DE2113873A1

DE2113873A1 - Wickelvorrichtung

Info

Publication number: DE2113873A1
Application number: DE19712113873
Authority: DE
Inventors: Willi Kramer; Willi Muskulus
Original assignee: Balzer and Droell GmbH
Current assignee: Balzer and Droell GmbH
Priority date: 1971-03-23
Filing date: 1971-03-23
Publication date: 1972-10-12
Also published as: BE780960A; DE2113873B2; FR2130633B3; DE2113873C3; GB1390984A; US3811630A; FR2130633A3; IT953392B

Description

oil

Patentanwälte ζ. ι 1

Dipl.-Ing. W. Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B. Jochem

6 Frankfurt am Main, . Freiherr-vom-Stein-Str.

In Sachen:

Balzer & Dröll KG
6369 Niederdorfeiden
An der Hosenhelle 4·

Wickelvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wickelvorrichtung, insbesondere zum Wickeln von Spulen für elektrische Maschinen und Geräte, mit einem drehbaren und axial verfahrbaren Drahtoder Fadenführer, welcher am vorderen, freien Ende einer seine Drehantriebs- und axialen Vorschubbewegungen übertragenden, in einem vorderen und hinteren Hauptlager gelagerten Wickelspindel angebracht ist.

Mit derartigen Vorrichtunge, wie sie beispielsweise in einer Ausführung mit mehreren parallel und synchron arbeitenden Drahtführern aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 613 o21 bekannt sind, werden Spulen auf Schablonen gewickelt, die entweder einen konstanten Querschnitt oder einen stufenförmig abgesetzten Querschnitt mit mehreren Kammern, wie z.B. in der deutschen Offenlegungsschrift 1 919 4-32 gezeigt, haben können.

In letzter Zeit sind die Anforderungen an die Genauigkeit der auf die Schablonen aufgebrachten Wicklungen beträchtlich gcntiegon. Die Windungen solion so gleichmäßig gelegt werden, daß es nirgends zu überkreuzungen kommt. Außerdem soll eine bestimmte vorgegebene Windungszahl je Schablone oder Kammer

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mit großer Genauigkeit eingehalten werden. Es stellt'sich somit das technische Problem, Wicklungen großer Genauigkeit mit hoher Geschwindigkeit herzustellen.

Die bisher bekannten Wickelvorrichtungen erwiesen sich für die Lösung dieser Aufgabe als ungenügend. Fuhr man zurErzielung des axialen Vorschubs die Wickelspindeln weit aus ihren bisher ortsfest gehaltenen Lagern heraus, so ließen sich am weit auskragenden, fliegend gelagerten Drahtführer Taumelbewegungen nicht vermeiden, die Ungenauigkeiten beim Legen der Windungen zur Folge hatten. Wurde andererseits die Vorschubbewegung durch das gesamte die Wickelspindel tragende." Getriebegehäuse ausgeführt, so dauerte wegen der großen Maacon der Sprung von einer Kammer der Schablonen zur nächsten verhältnismäßig lange, und während dieser Zeit mußte die Drehbewegung der Fadenführer gebremst werden, damit für jede Kammer die vorbestimmte Windungszahl erhalten wurde. Die bisherigen Konstruktionen besaßen außerdem verhältnismäßig viel innere Reibung zwischen den für die Vorschubbewegung relativ zueinander bewegten Teilen, was sich beim Kammersprung nachteilig auswirkte. Schließlich war der bisher übliche Antrieb der Vorschubbewegung mittels eines oder mehrerer Kraftzylinder ebenfalls verhältnismässig langsam.

Zur Lösung der oben genannten Aufgabe, beim Wickeln mit hoher Geschwindigkeit eine grössere Genauigkeit zu erzielen, wird nun erfindungsgemäß für eine Wickelvorrichtung der eingangs bezeichneten Art vorgeschlagen, das vordere Hauptlager der Wickelspindel relativ zu dieser in axialer Richtung verschieblich auszuführen.

Die neue Ausführung hat den Vorteil, daß das vordere Hauptlager die Wickelspindel auch bei weit vorgefahrenem Drahtführer unmittelbar hinter diesem stützen kann. Kurz bevor der Drahtführer von einer Kammer zur nächsten springt, wird das vordere Hauptlager um die Länge einer Kammer zurückgezogen, so daß jetzt der Platz frei ist für einen wegen der ver-

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hältnismäßig kleinen Massen schnellen Sprung von einer Kammer zur nächsten.

Umgekehrt könnten natürlich auch die Schablonen vom kleinsten zum grössten Durchmesser fortschreitend bewickelt werden. Dann würde bei einem Kammersprung der Drahtführer, welcher oft auch als Flyer bezeichnet wird, weiter nach vorn vorspringen, und das vordere Hauptlager könnte dann langsam nachgeschoben werden.

Um den Kammersprung möglichst schnell ausführen zu können, ist es wesentlich, daß die bei diesem Vorschubsprung bewegten Teile eine möglichst kleine Gesamtmasse haben. Dies wird zum Teil dadurch erreicht, daß das vordere Hauptlager vorschlagsgemäß für sich verschieblich ist, so daß es den Vorsehubsprung nicht mitmachen muß, weil es langsam vorher oder hinterher bewegt werden kann. Damit auch sonst möglichst wenige Teile sprunghaft beschleunigt und wieder abgebremst werden, also beispielsweise nicht zusätzliche Mitnahmevorrichtungen für den axialen Vorschub, ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß das hintere Hauptlager der Wickelspindel unter Mitnahme derselben relativ zu einem das Lager aufnehmenden Getriebegehäuse axial verschieblich ist.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung dient als Vorschubantrieb ein an sich bekannter Scheibenläufermotor, welcher Jedoch bisher auf dem vorliegenden technologischen Gebiet noch keine Anwendung gefunden hat. Solch ein Motor, wie er z.B. unter der Typenbezeichnung MV 19 "von der Firma CEM PARVEX, Dijon, Frankreich erhältlich ist, ist für den beabsichtigten Zweck bestens geeignet, da er extrem schnell anspricht, beschleunigt und abbremst und auch eine hohe Schalthäufigkeit verträgt. Damit nicht Vorschubkraft durch Reibung aufgezehrt wird, wirkt bei einer bevorzugten praktischen Ausführung der genannte Motor über ein reibungsarmee Schraubgetriebe mit; Kugelumlaufspindel auf das hintere Hauptlager.

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Wenn mehrere parallele Wickel spindeln vorhanden sind, bereit et es große Schwierigkeiten, alle Lagerbohrungen genau achs^· parallel und fluchtend zu bohren. Mangelnde Parallelität und Fluchtungsfehler führen jedoch normalerweise zu Kantenpressung an den Lagerstellen, die wiederum eine mehr oder minder große , Reibung beim Vorschub der Wickel spindeln zur Folge hat. Wenn die Reibung unbestimmt ist, lässt sich auch der Yorschub nicht genau gleichmäßig für alle Maschinen einstellen. IJm diesem Mangel abzuhelfen, ist deshalb in weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die vorderen und hinteren Hauptlager der Wickel spindeln als Pendellager, vorzugsweise als Ringpendellager ausgeführt sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die dort gezeigte Wickelvorrichtung besteht aus einem Maschinenunterteil 1o und einem darauf befestigten Getriebegehäuse 12. Darin sind zwei Führungsstangen 14 gelagert, von denen in der Schnittdarstellung nur eine sichtbar ist. Die Führungsstangen 14 sind axial verschieblich jeweils in einem vorderen und hinteren Gleitpendellager 16 bzw. 18 gelagert. Außerhalb der in Tragbüchsen 1? bzw. 19 aufgenommenen Lager 16 und 18 sind Dichtungen 2o vorgesehen.

Am vorderen Ende der Führungsstangen 14 ist eine Lagerplatte 22 befestigt. Diese wird mit den Führungsstangen 14 gemeinsam in axialer Richtung bewegt. Außerdem tragen die letzteren kugelgelagert eine hintere Lagerplatte 24, die axial längs der Führungsstangen 14 verschieblich ist. Die Lagerplatten 22 und 24 tragen vordere und hintere Haupt lager 26 bzw. 28 für zwei Wickelspindeln 3o, an deren vorderen Enden Drahtoder Fadenführer, im vorliegenden Fall in Form von Wickeltrichtern 32, sitzen. Die Wickeltrichter 32 sind fest mit den Spindeln 3o verbunden. Während des Wickelvorganges müssen sie mit sehr hoher Geschwindigkeit umlaufen und gleichzeitig eine axiale Vorschubbewegung in Richtung des Pfeiles 34 ausführen, damit der innerhalb der Wickeltrichter 32 aus einer öffnung am Umfang austretende Draht auf eine nur vor dem

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oberen Wickeltrichter strichpunktiert angedeutete Schablone gewickelt wird. Die Schablonen enthalten oft mehrere Abschnitte mit unterschiedlichem Durchmesser, sogenannte Kammern. Sie stehen zu Beginn des Wickelvorganges den Wickeltrichfcern 32 fluchtend gegenüber. Die Wickeltrichter fahren dann mit Bezug auf die Zeichnung in ihre am weitesten vorgeschobene Stellung vor und beginnen die hinterste Kammer, welche den größten Durchmesser hat, gleichmäßig zu bewickeln. Während der Draht auf die Schablone gewickelt wird, fahren die Wickeltrichter 32 langsam nach rechts. Am Ende der Kammer mit dem größten Durchmesser angekommen, erfolgt ein Vorschubsprung nach rechts über den Absatz, welcher den Übergang zur nächsten Kammer der Schablone bildet. Dann wird diese bewickelt, während die Wickeltrichfer 32 weiter nachiBchts zurückgezogen werden. Am Ende der zweiten Kammer erfolgt wiederum ein sprunghafter Übergang zur dritten, so/dann wird diese nach rechts fortschreitend bewickelt usw. Damit sauber eine Windung neben die andere auf die Schablone gelegt wird, ohne daß es zu Überkreuzungen kommt, müssen die Wickelspindeln 3o mit den Wickeltrichtern 32 auch in der am weitensten nach links vorgeschobenen Stellung sehr genau gelagert und geführt sein. Um auch bei dem Sprung von einer Kammer zur nächsten die Umdrehungsgeschwindigkeit der Wickelspindeln nicht oder nur unwesentlich herabsetzen zu müssen, damit alle Kammern, die vorbestimmte Windungszahl erhalten, muß der axiale Vorschubsprung von einer Kammer zur nächsten möglichst schnell ausgeführt werden. Diese Bedingungen sind bei der hier beschriebenen Wickelvorrichtung erfüllt.

Die vorderen Hauptlager 26 der Wickelspindeln 3o sind als Kugel- Pendellager mit innerer Gleitbüchse 34- ausgeführt, welche eine axiale Verschieblichkeit der Spindeln durch das Lager hindurch gestattet. Zu beiden Seiten der Lager 26 sitzen Dichtungen 36. Auch vor den Durchtrittsöffnungen 38 der Spindeln 3o im Gehäuse 12 sind Dichtungen 4o angebracht.

Die hinteren Hauptlager 28 sind ebenfalls Kugel- Pendellager. Während der Außenring dieser Lager jeweils in einer passenden BD 8198/11.3.1971 209842/0192

Bohrung der Lagerplatte 24 sitzt, ist der Innenring des Lagers . auf einen verjüngten Abschnitt 42 der Wickelspindeln 3o aufgepasst, welcher sich zwischen einem als Vierkant ausgeführten Abschnitt 44 und dem mit einem Gewinde versehenen Ende 46 der Spindeln 3o befindet. Der Vierkant ab schnitt 44 bildet eine drehfeste Verbindung mit einer auf den Wickelspindeln 3o sitzenden Büchse 4-8, die jeweils drehfest mit einem Zahrad 5o verbunden ist. Auf das mit Gewinde versehene Ende 4-6 der Spindeln 3o ist eine weitere Büchse 52 auf ge- . schraubt, welche die Büchse 4-8 und den inneren Lagerring des Kugel- Pendellagers auf der Spindel 3o hält.

Der Wickeldräht wird durch die Wickelspindeln 3o hindurch zu den Wickeltrichtern. 32 geführt. Die Zuführung des Drahtes von hinten in das Gehäuse 12 und die Spindeln 3o erfolgt über nicht rotierende Rohre 54-, deren vorderes Ende in einem in der Büchse 52 gehaltenen Pendelkugellager 55 gelagert ist, während das hintere Ende in einer in axialer' Richtung verschieblichen führungsplatte 56 sitzt, welche über Pendel-Gleitlager 58 entlang am Gehäuse 12 ortsfest gehaltener, kleinerer Führungsstangen 6o verschieblich ist. An den Durchtritt soff nungen der Rohre 54- durch die Gehäusewand sind Dichtungen 62 vorgesehen. Damit auch kein öl innen in die Rohre 54 eintreten kann, ist in den Büchsen 52 neben den Lagern 55 jeweils eine weitere Dichtung vorgesehen.

Der Drehantrieb der Wickel spindeln 3o geschieht durch einen am Maschinenunterteil 1o montierten Elektromotor 64, Dieser treibt über einen Zahnrie.-men 66 eine im Gehäuse 12 in Kugellagern 68 bzw. 7o gelagerte Vielkeilwelle 72» Auf dieser Welle gleitet eine mit einer Bohrung von passendem Vielkeil™ profil versehene kurze Büchse 74, die fest mit einem Zahnrad 76 verbunden ist, dessen verhältnismäßig lang ausgebildete Nabe 78 mit Hilfe von je.zwei radialen und axialen Rollenoder Nadellagern in der Lagerplatte 24 gelagert isto Der Ein« fahhheit|halber ist die gesamte axiale und radiale Lagerung der Zahnradnabe 78 insgesamt mit 8o bezeichnet. Die Mittelbohrung der Nabe 78 ist so groß, daß die Vielkeilwelle ?2

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frei hindurch geführt ist. Es gleitet also nur die Büchse 74-, nicht auch die Nabe 78 auf der Vielkeilwelle 72.

Der Vorschubantrieb erfolgt durch einen elektrischen Seheibenläufermotor 82 der eingang^genannten Art, der am Gehäuse 12 angeflanscht ist und über eine Kupplung 84· mit einer Kugelumlaufspindel 86 verbunden ist. Diese ist einerseits an ihrem hinteren Ende über Kegelrollenlager 88 in Gehäuse 12 gelagert, andererseits in einer Mutter 9o aufgenommen, welche über eine Flanschbüchse 92 an der Lagerplatte 24- befestigt ist. Innerhalb der Mutter 9o zir-kulieren in dem Gewinde zwischen dieser und der Spindel 86 nicht dargestellte Kugeln· Derartige Muttern für Kugelumlaufspindeln sind in vielen Ausführungen, bekannt, so daß hier nicht näher darauf eingegangen zu werden braucht. '

Vor der Mutter 9o ist koaxial mit dieser an der Lagerplatte 24- eine Elanschbüchse 94- befestigt, die zwischen zwei als Wälzlager ausgebildeten Axiallagern und auf einem Radiallager - die Lagerung ist insgesamt mit 96 bezeichnet - frei drehbar ein Zahnrad 98 trägt. Die Bohrung der Flanschbüchse 94- ist so groß, daß die Kugelumlaufspindel 86 ohne Berührung hindurchgeführt ist. Das Zahnrad 98 ist ein Zwischenrad zwischen, den Zahnrädern 5o, von denen nur das eine mit dem Zahrand 76 kämmt.

Der Scheibenläufermotor 82 bewegt über die Kugelumlaufspindel 86 und die zugehörige Mutter 9o die hintere Lagerplatte 24-, welche die Wickelspindeln 3o und die Zahnräder 5o, 76 und 98 mitx'nimmt. Die vordere Lagerplatte 22 wird unabhängig von den zuletzt genannten, die Vorschubbewegung ausführenden Teilen axial verschoben. Als Antrieb für die vordere Lagerplatte 22 dient dabei ein am Gehäuse 12 befestigter Kraftzylinder 1oo, dessen Kolbenstange 1o2 nach vorn herausragt und gelenkig mit der Lagerplatte 22 verbunden ist..

Wenn die Wickeltrichter in ihre äußerste Stellung nach links " vorgeschoben sind, also zu Beginn eines Wickelvorganges, wird

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die vordere Lagerplatte 22 so weit vorgeschoben, daß die Wickeltrichter 32 noch von der ersten auf die zweite Kammer der Schablone zurückspringen können, ohne gegen die Lagerplatte 22 zu stoßen. Während des Wickeins der zweiten Kammer wird dann mittels des KraftZylinders 1oo die vordere Lagerplatte 22^uvon^ilie¥^:Lf^;orSchubbewegung der Wickeltrichter 32 um eine Kammerlänge zurückgezogen, so daß die Wickeltrichter ungehindert von der zweiten auf die dritte Kammer zurückspringen können usw. Es ist ersichtlich, daß die vorderen Hauptlager 26 in jeder Stellung der Wickeltrichter 32 dicht hinter diesen die Wickelspindeln 3o führen, ohne die axiale Bewegung der Wickeltrichter 32 zu behindern. Die dprunghafte Bewegung während des Vorschubs kann sehr schnell erfolgen, da die bewegten Hassen klein sind und Reibung infolge Kantenpressung der Lager durch die Verwendung von Pendellagern auf ein Kleinstmaß verringert ist.

Pat ent ansprüche

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Claims

Patentansprüche

Wickelvorrichtung, insbesondere zum Wickeln von Spulen für elektrische Maschinen und Geräte, mit einem drehbaren und axial verfahrbaren Draht- oder Fadenführer, welcher am vorderen, freien Ende einer seine Drehantriebs- und axialen Vorschubbewegungen übertragenden, in einem vorderen und hinteren Hauptlager gelagerten Wickelnpindol angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Hauptlager (26) der Wickelspindel (3o) relativ zu dieser in axialer Richtung verschieblich ist.
2. Wickelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Hauptlager (28) der Wickelspindel (3o) unter Mitnahme derselben relativ zu einem das Lager aufnehmenden Getriebegehäuse (12) axial verschieblich ist.
3. Wickelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere und das hintere Hauptlager (26, 28) unabhängig voneinander verschieblich sind.
4-, Wickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung des hinteren Hauptlagers (28) mittels eines Scheibenläufermotors über ein Schraubgetriebe (86, 9o) mit Kugelumlaufspindel (86) erfolgt.
5. Wickelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung des vorderen Hauptlagers (26) mittels eines KraftZylinders (1öo) erfolgt.

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6. Wickelvorrichtung nach, einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Wickelspindel (Jo)neben dem hinteren Hauptlager (28) axial fest und undrehbar ein Zahnrad (5o) sitzt, und daß durch das hintere Hauptlager (28, 24) ein weiteres, mit dem ersten in Eingriff stehendes Zahnrad (76) längs einer zur Wickelspindel parallelen Antriebswelle in Form einer Vielkeilwelle (72) verschiebbar ist.
· Wickelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Hauptlager (26) außerhalb des Getriebegehäuses (12) gehalten und geführt ist.
8. Wickelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelspindel (3o) hinten im Getriebegehäuse (12) endet und die Drahtzuführung axial durch die Wickelspindel (Jo) erfolgt, wobei an deren hinteres Ende ein undrehbar gehaltenes Drahtführungsrohr (54-) angeschlossen ist, welches auf der Rückseite aus dem Getriebegehäuse (12) herausragt.

9· Wickelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurc h gekennzeichnet, daß neben der ersten weitere parallel angeordnete und gleichzeitig rotierend und im Vorschub angetriebene Wickel spindeln (3o) mit Drahtführern (32) vorgesehen sind, deren vordere und hintere Hauptlager (26, 28) von gemeinsamen, axial verschieblichen,vorderen bzw. hinteren Lagerplatten (22, 24) getragen sind, wobei die Lager (26, 28) der Wickelspindeln (3o) Pendellager sind.

1o. Wickelvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerplatte:! (22_S 24) an axial verschieblichen, mit der vorderen Lager-

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platte (22) fest verbundenen i'ührungsstangen (14) gefünrt sind.

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