DE2408244A1

DE2408244A1 - Verfahren und vorrichtung zum umwickeln von wickelkoepfen

Info

Publication number: DE2408244A1
Application number: DE19742408244
Authority: DE
Inventors: Richard James Habegger
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1973-02-28
Filing date: 1974-02-21
Publication date: 1974-08-29
Also published as: AU6535374A; US3844235A; IT1007392B; JPS49135799A; JPS582541B2; FR2219507B1; FR2219507A1; GB1458767A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Umwickeln von Wickelköpfen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umwickeln oder Binden von Spulen in elektromagnetischen Vorrichtungen und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der relativen Positionen eines Kernes einer dynamoelektrischen Maschine und gewisser Wickelbzw. Bindekomponenten während des Umwickeins von Spulenwickelköpfen, die über die Seitenflächen des Kernes hinausragen, mit einem geeigneten Band oder ähnlichem, wobei der Magnetkern einige unregelmäßig orientierte Nuten aufweisen kann, die Spulen aufnehmen.

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Bei der Herstellung gewisser elektromagnetischer Vorrichtungen, wie beispielsweise Statoren für dynamoelektrische Maschinen, ist es wünschenswert, die Wickelkopfteile der Spule neben jeder Seitenfläche oder Oberfläche des lameliierten Magnetkernes zu umwickeln, der die Spulen trägt.. Beim Umwickeln der Spulenwickelköpfe wird eine der Wickelkomponenten, gewöhnlich·ein langgestrecktes Teil, wie eine Bindenadel, die einen Haken bzw. eine öse nahe dem freien Nadelende aufweist, in ihrer Längsrichtung hin- und herbewegt. Dabei verläuft die geradlinige Bewegung zwischen benachbarten Spulenseiten unmittelbar neben der zugehörigen Seitenfläche der äußersten Kernlamelle. Die Bindenadel arbeitet mit einem weiteren Teil zusammen, das während eines J>60° betragenden Stellzyklus des Stators über die Wickelköpfe schwingt. Diese Arbeitsabläufe sind in der US-PS 3 659 näher beschrieben.

Beim Aufbau von Statoren für dynamoelektrische Maschinen ist es manchmal wünschenswert, die Statorkernnuten nicht mit einem radialen Verlauf anzuordnen. In diesem Fall ruft das Umwickeln der Wickelköpfe unter Verwendung einer Maschine, die gemäß der vorgenannten US-PS 3 659 337 aufgebaut ist, Probleme hervor. Bei hieraus bekannten Wickelmaschinen bewegt sich eine Bindenadel entlang einer zum Stator radialen Linie sehr nahe an der äußersten Lamelle auf einer Seitenfläche hin und her. Diese Linie liegt selbstverständlich gleichmäßig zwischen den Spulenabschnitten, die aus benachbarten, radial angeordneten Statornuten herausragen. Maschinen, wie sie in der vorgenannten US-PS 3 659 337 beschrieben sind, verstellen den Stator perio- . disch um dessen Achse herum, um neue Wickelkopfteile in eine geeignete Position zur Bindeeinheit zu bringen; aber jeder Wickelkopfteil wird dadurch umwickelt, daß sich eine Wickelnadel entlang einer zum Stator im allgemeinen radial verlaufenden Bahn bewegt. Der Teil von Spulen, die aus benachbarten Statornuten herausragen, die nicht radial angeordnet sind, bilden

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dazwischen eine Mickeinadelbahn, die nicht radial angeordnet ist, und eine Bewegung der Wickelnadel entlang einer radialen Bahn nutzt selbstverständlich nicht den gesamten verfügbaren Raum aus. Kleinere Abweichungen von einer radialen Anordnung müssen nicht unbedingt Probleme hervorrufen, aber wenn die nicht radiale Anordnung der Nuten wesentlich wird, kann eine Situation entstehen, wo die Wickelnadel entweder das äußere Ende von einem Spulenteil oder das innere Ende eines benachbarten Spulenteiles streift, wobei eine wesentliche Beschädigung der Statorwicklungen, der Wickelmaschine oder an beiden Teilen hervorgerufen wird Γ

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Wickeln von Band um gegenüberliegende Wickelkopfteile von Statorspulen einer dynamoelektrischen Maschine, wobei ein Paar Wickelnadeln entlang ihren Längsachsen und Im wesentlichen parallel zueinander hin- und herbewejrbar sind wobei sie eine Wickelebene bilden. Jede Nadel bewegt sich in dieser Ebene und führt zwischen einem Statorzahn und einem Wickelkopfteil hindurch, um Band über diesem Wickelkopfteil anzuordnen, wie es im wesentlichen in der vorgenannten US-PS 3 659 337 beschrieben ist. In zwei Ausführungsbeispielen wird ein System geschaffen, um den Stator relativ zur Wickelebene einzustellen und um eine nicht radiale Statornutkonfiguration zu kompensieren, wobei Mittel zur Drehverschiebung des Stators um die Achse seiner Bohrung, um unterschiedliche Statorzähne der Reihe nach in der Wickelebene anzuordnen, und weiterhin Mittel vorgesehen sind, um selektiv die Statorbohrungsachse zwischen einer Lage in der Wickelebene für ein Umwickeln entlang radial angeordneter Statorzähne und einer Lage zu bewegen, die von der Wickelebene entfernt ist, aber im wesentlichen parallel zu dieser verläuft, um entlang nicht radial angeordneten Statorzähnen zu wickeln.

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In einem Ausführungsbeispiel dreht eine selektiv betätigbare Antriebsvorrichtung mit einer Kupplung den Stator um dessen Achse mittels einer Zahnradverbindung und gleichzeitig den Stator um eine andere Achse durch Rotieren eines Nockenschlitzes. Die Achse von einem der Zahnji_ader in der Zahnrad verbindung verläuft entlang dieser zweiten Achse, und somit stehen die Zahnräder immer in Eingriff trotz der Bewegung der Statorachse aufgrund von Anstiegen und Abfällen in der Nocke. In einem zweiten Ausführungsbeispiel arbeiten ein erstes Paar konjugierter Nocken mit einem in ümfangsrichtung angeordneten Satz von Nockenstößeln zusammen, um den Stator periodisch um seiie Achse herum einzustellen, und ein zweiter Satz konjugierter Nocken greift an Nockenstößeln auf einem schwenkbaren Arm an, der den Stator und den In Umfangsrichtung angeordneten Satz von einstellenden Nockenstößeln trägt, um die Statorachse relativ zur Wickelmaschine anzuordnen, In diesem letzten Ausführungsbeispiel laufen die Nocken zwar konstant, wenn die Wickelmaschine läuft, aber die Nocken sind so geformt, daß sie den Stator nur dann einstellen, wenn er frei von Elementen in der Bindeeinheit der Wickelmaschine Ist,

In jedem der zwei Ausführungsbeispiele wird das Wickeln von Band um Wickelkopfteile dadurch herbeigeführt, daß sich wenigstens eine Wickelnadel entlang Ihrer Längsachse und zwischen einem Statorzahn und einem Wickelkopfteil hin- und herbewegt, um zusammen mit wenigstens einem anderen Element Band um diesen Wickelkopfteil herum anzuordnen, woraufhin der Stator In Drehrichtung um seine Achse herum verschoben und um eine weitere Achse herum verschoben wird, die Im wesentlichen parallel zu und entfernt von der Statorachse ist, woraufhin die Wickelnadel wieder entlang ihrer Längsachse und zwischen einem anderen Statorzahn und einem Wickelkopf teil hin- und herbewegt wird, um Band um diesen anderen Teil der Wickelköpfe herum anzuordnen.

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Die Erfindung wird nun mit v/eiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Figur 1 ist eine schematische Darstellung von einem Ausführungsbeispiel einer Wickelmaschine für Spulenwickelkopfe
gemäß der Erfindung.

Figur 2 ist eine schematische genauere Darstellung der den Stator anordnenden Vorrichtung gemäß Figur 1.

Figur 3a stellt eine Ansicht von oben der relativen Positionen von einigen der in Figur 2 gezeigten Elemente zum Wikkeln zwischen radial angeordneten Statornuten dar.

Figur 3b stellt das entsprechende Wickeln zwischen radial angeordneten Statornuten dar.

Figur 4a entspricht Figur 3a_} stellt aber die Anordnung für das Wickeln bei nicht radialen Nuten dar.

Figur 4b stellt die Anordnung des Stators gemäß Figur 3t> für
ein derartiges Wickeln bei nicht-radialen'Nuten dar.

Figur 5 stellt die Arbeitsweise der Zahnradverbindung gemäß

Figur 2 für eine reine Drehung eines Stators um dessen Bohrungsachse dar.

Figur 6 ist eine perspektivische Ansicht von einem anderen Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß Figur 2.

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Figuren 7a bis 7d stellen die Wechselwirkung zwischen einer Stellnocke und ihrer Serie von Nockenrollen dar.

Figuren 8a bis 8d stellen das entsprechende Verhalten einer konjugierten Stellnocke und ihrer entsprechenden Nockenrollen dar.

Es wird nun auf die verschiedenen Figuren und insbesondere auf die etwas schematische Darstellung in Figur 1, die In perspektivischer, auseinandergezogener Form die allgemeine Arbeltsweise einer Wickelkopf-Bindevorrichtung gemäß dem Erfindungsgedanken zeigt, in Verbindung mit Figur 2 eingegangen. Es ist eine magnetische Vorrichtung, wie beispielsweise ein Statorkern einer dynamoelektrischen Maschine, in einer gewünschten Lage durch einen Dorn 13 gehalten, der einen unteren Stützrand 15 und einen oder mehrere Keile 16 aufwelst_a die genau zwischen die Statorzähne passen, um den Kern 11 relativ zum Aufnahmedorn 13 auszurichten. Die Vorrichtung zur Halterung des Stators in einer gewünschten Lage umfaßt ferner die nach unten führende Welle oder Achse 17, die über ein Verbindungsglied 19 den Aufnahmedorn fest an einem Zahnrad 101 anbringt. Die Achse 17 führt durch ein Langloch in der oberen Fläche 23 des Gehäuses der Binde- bzw. Wickelmaschine hindurch.

Band oder ein ähnliches Bindematerial von einer Bandzufuhr 25 wird durch eine Spannvorrichtung 27 und ein rohrförmlges Bandzuführteil 29 hindurchgeführt, das durch eine kombinierte Axial- und Drehbewegung/Band alternativ zum Innen- oder Außenraum von einem Teil der Wickelköpfe 30 von Spulen führt, die In den Nuten 12 des Statorkernes 11 angeordnet sind. Eine Wickelnadel 31 mit einem Haken 33 nahe Ihrem freien Ende führt eine Hin- und Herbewegung entlang ihrer Längsachse und eine Drehbewegung um diese herum aus und bewegt sich wiederholt zwischen Wickelkopftellen und der oberen Statorlamelle (die räumlichen Bezugsangaben beziehen sich auf die Darstellung) hindurch^ um mit dem

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Bandzuführteil 29 in dem Wickelvorgang zusammenzuarbeiten, um einen Kettenstich um die Spulenwickelköpfe herum zu bilden.

Eine Energiequelle wie der Elektromotor 35 ist über die Kupplungs-Bremseinrichtung 37 und die Wurmzahnradanordnung 39 gekoppelt, damit sich die Welle 4l während des V/icke Ivor ganges kontinuierlich um Ihre Achse dreht. Die Welle Hl trägt zahlreiche Paare komplementärer Nocken. Beispielsweise betätigt das Paar k5 über dem Stößel hl ein Stirnradsegment 49, das mittels eines weiteren Zahmradpaares auf einer gemeinsamen Welle und des Schneckenzahnrades 51 eine Schwingbewegung auf den Arm oder den Kurbelhebel 53 ausübt, um dem rohrförmigen Bandzuführteil 57 eine in Längsrichtung sehwingende Bewegung zu erteilen. Figur stellt selbstverständlich eine Maschine dar, die einen gleichzeitigen Wiekelvorgang für entsprechende Wiekelkopfteile oberhalb und unterhalb des Stators ausführt. Somit 1st die Bewegung des Bandzuführteiles 57 das Spiegelbild der Bewegung des Bandzuführteiles 29₃ und in ähnlicher Weise führt die Wickelnadel ein Spiegelbild der Bewegung aus, die die Wickelnadel 31 ausführt. Unter Berücksichtigung dieser Symmetrie bewirkt die Mocke 59 üiser den Nockenstößel 5I₃ daß sich die Welle 63 um ihre Achse dreht, wobei sie eine gleichzeitige Bewegung auf die Wickelnadel 31 und 65 ausübt, so daß sich diese Nadeln In ihrer allgemeinen Längsrichtung zwischen entfernten Positionen, in denen sie zwischen einem Statorzahn und einem Wickelkopfteil hindurchführen, und zurückgezogenen Positionen hin- und herbewegen, die über die radiale Ausdehnung des Stators hinausführen. Während dieser Vor- und Zurückbewegung der zwei Wickelnadeln 31 und erhalten die Mädeln zusätzlich eine Schwingbewegung um ihre Längsachse von der Hocke 67 über den Nockenstößel 69 und das Stirnradsegment 71a die bewirkt, daß sieh Zahnstangen, wie beispielsweise die Zahnstange 73, vor- und zurückbewegt, wobei sie die Wiekelnadetajum Ihre Achsen drehen. Die rohrförmigen Bandzuführteile 29 und 57 müssen selbstverständlich eine Bogenbewegung über die Wickelkopf teile ausführen, um das Band auf entgegen-

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gesetzte Seiten dieses Wickelkopfes und zu den Haken zu bringen, wie beispielsweise dem Haken 33 der Wickelnadeln. Neben der Bewegung, die durch 3ewegung des Armes 53 erteilt wird, werden diese 3andzuführteile durch die Drehschwingungen der Welle 66 gedreht über eine Verbindung 68 zu einem Endlager 70. Die Welle 66 erhält selbstverständlich ihre Drehschvringungsbewegung von einem Nockenstößel und noch einem weiteren komplementären Nockenpaar, das auf der Welle Hl gehalten ist. Die obere Wickeleinheit kann relativ zur unteren Wickeleinheit bewegbar gemacht werden in Abhängigkeit von der Statorhöhe, die durch eine Einheit 32 abgetastet wird, wie es in der eingangs genannten US-PS 3 659 337 näher beschrieben ist.

Die Funktionen, die sich aus der bisher beschriebenen Bewegung der Welle Hl ergeben, und weitere allgemeine Merkmale der Arbeitsweise einer Wickelmaschine sind in der vorgenannten US-PS 3 659 337 genauer beschrieben. Ein Kettenzahnrad 77 wird über eine Kette 43 durch die Welle Hl angetrieben, und dieses Zahnrad dreht sich zusammen mit der Scheibe, die den Vorsprung 86 aufweist, so lange wie die Welle Hl umläuft. Diese zwei Elemente sind jedoch mit der Welle 8l nur durch die Schlupfkupplungsanordnung 79 gekoppelt, und somit übt nur die Rotation des Kettenzahnrades 77 ein konstantes Drehmoment auf die Welle 8l aus, um die Welle 8l umlaufen zu lassen. Eine Rotation der Welle 8l wird allgemein durch den Eingriff der Sperrklinke 85 in eine Vertiefung des Klinkenrades 83 verhindert. Pur jede Umdrehung der Welle Hl erfolgt ein vollständiger Wickelzyklus und es tritt auch eine entsprechende Umdrehung des Scheibenvorsprunges 86 auf. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind zwei sich gegenüberliegende Vorsprünge vorgesehen, und eine Umdrehung der Scheibe entspricht zwei Wickelzyklen. Wenn der Vorsprung 36 relativ 7-nv Winkelposition der Welle Hl richtig angeordnet ist, entriegelt dieser Vorsprung 86 einen Hebelmechanismus 88, um die· Sperrklinke 85 momentan zu lösen und zu gestatten, daß die Scheibe 83 zusammen mit der Welle 8l und den Zahnrädern 87 und

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eine Winkelverdrehung von einem oder mehreren Zähnen auf dem Klinkenrad 83 ausführt. Diese Einstellung der Welle 8l sollte selbstverständlich dann auftreten, wenn sich die Wickelnadeln und die Bandzuführteile in ihren zurückgezogenen Positionen befinden, um nicht die Einstellbewegung des Stators 11 zu stören.

Die periodische Winkelverdrehung des Zahnrades 39 durch die Zahnräder 91, 93, die Zahnradverbindung auf der Welle 95, das Zahnrad 97, das Zwischenzahnrad 99 und das Zahnrad 101 überträgt eine ähnliche periodische Winkelverdrehung auf den Stator 11» Durch richtige Auswahl der Winkeltrennung der Zähne auf dem Klinkenrad 83 und die Übersetzungsverhältnisse der Zahnr__äder und 101 (da die einkämmenden Zahnräder als Zwischenzahnräder arbeiten) kann diese periodische Winkelbewegung so ausgelegt werden, daß sie in Stufen erfolgt, die gleich der Winkeltrennung zwischen einzelnen Statorzähnen oder ganzen Zahlen der Statorzähne sind, wie es gerade gewünscht wird.

Immer wenn die Sperrklinke 85 eine Bewegung des Klinkenrades gestattet , wird eine gleiche Winkelverdrehung durch die beiden Zahnräder 87 und 89 ausgeführt, da diese beide starr an der Welle 8l befestigt sind. Diese Winkelbewegung wird durch das Zahnrad 103, die an der Welle 105 befestigten Zahnräder und die an der Welle 107 befestigten Zahnräder übertragen, um eine an der Stirnfläche mit Vertiefungen versehene Nocke IO9 im Winkel zu verdrehen. Diese Stirnflächennocke oder Nockenlaufbahn IO9 nimmt einen Nockenstößel 111 auf, der an einer Platte 113 befestigt ist. Diese Platte 113 trägt einige der Zahnräder in der vorstehend beschriebenen Zahnradverbindung, um den Stator um seine Achse zu drehen. Der Nockenstößel 111 führt durch einen langgestreckten Schlitz 115 in einen Teil des Maschinenrahmens Ho hindurch. Zwei Arme oder Verbindungsteile 117 und 119 sind mit dem einen Ende auf den Achsen des Zahnrades 97 bzw. des Zahnrades 101 an der Platte 113 schwenkbar angebracht und an ihren anderen Enden

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entlang der Achse der Welle 95 und durch einen Zapfen 120 mit Löchern 121 bzw. 123 niit einem Teil des Rahmens Il6 schwenkbar verbunden. Dies gestattet eine parallelogrammartige Bewegung der Platte 113 relativ zum Rahmen Il6. Da die Achse der Welle dem Drehloch 121 entspricht, kämmen die Zahnräder auf der Welle 95 mit ihren entsprechenden benachbarten Zahnrädern 93 und 97 ein, unabhängig von einer Drehung des Armes 117 um die Achse der Welle 95· Somit bewirkt eine Drehung beispielsweise des Zahnrades 89 die entsprechende Drehung des Zahnrades 101 und des Stators unabhängig von der bestimmten Lage der Platte 113· Somit kann der Stator um seine Achse gedreht werden, indem die Zahnradverbindung mit dem Zahnrad 89 beginnend in Drehung versetzt wird, und zur gleichen Zeit kann diese Achse durch Drehung beispielsweise des Verbindungsgliedes 119 um dessen Achse verschoben werden, die dem Zapfen 120 entspricht.

Der aus den Figuren 3a, ^a und 5 von oben dargestellte Aufbau ist ein Spiegelbild der ähnlichen Struktur, die in den Figuren 1 und schematisch gezeigt ist. Diese relative Anordnung wurde gegenüber der bevorzugten Form umgekehrt, um die Wechselwirkung der verschiedenen Zahnräder in der Zahnradverbindung besser darstellen zu können. In einem tatsächlichen, bevorzugten Ausführungsbeispiel wurden die Abwälzradien der Zahnräder 93 und 97 so gewählt, daß sie gleich und gleich der Hälfte des Wälzradius des Zahnrades 101 waren. Das Zahnrad 99 arbeitet selbstverständlich lediglich als ein Zwischenrad und kann jede Größe besitzen. Der Wälzradius des Zahnrades 101 wurde weiterhin so gewählt, daß es gleich den Radien der schwenkbaren Arme 117 und 119 ist.

Wie in Figur 2 dargestellt ist, bewirkt eine Bewegung der Nockenlaufbahn 109, daß der Stator 11 um einen Punkt auf dem Umfang seiner Bohrung entsprechend der Achse 122 des Zapfens 120 umläuft. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß diese Wahl nicht notwendig ist und lediglich für Erlauterungszwecke günstig ist. Eine Drehung des Zahnrades 89 bewirkt, daß der Stator um seine

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Bohrungsachse gedreht wird, und auch dies ist lediglich eine günstige Wahl für Beschreibungszwecke. Als spezielles Beispiel weisen die in den Figuren 3t> und 4b dargestellten Statoren 32 Nuten und 32 entsprechende Statorzähne auf, die nicht alle radial angeordnet sind und beispielsweise einen Stator für eine vierpolige Maschine darstellen können. Unter diesen angenommenen Umständen und unter der weiteren Annahme, daß diejenigen Anteile der Statorzähne j die zur Bohrung gerichtet sind, gleichmäßig um diese herum verteilt sind, sollte jede Aussparung des Klinkenrades 8l bewirken, daß das Zahnrad 101 1/32 einer Umdrehung ausführt. Wenn selbstverständlich die Statorzahnflächen nicht gleichförmig über die Bohrung verteilt sind, könnten die besonderen Aussparungen in dem Klinkenrad 8l entsprechend ungleichförmig gemacht sein, wobei gewisse Aussparungen abgedeckt sein können, so daß das Klinkenrad zu gewissen Zeiten mehr als eine Aussparung einstellt bzw. verstellt, oder der Stator 11 könnte anders aufgebaut sein, um ungleichförmige Schrittbewegungen zu durchlaufen. Wie in Figur 3b dargestellt ist, ist die Binde- bzw. Wickelnadel 31 mit einem relativ angeordneten Statorzahn ausgerichtet, um die Wickelköpfe zu umwickeln, die aus benachbarten Nuten zu diesem radial angeordneten Zahn austreten.

Die in Figur 4b dargestellte Situation zeigt jedoch, daß zur richtigen Ausrichtung der Wickelnadel mit einem nicht radial angeordneten Statorzahn mehr erforderlich ist als die reine Drehverstellung des Stators, wie es in der vorgenannten US-PS 3 659 337 beschrieben ist. Aus einem Vergleich der Figuren 3b und 4b wird deutlich, daß der Stator lediglich seitlich verschoben wurde, um die Nadel und den Statorzahn richtig auszurichten. Diese deutliche Verschiebung wird jedoch tatsächlich durch das gleichzeitige Auftreten von zwei Drehbewegungen des Stators herbeigeführt, wobei die eine Drehung um seine Bohrungsachse durch die in Figur 5 dargestellte Zahnradverbindung und die andere Drehung

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um die Achse 122 des Stiftes 121 erfolgt aufgrund der Drehung der Nockenlaufbahn 109, die die Platte 113 durch den verbindenden Stößel 111 bewegt. Eine derartige Drehung um die Statorbohrungsachse und Verschiebung dieser Achse relativ zur Wickelnadel kann auf anderen Wegen erzielt werden, beispielsweise durch die in Figur 6 dargestellte Struktur.

In Figur 6 entsprechen der Aufnahmedorn 13, die Kopplung 17 und ein Teil des Maschinengehäuses mit einem bogenförmigen Schlitz den ähnlichen Strukturen gemäß Figur 1. Weiterhin entspricht Figur 1 die Kette 43, die mit einer konstanten Geschwindigkeit angetrieben wird, wie es beispielsweise durch die Welle 4l gemäß Figur 1 geschehen kann. Die Vorrichtung gemäß Figur 6 kann im Prinzip die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung ersetzen, um deren Platz in der Wickel- bzw. Bindemaschine gemäß Figur 1 einzunehmen. In Figur 6 treibt die Kette 43 ein Kettenzahnrad 125 mit einer konstanten Geschwindigkeit während des Bindevorganges an, aber anders als bei dem entsprechenden Kettenzahnrad gemäß Figur 2 ist dieses Kettenzahnrad 125 starr an einer Welle 127 angebracht, an der zahlreiche Nocken 129, 131, 133 und 135 befestigt sind. Somit sind diese Nocken zu allen Zeiten während eines Wickelbetriebes in Bewegung, und der Synchronismus der Einstellung und der Verschiebung des Stators mit dem Wickelvorgang wird durch geeignete-Verweil- bzw. Ruhe'zeiten bestimmt, die zu diesen Nocken gehören. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung waren etwa 80 % der Umlaufzeit eine Ruhezone für das Wickeln, während die übrigen 20 %' der Zeit zum Einstellen und neuen Anordnen zur Verfügung standen.

Die oberen zwei Nocken 129 und 131 bilden ein konjugiertes oder komplementäres Nockenpaar und greifen auf entsprechende Weise an zahlreichen Nockenrollen an, wie sie beispielsweise bei 137 und 139,'gezeigt sind und arbeiten als eine sogenannte einseitig

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gerichtete Drehnocke, um den Stator periodisch um seine Achse herum einzustellen. Das Nockenpaar 133 und 135 arbeitet als konjugierte Verschiebungsnocke, indem sie auf entsprechende Weise an Nockenrollen wie den Rollen l4l und 143 angreifen. Beide Nockenfolgersätze sind auf einem Arm 145 gehalten, der auf einem Teil des V/icke lmas chinenrahmens 147 durch einen Zapfen 149, ein Gleitlager 151, einen Zapfen 153 und ein Gleitlager 155 drehbar gehaltert ist. Somit kann sich der Arm frei um die Achse 157 drehen, wie es durch die Verschiebungsnocken 133 und 135 bestimmt ist. Eine Achse ist auf dem Arm durch das Gleitlager l6l und ein Rollenlager 163 drehbar gehaltert, so daß eine Bewegung der die Nockenfolger tragenden Scheibe 169, die an der Welle 159 befestigt ist, bewirkt, daß sich der Aufnahmedorn 113 und somit der darauf gehalterte Statorkern um die Bohrungsachse drehen. Somit ist jede Bewegung des Stators, die durch die in Figur 2 gezeigte Struktur erzielt werden kann, auch unter Verwendung der in Figur 6 gezeigten Struktur erreichbar, wobei die Achse der Welle 159 der Achse des Zahnrades 101 analog ist, und die Achse des Zapfens 149 dazu parallel und entfernt davon verläuft und analog zur Achse 122 gemäß Figur 2 ist.

Die Wechselwirkung der Nocken 129 und 131 mit ihren entsprechenden Nockenstößeln ist vielleicht am besten ersichtlich aus den Abfolgedarstellungen in den Figuren 7 und 8. Figur 7 entspricht der Veränderung der relativen Positionen der Nocke und ihrer Nockenstößel, während Figur 8 die entsprechend auftretende Wechselwirkung der Nocke 131 und ihrer Nockenstößel darstellt. Bei einer angenommenen im Gegenuhrzeigersinn verlaufenden Richtung der Nockendrehung stellen die Figuren 7a und 8a die Situation dar, die während des gerade eben erst abgeschlossenen Bindezyklus geherrscht hatte. Zu dieser Zeit, wenn die Bindenadeln aus dem Stator herausgezogen sind, wird die Rolle 137 von einem Vorsprung 146 ergriffen, der bewirkt, daß sich das Nockenfolgerrad I69 bei den dargestellten Relationen in Uhrzeigerrichtung bewegt. Wenn das Rad in seiner Uhrzeigerrichtung umläuft, kann sich die nächste

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Rolle 138 durch eine Vertiefung 148 nach links über die Mitte hinaus bewegen, und wenn die Drehung der Nocke 129 anhält, nimmt diese Rolle 138 die Eingriffsposition, die zuvor von der Rolle 137 eingenommen wurde, für den nächsten Wickelzyklus ein. In Figur 8a ist die Rolle 140 mit der Nocke 131 während des vorhergehenden Bindezyklus in Eingriff gewesen, und wenn der Vorsprung 146 das Rad 169 zu einem Umlauf zwingt, kann diese Rolle 140 nach links durch die Mitte laufen und dreht sich zusätzlich zwangsläufig mit dem Rad I69 in Uhrzeigerrichtung aufgrund eines Vorsprunges 152. Wenn sich die Nocke 131 weiterhin dreht, nimmt die Rolle 144 die vorher von der Rolle l40 eingenommene Position für den nächsten Wickelzyklus ein. Wie aus den Figuren 7d und 8d hervorgeht, befindet sich die Rolle 138 etwas links von einer mittleren oder neutralen Position, während die Rolle 148 etwas rechts von einer derartigen neutralen Position angeordnet ist, um somit die konjugierte Eigenart der Nocken und ihrer entsprechenden Nockenfolgerstößel beizubehalten. Eine ähnliche Anordnung links und rechts von der Mitte ist zwischen den Nocken 133 und 135 und ihren entsprechenden Nockenfolgerrollen beibehalten, so daß der Arm 155 durch die Nocken immer in einer positiven Lage gehalten ist und keine Federbelastung des Armes erforderlich ist.

Kurz zusammengefaßt wird durch die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren geschaffen, um die Vielseitigkeit bzw. Wandelbarkeit von Binde- bzw. Wickelmaschinen zu vergrößern, wie sie in der US-PS 3 659 337 beschrieben sind, so daß die Wickelköpfe von Spulen in nicht-radial angeordneten Kernnuten, wie sie beispielsweise in Statoren mit abgestuften Nuten gefunden werden, umwickelt werden können, und sie verkleinern in Verbindung mit anderen Vorrichtungen zur Ausführung anderer Operationen auf solchen als Beispiel angegebenen Statoren mit abgestuften Nuten wesentlich die Herstellungskosten derartiger elektromagnetischer Vorrichtungen. Die als Beispiel angegebene Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist selbstverständlich vollständig kompatibel mit Geräten zur Ausführung von

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Operationen auf Vorrichtungen mit radial angeordneten Kernnuten, da bei Verwendung von beispielsweise runden Verschiebungsnocken, die sich um ihre geometrischen Mittelpunkte drehen, keine Verschiebung sondern nur eine Einstellung um die Statorkernbohrung auftritt. Ferner sollte in diesem Zusammenhang klar sein, daß zwar eine Einstellung in gleichförmigen Schritten beschrieben worden ist, aber auch eine Einstellung über ungleichförmige Schritte mit der Vorrichtung und dem Verfahren gemäß der Erfindung möglich ist.

Eine recht vollständige Beschreibung der Gestaltung von Nocken kann in dem Buch mit dem Titel "Cams" von Harold A. Rothbart gefunden werden, das 1956 von John Wiley and Sons veröffentlicht wurde. Wie in diesem Buch ausgeführt ist, ist es zur Erzielung eines Betriebes mit h.oher Geschwindigkeit höchst erstrebenswert nicht nur die Nockenbewegung, sondern auch die ersten und zweiten Ableitungen davon zu betrachten, so daß extrem hohe Beschleunigungen vermieden und die gesamten Maschinenbetriebsgeschwindigkeiten wesentlich verbessert werden können.

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Claims

- i6 - Ansprüche

1. /Verfahren zum Umwickeln der Wickelkopfteile von Spulen mit

*■—^ Band, die in einem Magnetkern angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens eine Binde- bzw. Wickelnadel (31> &5) entlang ihrer Längsachse und zwischen dem Magnetkern und einem Wickelkopfteil hin- und herbewegt wird, um Band über diesem Teil anzuordnen, der Magnetkern um eine Achse in Drehrichtung verstellt wird, der Magnetkern und die Drehachse verschoben werden und die wenigstens eine Binde- bzw. Wickelnadel (31, 65) entlang ihrer Längsachse und zwischen dem Magnetkern und einem anderen Wickelkopfteil hin- und herbewegt wird, um Band über einem anderen Teil der Wickelköpfe anzuordnen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß nach der Drehverstellung des Stators um seine Achse der Stator um eine andere Achse in Drehrichtung verstellt wird, die im wesentlichen parallel zu und entfernt von der Statorachse ist.

3· Vorrichtung zum Wickeln von Band um die Wickelkopfteile von Statorspulen einer dynamoelektrischen Maschine, die in Nuten angeordnet sind, die eine axial verlaufende Statorkernbohrung umgeben, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Einstellen des Stators relativ zu der Vorrichtung und zum Kompensieren einer nicht-radialen Statornutkonfiguration vorgesehen ist, die Mittel zum selektiven Drehen des Stators um seine Bohrungsachse und Mittel zum selektiven Verschieben des Stators relativ zur Vorrichtung aufweist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3j dadurch gekenn? zeichnet , daß die Mittel zum selektiven Verschieben des Stators einen Arm umfassen, der für eine Drehung um eine relativ zur Vorrichtung feste Achse gehaltert ist, und die Mittel zum selektiven Drehen des Stators einen den Stator tragenden Aufnahmedorn umfassen, der auf dem Arm für eine Drehung um eine Achse gehaltert ist, die im wesentlichen auf der gleichen Linie wie die Bohrungsachse liegt und die parallel zu und entfernt von der Armdrehachse ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet , daß zweite Mittel vorgesehen sind zum Drehen des Stators um eine zweite Achse parallel zu und entfernt von der ersten oder Bohrungsachse.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Achse relativ zur Wickelvorrichtung fest ist und die zweite Achse mit dem Stator um diese herum drehbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten Mittel einen Arm, der an der Wickelvorrichtung entlang der ersten Achse für eine Rotation um diese herum schwenkbar angebracht ist, und drehbare Nocken umfassen, die an dem Arm angreifen derart, daß der Arm bei einer Drehung der Nocken um die erste Achse gedreht ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5_S dadurch gekennzeichnet , daß ferner Mittel vorgesehen sind, die periodisch die ersten und zweiten Mittel gleichzeitig befähigen, einen neuen Teil der Wickelköpfe zum Umwickeln bereitzustellen.

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9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Befähigungsmittel eine Leistungsabnahmeeinrichtung, die eine gleichförmige Winkelgeschwindigkeit von der Wickelvorrichtung ableitet und die ersten und zweiten Mittel zwingt, den Stator um deren entsprechende Achsen zu drehen, Mittel zum Verhindern einer Drehung der ersten und zweiten Mittel und solche Mittel umfassen, die auf eine vorbestimmte Winkelverdrehung der Leistungsabnahmeeinrichtung ansprechen und die eine Drehung verhindernden Mittel momentan unwirksam machen, um dadurch eine Einstellung des Stators zu gestatten.

10. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß zum gleichzeitigen Wickeln vom Band um gegenüberliegende Wickelkopfabschnitte von Stä;.orspulen ein Paar Binde- bzw. Wickelnadeln vorgesehen sind, die sich entlang ihren Längsachsen und im wesentlichen parallel zueinander hin- und herbewegen und eine Wickelebene bilden, wobei sich jede Nadel in dieser Ebene bewegt und zwischen einem Statorzahn und einem Wickelkopfteil hindurchführt, um Band über diesem Teil anzuordnen, und weiterhin Mittel zum Drehen des Stators um eine Stellachse, um der Reihe nach unterschiedliche Statorzähne in der Wickelebene anzuordnen, und Mittel vorgesehen sind, um selektiv die Stellachse zwischen einer Lage in der Wickelebene, in der ein radial angeordneter Statorzahn umwickelt wird, und einer Lage zu verschieben, die entfernt von und im wesentlichen parallel zu der Wickelebene ist, um entlang eines nicht-radial angeordneten Statorzahnes zu wickeln.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Binde- bzw. Wickelnadel im Gleichklang zwischen zurückgezogenen Stellungen über die

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radiale Ausdehnung des Stators hinaus und ausgefahrenen Stellungen bewegen, die zwischen einem Statorzahn und einem Wickelkopfteil hindurchführen, und ferner Mittel vorgesehen sind zum Synchronisieren der Einstellvorrichtung mit der Wickelnadelbewegung derart, daß die Verdrehung und die selektive Bewegung nur dann auftritt, wenn sich die Wickelnadeln in ihren zurückgezogenen Stellungen befinden.

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