparent from the following Description.

Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend allein zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben, sondern statt dessen lediglich durch Hinweis auf die Ansprüche darauf Bezug genommen, wodurch jedoch alle diese Anspruchsmerkmale als an dieser Stelle ausdrücklich und erfindungswesentlich offenbart zu gelten haben. Dabei sind alle in der vorstehenden und folgenden Beschreibung erwähnten Merkmale sowie auch die allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale weitere Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.Of the full Wording of the claims is not above alone to avoid unnecessary repetition but instead merely by reference to the requirements However, all of these claim characteristics as expressly and at this point essential to the invention disclosed. Here are all features mentioned in the preceding and following description as well as the removable alone from the drawing features more Components of the invention, although not particularly highlighted and in particular not mentioned in the claims.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen schematischen Längsschnitt eines Teils einer Wickeleinrichtung 10 für die Herstellung der Statorwicklung einer elektrischen Maschine, von der schematisch lediglich der Stator 11 dargestellt ist. Die Wickeleinrichtung 10 ist insbesondere als Nadelwickler 12 gestaltet, der einen Wickelfinger 13 und am Ende dieses mindestens einen Nadelkopf 14 aufweist.The invention is explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing. The drawing shows a schematic longitudinal section of a part of a winding device 10 for the manufacture of the stator winding of an electrical machine, of which schematically only the stator 11 is shown. The winding device 10 is especially as a needle winder 12 designed, a winding finger 13 and at the end of this at least one pinhead 14 having.

Bei der Bewicklung des Stators 11 mittels des Nadelwicklers 12 wird durch Relativbewegung zwischen dem Stator 11 und dem Wickelfinger 13 mit Nadelkopf 14 dieser, ausgehend von einer dargestellten Startposition von einer ersten Stirnseite 15 des Stators 11 aus, translatorisch vorgeschoben und durch den Stator 11 hindurch bis zu dessen gegenüberliegender zweiter Stirnseite 16 durchgeschoben, danach um zumindest eine Nutteilung gedreht und translatorisch durch den Stator 11 hindurch zurück zu dessen erster Stirnseite 15 gezogen und danach um zumindest eine Nutteilung gedreht und wieder translatorisch durch den Stator 11 hindurch geschoben. Diese Antriebsbewegung des Wickelfingers 13 mit Nadelkopf 14 erfolgt taktweise gesteuert. Sie ist zur Herstellung einer Einzahnwicklung bekannt. Für den Antrieb des Wickelfingers 13 mit Nadelkopf 14 in Translationsrichtung, also vor und zurück, ist bei bekannten Wickeleinrichtungen 10 ein Hubantrieb vorgesehen, der auf den Wickelfinger 13 arbeitet. Zur Herstellung der beschriebenen Drehbewegung kann ein zusätzlicher Drehantrieb, der mit dem Hubantrieb mit bewegt wird, vorgesehen sein oder es wird für diese Relativdrehung statt dessen der den Stator 11 aufnehmende Werkstückträger mittels eines eigenen Motors entsprechend schrittweise gedreht. Wickeleinrichtungen 10 dieser Art sind aufwändig und teuer. Aufgrund der großen mitbewegten Massen sind nur relativ niedrige Geschwindigkeiten möglich, so dass die für die Bewicklung eines Stators 11 in dieser Weise benötigte Zeit sehr groß ist.When winding the stator 11 by means of the needle winder 12 is due to relative movement between the stator 11 and the winder finger 13 with needle head 14 this, starting from a starting position shown from a first end face 15 of the stator 11 off, translationally advanced and through the stator 11 through to its opposite second end face 16 pushed through, then rotated by at least one slot pitch and translationally through the stator 11 through back to its first face 15 pulled and then rotated by at least one slot pitch and again translationally through the stator 11 pushed through. This drive movement of the winding finger 13 with needle head 14 is controlled in cycles. It is known for producing a single-tooth winding. For the drive of the winding finger 13 with needle head 14 in the translation direction, ie back and forth, is in known winding devices 10 a lifting drive provided on the winding finger 13 is working. to Manufacture of the described rotary motion, an additional rotary drive, which is moved with the lifting drive, be provided, or it will instead of the stator for this relative rotation 11 receiving workpiece carrier by means of its own engine according stepwise rotated. winders 10 This type is complicated and expensive. Due to the large moving masses only relatively low speeds are possible, so that for the winding of a stator 11 time required in this way is very large.

In besonderer Gestaltung der dargestellten Wickeleinrichtung 10 weist der Nadelwickler 12 eine mit dem Wickelfinger 13 fest verbundene Spindel 17 auf, die zwei axial benachbarte Gewindeabschnitte 18 und 19 hat, wobei der Gewindeverlauf dieser Gewindeabschnitte 18, 19 gegenläufig ist. Der Gewindeabschnitt 18 hat z.B. Linksgewinde, während der Gewindeabschnitt 19 entsprechendes Rechtsgewinde aufweist. Die Verhältnisse können auch vertauscht sein. Dem einen Gewindeabschnitt 18 ist eine Spindelmutter 20 und dem anderen Gewindeabschnitt 19 eine entsprechende Spindelmutter 21 zugeordnet, die mit entsprechendem Innengewinde versehen ist und auf dem jeweiligen Gewindeabschnitt 18, 19 sitzt. Jede Spindelmutter 20, 21 ist drehfest mit einer zur Spindel 17 koaxialen Hülse 22 bzw. 23 verbunden und mittels eines Lagers 24 bzw. 25 in Bezug auf ein Gehäuse 26 drehbar gelagert. Jeder Spindelmutter 20, 21 ist zu deren Drehantrieb ein jeweiliger Antriebsmotor 27 bzw. 28 zugeordnet, der insbesondere als Elektromotor ausgebildet ist. Die Hülse 22 bzw. 23 kann Träger des Rotors des Antriebsmotors 27 bzw. 28 sein oder ist selbst als Rotor ausgebildet. Jede Spindelmutter 20, 21 ist mittels des zugeordneten Antriebsmotors 27 bzw. 28 drehbar, jedoch axial unverschiebbar angeordnet, so dass eine Drehbetätigung der jeweiligen Spindelmutter 20 bzw. 21 zu einem Translationsantrieb und/oder Drehantrieb des Wickelfingers 13 mit Nadelkopf 14 führt. Wenn beide Antriebsmotoren 27 und 28 in gleicher Drehrichtung und mit gleicher Drehzahl die jeweilige zugehörige Spindelmutter 20, 21 antreiben, hat dies eine reine Drehbewegung des Wickelfingers 13 mit Nadelkopf 14 in der einen oder anderen Richtung zur Folge, die von der jeweiligen Drehrichtung beim Gleichlauf der Antriebsmotoren 27, 28 abhängt. Werden die Spindelmuttern 20, 21 mittels der Antriebsmotoren 27 bzw. 28 mit gleicher Drehzahl jedoch entgegengesetztem Drehsinn angetrieben, so wird der Wickelfinger 13 mit Nadelkopf 14 translatorisch in der einen oder anderen Richtung angetrieben, die vom Drehsinn abhängt.In a special design of the winding device shown 10 points the needle winder 12 one with the winding finger 13 firmly connected spindle 17 on, the two axially adjacent threaded sections 18 and 19 has, the thread profile of these threaded sections 18 . 19 is in opposite directions. The threaded section 18 For example, has left-hand thread, while the threaded section 19 has corresponding right-hand thread. The conditions can also be reversed. The one threaded section 18 is a spindle nut 20 and the other threaded portion 19 a corresponding spindle nut 21 assigned, which is provided with corresponding internal thread and on the respective threaded portion 18 . 19 sitting. Each spindle nut 20 . 21 is non-rotatable with a spindle 17 coaxial sleeve 22 respectively. 23 connected and by means of a warehouse 24 respectively. 25 in terms of a housing 26 rotatably mounted. Each spindle nut 20 . 21 is to the rotary drive a respective drive motor 27 respectively. 28 assigned, which is designed in particular as an electric motor. The sleeve 22 respectively. 23 can carrier of the rotor of the drive motor 27 respectively. 28 be or is itself designed as a rotor. Each spindle nut 20 . 21 is by means of the associated drive motor 27 respectively. 28 rotatable, but arranged axially immovable, so that a rotational actuation of the respective spindle nut 20 respectively. 21 to a translation drive and / or rotary drive of the winding finger 13 with needle head 14 leads. If both drive motors 27 and 28 in the same direction of rotation and at the same speed, the respective associated spindle nut 20 . 21 drive, this has a pure rotary motion of the winding finger 13 with needle head 14 in one or the other direction result from the respective direction of rotation during synchronization of the drive motors 27 . 28 depends. Be the spindle nuts 20 . 21 by means of the drive motors 27 respectively. 28 driven at the same speed but opposite direction of rotation, so is the Wickelfinger 13 with needle head 14 driven translationally in one direction or the other, which depends on the direction of rotation.

Die Wickeleinrichtung 10 ist mit einer nicht weiter dargestellten Steuereinrichtung ausgestattet, mittels der die Antriebsmotoren 27, 28 hinsichtlich ihrer Drehzahl, Drehrichtung und/oder ihres Antriebsmoments gesteuert sind. Mittels der Steuereinrichtung können bei der Herstellung der Wicklung die Windungen gezählt und ausgewertet werden.The winding device 10 is equipped with a control device, not shown, by means of the drive motors 27 . 28 are controlled in terms of their speed, direction of rotation and / or their drive torque. By means of the control device, the turns can be counted and evaluated during the production of the winding.

In vorteilhafter Weise ist die Spindel 17 als Kugelrollspindel ausgebildet, die leichtgängig und reibungsarm arbeitet. Die Spindel 17 kann als Hohlwelle ausgebildet sein, wobei die Spindel 17 und der Wickelfinger 13 eine zentrale, bis zum Nadelkopf 14 führende Bohrung 29 enthalten, die der Durchführung des Wickeldrahtes 30 dient. Der zum Bewickeln des Stators 11 entsprechend geführte Wickeldraht 30 wird somit durch die hohle Spindel 17 und den hohlen Wickelfinger 13 hindurch gezogen. Der Wickeldraht 30 besteht z.B. aus Kupferlackdraht. Die Gestaltung des Nadelkopfes 14 ist für sich bekannt und braucht daher nicht näher erläutert zu werden.Advantageously, the spindle 17 designed as a ball screw, which works smoothly and with low friction. The spindle 17 may be formed as a hollow shaft, wherein the spindle 17 and the winder finger 13 a central, to the needle head 14 leading bore 29 included, the implementation of the winding wire 30 serves. The for winding the stator 11 appropriately guided winding wire 30 is thus through the hollow spindle 17 and the hollow winding finger 13 pulled through. The winding wire 30 consists of eg copper enameled wire. The design of the needle head 14 is known per se and therefore need not be explained in detail.

Die Wickeleinrichtung 10 ist einfach, kompakt, leicht und kostengünstig. Sie erlaubt große Wickelgeschwindigkeiten bis hin zu beispielsweise etwa 600 U/min und ermöglicht die Herstellung einer Statorwicklung in erheblich kürzerer Zeit als dies bei bekannten Wickeleinrichtungen möglich ist. Der für den Translationsantrieb und für den Drehantrieb des Wickelfingers 13 mit Nadelkopf 14 vorgesehene, jeweils auf die Spindel 17 arbeitende Antrieb mit den Spindelmuttern 20, 21 und zugeordneten Antriebsmotoren 27 bzw. 28 ist einfach, kostengünstig und in hohem Maße effektiv. Es sind jeweils nur geringe Massen zu beschleunigen und zu verzögern, weswegen große Arbeitsgeschwindigkeiten erreichbar sind. Von Vorteil ist ferner, dass sowohl die Hublänge für die Translationsbewegung als auch der jeweilige Drehwinkel bei dem Drehantrieb des Wickelfingers 13 mit Nadelkopf 14 frei vom dazu vorhandenen Antrieb sind und daher frei gestaltet und gewählt werden können. Es ist lediglich die Steuereinrichtung mit den entsprechenden Vorgaben zu versehen. Somit ist allein durch entsprechende Programmierung der Steuereinrichtung jede Bewegung in Translationsrichtung, also in Richtung der Spindel 17 und des Wickelfingers 13, als auch in Umfangrichtung dieser möglich. Gleiches gilt auch für die Wahl der jeweiligen Geschwindigkeit. Die Wickeleinrichtung 10 ist somit vielfältig anpassbar und einsetzbar.The winding device 10 is simple, compact, lightweight and inexpensive. It allows high winding speeds up to, for example, about 600 U / min and allows the production of a stator winding in a considerably shorter time than is possible with known winding devices. The one for the translation drive and for the rotary drive of the winding finger 13 with needle head 14 provided, respectively on the spindle 17 working drive with the spindle nuts 20 . 21 and associated drive motors 27 respectively. 28 is simple, inexpensive and highly effective. There are only small masses to accelerate and decelerate, which is why large working speeds can be achieved. A further advantage is that both the stroke length for the translational movement and the respective angle of rotation in the rotary drive of the winding finger 13 with needle head 14 are free from the existing drive and therefore can be freely designed and selected. It is only to provide the control device with the appropriate specifications. Thus, by appropriate programming of the control device, each movement in translation direction, ie in the direction of the spindle 17 and the winding finger 13 , as well as in the circumferential direction of this possible. The same applies to the choice of the respective speed. The winding device 10 is thus versatile adaptable and usable.

Bei einem nicht gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel ist der Wickelfinger 13 am Ende mit einem zweiten Nadelkopf versehen, der z.B. in Bezug auf den gezeigten Nadelkopf 14 diametral gegenüberliegend angeordnet ist. Hierbei ist zweckmäßigerweise der Wirkungsabstand der beiden Nadelköpfe 14 voneinander so einstellbar, dass z.B. beim Vorschieben und Durchschieben durch den Stator 11 der Wickeldraht 30 gleichzeitig in zwei einander gegenüberliegende Nuten des Stators 11 eingebracht wird. Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel können am Ende des Wickelfingers 13 auch noch weitere Nadelköpfe platziert sein.In a second embodiment, not shown, the Wickelfinger 13 provided at the end with a second needle head, for example, in relation to the needle head shown 14 is arranged diametrically opposite one another. This is expediently the effective distance of the two needle heads 14 adjustable so that, for example, when advancing and pushing through the stator 11 the winding wire 30 simultaneously in two opposing grooves of the stator 11 is introduced. In another embodiment, not shown, at the end of the winding finger 13 also be placed more pinheads.

Claims

Winding device for the manufacture of the stator winding of an electrical machine, in particular needle winder ( 12 ) with a winding finger ( 13 ) and at least one end-side needle head ( 14 ) which is cyclically controlled by relative movement between the stator ( 11 ) and the winding finger ( 13 ) starting from a starting position from a first end face ( 15 ) of the stator ( 11 ) translated translationally and by the stator ( 11 ) through to its opposite second end face ( 16 ) is pushed through, then rotated by at least one slot pitch and translationally through the stator ( 11 ) back to its first end face ( 15 ) and then rotated by at least one slot pitch and again translationally through the stator ( 11 ) is pushed through, characterized by a with the Wickelfinger ( 13 ) firmly connected spindle ( 17 ), the two axially adjacent threaded sections ( 18 . 19 ), whose thread course is in opposite directions to each other, by a respective spindle nut ( 20 . 21 ) on each threaded section ( 18 . 19 ) of the spindle ( 17 ) and by a respective drive motor ( 27 . 28 ) for each spindle nut ( 20 . 21 ) to the rotary drive.

Winding device according to claim 1, characterized in that the spindle ( 17 ) is designed as a ball screw.

Winding device according to claim 1 or 2, characterized in that the spindle ( 17 ) and the winding finger ( 13 ) a central, to the at least one needle head ( 14 ) leading bore ( 29 ), the implementation of the winding wire ( 30 ) serves.

Winding device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the winding finger ( 13 ) at least two needle heads ( 14 ), which preferably in the radial direction with respect to the winding finger ( 13 ) are adjustable.

Winding device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the drive motors ( 27 . 28 ) are controlled in terms of their speed, direction of rotation and / or their drive torque by means of a control device.

Winding device according to claim 5, characterized in that that by means of the control device, the turns in the production the winding counted and evaluated.