DE2529922A1 - Vorrichtung zum aufwickeln von draht- oder fadenfoermigem material auf einen spulenkoerper - Google Patents
Vorrichtung zum aufwickeln von draht- oder fadenfoermigem material auf einen spulenkoerperInfo
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Description
Unsere Akte: 4148-I-2o2oAlII-2o21
ihr zeichen: Pat ent anmeldung
ROTAVTJTDEH ΙιΙΜΓΓΕΡ« Hainault. Ilford - Essex (England)
Vorrichtung zum Aufwickeln von draht- oder fadenförmigem Material auf einen
Spulenkörper
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufwickeln von
draht- oder fadenförmigem Material auf einen Spulenkörper, welcher aus einem drehbar und axial nicht verlagerbaren
Flieger und einer konzentrisch zum Flieger drehfest gelagerten und in bezug auf den Flieger axial hin und her
verfahrbaren Spulenträgerhalterung besteht.
Bei dem allgemein unter der Bezeichnung "Flugwickeln" bekannten Aufwxckelverfahren wird Draht auf einen feststehenden
Spulenkörper aufgewickelt. Diese Art des Aufwickeins weist von Haus aus gewisse Vorteile auf gegenüber Aufwickelverfahren,
bei denen der Spulenkörper umläuft. Bei schnell umlaufendem Spulenkörper werden beispielsweise hohe Zentrifugalkräfte
erzeugt, welche ein Lockern des aufgewickelten Drahts zur Folge haben, so daß ein einwandfreies Aufwickeln
äußerst schwierig und streng genommen sogar unmöglich ist.
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Bei der bekannten Vorrichtung zum Flugwickeln trägt eine Hohlwelle einen gekröpften Arm mit Drahtführungen. Der
Spulenkörper wird innerhalb des Schwenkbereichs des gekröpften Arms koaxial zur Hohlwelle angeordnet. Der Draht
durchläuft die Hohlwelle, dann die Drahtführungen des gekröpften
Arms und wird dann am Spulenkörper oder an einem diesem unmittelbar benachbarten Punkt befestigt. Während
die Hohlwelle und der gekröpfte Arm umlaufen und der Spulenkörper axial hin und her bewegt wird, erfolgt die
Aufwicklung des Drahts auf dem Spulenkörper, wobei der Draht über die Drahtführungen und durch die Hohlwelle hindurch
zugeführt wird. Bei diesem Aufwickelverfahren erfährt der Draht mehrere mehr oder minder starke Richtungsänderungen,
die einen Zugwiderstand zur Folge habesi, der ähnlich ist dem Zugwiderstand beim Aufwickeln eines Seils
um einen Dalben beim Festmachen eines Schiffs.
Dieser Zugwiderstand wird auch als "Dalbeneffekt" bezeichnet.
Die Formel für den "Dalbeneffekt" (d.h. den Faktor, um den die Spannung aufgrund einer Richtungsänderung an
einer Drahtführung oder einer Krümmung in einem Führungs-
rohr multipliziert wird) lautet μ , in welcher μ der
Reibungskoeffizient und θ die im Bogenmaß gemessene Richtungsänderung ist.
Bei den bekannten Aufwickelvorrichtungen sind in Verbindung mit den gekröpften Armen vier Drahtführungen vorgesehen,
nämlich jeweils eine an beiden Enden der Hohlwelle und zwei an dem gekröpften Arm. Der Draht erfährt beim Austreten
aus der Hohlwelle und Einlaufen in die erste Drahtführung eine Richtungsänderung von 45°, eine weitere Richtungsänderung
von 45°, durch welche er parallel zur Hohlwellenachse ausgerichtet wird, und schließlich noch eine letzte Richtungsänderung
um 90° zwischen der letztgenannten Drahtführung und der Aufwicklung auf den Spulenkörper, so daß der
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"Dalbeneffekt" über insgesamt 180° auftritt. Das trifft jedoch nur für den statischen Zustand oder langsames Aufwickeln
zu.
Bei Aufwicklung mit hoher Geschwindigkeit, insbesondere auf Spulenkörper von rechteckförmigem Querschnitt, tritt jedoch
aufgrund unvermeidbarer Unregelmäßigkeiten an der Drahtzuführspule und aufgrund der sich zwangsläufig ergebenden
Geschwxndxgkextsänderungen des Drahts beim Aufwickeln aut rechteckförmige Spulenkörper ein sogenanntes "Schlagen" auf.
Dieses "Schlagen" bewirkt einen zusätzlichen "Dalbeneffekt" schwankender Größe an der Einlaufseite der Drahtführungen in
der Aufwickelvorrichtung. Dieser schwankende Dalbeneffekt ist besonders nachteilig, da er die Einstellung und Aufrechterhaltung
eines mittleren Zugspannungswerts unmöglich macht, wenn die Zugspannungsfestxgkext des Drahts überschreitende
Spannungsspitzen vermieden werden sollen.
Anstelle mehrerer Führungen wird manchmal auch ein Rohr als Drahtführung oder "Flieger" verwendet. Dadurch läßt sich
zwar das Schlagen an der Einlaufseite der Führungen vermeiden, andererseits ergibt sich jedoch der Nachteil, daß
sich die von den Drahtherstellern verwendeten Schmier- und Gleitmittel an den Rohrwänden ansammeln und nach einer gewissen
Laufzeit ein Anhaften des Drahts zur Folge haben. Dieses Anhaften führt zu einem wesentlich gesteigerten
"Dalbeneffekt".
Aufgabe der Erfindung ist nunmehr die Schaffung einer Vorrichtung zum Aufwickeln von draht- oder fadenförmigem Material,
die nicht mit den vorgenannten Nachteilen behaftet ist und ein Aufwickeln mit hoher Geschwindigkeit gestattet.
Die zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene Vorrichtung des eingangs genannten Typs ist erfindungsgemäß
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dadurch gekennzeichnet, daß der Flieger aus einem Hohlkörper
mit einem sich über seine Länge symmetrisch zur Drehachse in seinem Durchmesser vergrößernden und eine
Drahtführung bildenden Innenraum besteht, das im Durchmesser größere Ende des Innenraums auf der Seite der
Spulenträgerhalterung angeordnet und in seinem Durchmesser derart bemessen ist, daß ein auf der Halterung befestigter
Spulenkörper in den Innenraum einführbar ist, und daß an dem Ende größeren Durchmessers eine Drahtführung angeordnet
ist, durch welche das draht- oder fadenförmige Material vor Aufwickeln auf den Spulenkörper hindurchgeführt ist.
Die an dem größeren Durchmesserende des Innenraums befindliche Drahtführung besteht vorzugsweise aus einer öse.
Außerdem verjüngt sich der Innenraum des Fliegers vorzugsweise in etwa kegelförmig, und das draht- oder fadenförmige
Material ist an einer im wesentlichen in der Drehachse des Fliegers befindlichen Stelle in den Innenraum einführbar.
Mit dieser Anordnung kann das in den Flieger einlaufende draht- oder fadenförmige Material ungehindert eine optimale
Lage innerhalb der Drahtführung einnehmen, wobei sich in der Praxis gezeigt hat, daß der sich innerhalb der Drahtführung
befindliche" Drahtabschnitt eine schraubenlinienförmig
gewendelte Formgebung annimmt, was darauf zurückzuführen ist, daß die Drehgeschwindigkeit des Drahts auf
seinem Wege vom Scheitel zum breiteren Ende des kegelförmigen Innenraums stark zunimmt. Aufgrund seiner Massenträgheit
bleibt der Draht hinter der umlaufenden Oberfläche zurück und stellt sich in eine Lage ein, in welcher die
Drahtspannung die Trägheitskräfte aufhebt. Der schraubenförmig gewendelte Drahtabschnitt dient dabei als Drahtvorrat,
welcher Schwankungen in der Drahtzuführgeschwindigkeit beim Bewickeln rechteckförmiger Spulenkörper ausgleicht und
aufgrund Unregelmäßigkeiten an der Drahtzuführspule auftretende geringfügige. SpannungsSteigerungen dämpft.
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Vorzugsweise beträgt der öffnungswinkel, d.h. der Winkel
zwischen Kegelfläche und Achse der Drahtführung weniger als 45° und liegt bei beispielsweise nur 10°, damit Richtungsänderungen
des Drahts möglichst gering gehalten werden. Auf diese Weise läßt sich die gesamte Richtungsänderung des
Drahts auf einen Winkel von 110° verringern. Gleichzeitig
damit werden auch schwankende Dalbeneffekte verringert, was einerseits darauf zurückzuführen ist, daß weniger
Drahtführungen vorhanden sind, und andererseits darauf beruht, daß der Draht an der Wand des sich kegelförmig verjüngenden
Innenraums anhaftet und somit der Drahtweg stabilisiert ist.
Vorzugsweise weist der Flieger eine sich kegelförmig verjüngende Formgebung auf und ist symmetrisch zu seiner Drehachse
ausgebildet. Für Hochgeschwindigkeits-Wickelvorgänge
ergeben sich damit die Vorteile einer niedrigen Masse und einer inhärent niedrigen Unwucht.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind ein Drehantrieb für den Flieger und eine zum Hin- und Herbewegen
der Spulenträgerhalterung dienende Vorrichtung mit gemeinsamem Antrieb vorgesehen, wobei die Drehgeschwindigkeit der
Drahtführung proportional zur Geschwindigkeit der Hin- und Herbewegung der Spulenträgerhalterung ausgelegt ist.
Die sich kegelförmig verjüngende Drahtführung verbindet den Vorteil hoher Festigkeit mit niedrigem Gewicht, was aus dem
Grunde wichtig ist, weil der Flieger schnell und präzise beschleunigt und verzögert werden muß. Außerdem bildet die
sich kegelförmig verjüngende Drahtführung einen Schutzschild zum Auffangen von Teilen, die sich ggf. während des Aufwickeins
vom Spulenkörper lösen.
Der Erfindungsgegenstand ist im nachfolgenden anhand des
in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher er-
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läutert, in welchen zeigt
Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Ausführungsform einer Vorrichtung zum
Aufwickeln von Draht bei der Ausbildung einer elektrischen Spule vermittels Flugwickeln
,
; Fig. 2 einen im größeren Maßstab gehaltenen Querschnitt durch den Flieger, und
Fig. 3 eine schaubildliche, schematische Ansicht des Fliegers während eines Aufwickelvorgangs
.
Die in den Zeichnungen dargestellte Vorrichtung zum Bewickeln elektrischer Spulen weist einen hohlen Flieger 1 auf,
der an seinem einen Ende 2 in zwei mit 3 bezeichneten Kugellagern drehbar um seine Achse gelagert ist. Die Kugellager
3 sind von bekannter Ausführung, so daß sich eine Beschreibung ihrer Einzelheiten erübrigt. Der Flieger 1 ist allgemein
von kegelstumpfförmiger Formgebung und weist an dem genannten Ende 2 einen zylindrischen Abschnitt 4 auf, mit
welchem der Flieger.in den Kugellagern 3 gelagert ist. In seinem Inneren bildet der Flieger 1 einen von dem einen zum
anderen Ende durchgeführten, sich kegelförmig verjüngenden
Innenraum 5, so daß der Flieger einem dünnwandigen Hohlkörper entspricht. Der sich kegelförmig verjüngende Innenraum 5
bildet eine zur Fliegerdrehachse konzentrische Drahtführung, wobei der Innenraum an seinem engeren Ende 6 in den Kugellagern
3 gelagert ist. An dem engeren Ende 6 des sich förmig verjüngenden Innenraums 5 befindet sich eine Ke,.
führung wie z.B. eine öse 8 als EinlaufÖffnung. An dem
breiteren Ende ist eine Drahtführung 9 angeordnet, durch welche der Draht vor dem Aufwickeln auf einen Spulenkörper
hindurchgeführt wird.
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Die Drahtführung 9 besteht ebenfalls aus einer keramischen öse, die sich nach beiden Seiten hin erweitert, da der
Draht, wie weiter unten ausführlicher erläutert, innerhalb des Fliegers einem schraubenförmig gewendelten Pfad folgt
und beim Austreten aus der öse um angenähert 100° abgelenkt wird. Gegenüber der Drahtführung 9 ist ein Ausgleichsgewicht
30 angeordnet.
Der Spulenkörper 10 ist an dem Ende einer als Spulenträgerhalterung
dienenden Trägerwelle 11 befestigt, welche hin und her bewegbar ist, so daß der Spulenkörper dementsprechend
zwischen einer (entsprechend der Darstellung) ganz innerhalb des Fliegers befindlichen Stellung und einer Stellung verfahrbar
ist, in welcher sich nur das freie Ende des Spulenkörpers innerhalb des Fliegers befindet. Beim Aufwickeln
durchläuft der Draht die Führung 8, den sich kegelförmig verjüngenden Innenraum 5 und die Führung 9, und wird hinter
dieser auf den Spulenkörper 10 aufgewickelt. Bei seinem Durchgang durch den sich kegelförmig verjüngenden Innenraum
5 des Fliegers nimmt der Draht 31 wie in Fig. 3 dargestellt eine schraubenförmig gewendelte Formgebung an, welche darauf
zurückzuführen ist, daß die Drehgeschwindigkeit des Drahts mit zunehmendem Durchmesser der Führungsfläche fortlaufend
zunimmt.
Der Drehantrieb für den Flieger und die zum Hin- und Herbewegen der Spulenträgerhalterung 11 dienende Vorrichtung
haben folgenden Aufbau: Eine in Lagern 16 gelagerte Transmissionswelle
15 wird durch einen (nicht dargestellten) Elektromotor angetrieben. Die Welle 15 trägt zwischen den
Lagern 16 ein Zahnrad 12, das über einen (in gestrichelten
Linien angedeuteten) Zahnriemen 13 mit einer auf dem Ende 2 des Fliegers 1 befestigten Zahntrommel 14 gekoppelt ist.
Die Zahntrommel 14 ist in ihrer Länge so bemessen, daß sie
ggf. zwei Zahnriemen nebeneinander aufnehmen kann. An dem
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dem Flieger abgewandten Ende trägt die Transmissionswelle 15 eine Riemenscheibe 17, welche über einen Riemen 18 mit
einer weiteren Riemenscheibe 19 auf der Antriebswelle eines Getriebes 20 gekoppelt ist. Dieses Getriebe besteht beispielsweise
aus einer Schneckenraduntersetzung mit dem Untersetzungsverhältnis 40 : 1. Zur Änderung des Untersetzungsverhältnisses
kann eine Nockenvorrichtung vorgesehen sein.
Die Abtriebswelle des Getriebes 20 treibt ein Zahnrad 21 an, das mit einem zweiten Zahnrad 22 kämmt, welches seinerseits
wiederum mit einem dritten Zahnrad 23 kämmt. Das zweite und das dritte Zahnrad 22 bzw. 23 sind jeweils einer rechten und
einer linken Kupplung 24 bzw. 25 zugeordnet. Die rechte Kupplung 24 dient zum Antrieb eines Ritzels 26, während die
linke Kupplung 25 zum Antrieb eines Ritzels 27 dient. Beide Ritzel 26, 27 stehen in Eingriff mit einer fest mit der
Trägerwelle 11 verbundenen Zahnstange 28. In der Einrückstellung der rechten Kupplung 24 werden die Zahnstange 28
und damit die Trägerwelle 11 in der einen Axialrichtung verlagert,
während in der Einrückstellung der linken Kupplung 25 die Zahnstange 28 und die Trägerwelle 11 in der entgegengesetzten
Axialrichtung verstellt werden. In beiden Fällen läuft das jeweils nicht angetriebene Ritzel 26 oder 27 frei
mit.
Zur Begrenzung der Axialverstellung der Zahnstange 28 sind (nicht dargestellte) Endschalter vorgesehen, welche entsprechende
Signale liefern, durch welche eine Kupplung in die Ausrückstellung und die jeweils andere Kupplung in die
Einrückstellung gebracht wird. Einrücken und Ausrücken der Kupplungen erfolgen vermittels der in Fig. 1 unterhalb
der Kupplungen dargestellten Iheumatikvorrichtung, welche
von an sich bekannter Ausführung ist.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, ist die
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Drehgeschwindigkeit des Fliegers proportional der Geschwindigkeit der Hin- und Herbewegung der Trägerwelle 11. Dieses
Merkmal ist aus dem Grunde wichtig, um gleichförmige Abstände zwischen den Windungen der gewickelten Spule zu erhalten.
Wenn sehr hohe Aufwickelgeschwindigkeiten erwünscht sind, kann der Elektromotor ggf. durch eine Turbine ersetzt werden.
Der vorstehend beschriebene Flugwickler erbringt den Vorteil, daß die bei Drahtrichtungsänderungen auftretenden Zugwiderstände
verringert sind. Bei derartigen Richtungsänderungen liegt der Draht gegen die Drahtführung an, mit dem damit
unvermeidbar verbundenen Zugwiderstand oder "Dalbeneffekt", dessen Größe durch die Größe der Richtungsänderung und den
Reibungskoeffizienten zwischen Draht und Auflagefläche vorgegeben ist. Durch Verringerung des Gesamtwinkels, um den
der Draht beim übergang von einer Äbwickelspule auf den Spulenkörper umgelenkt wird, ist somit der Zugwiderstand verringert.
Ein Zugwiderstand wird ebenfalls erzeugt, wenn der Draht in bekannten Aufwickelvorrichtungen das umlaufende
enge Führungsrohr durchläuft, da der Draht beim Bewickeln von insbesondere flächen Spulenkörpern mit sich entsprechend
periodisch ändernder Zuführgeschwindigkeit an vielen Stellen in Berührung mit der Führungsrohrwandung gelangt. Bei dem
erfindungsgemäß vorgeschlagenen Flugwickler können diese Schwierigkeiten gar nicht oder nur in sehr geringem Umfang
auftreten. Außerdem bildet der sich in schraubenförmiger Wendelung einstellende Draht einen "Drahtvorrat", der Schwankungen
in der Drahtzuführgeschwindigkeit ausgleicht.
Die beschriebene und dargestellte Vorrichtung läßt sich nicht nur zum Aufwickeln von Draht auf elektrische Spulen, sondern
auch zum Bewickeln von Spulenkörpern jeder Art mit ganz allgemein draht- oder fadenförmigem Material verwenden.
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Claims (4)
- 7529922- ίο -Patentansprüche :(Ty Vorrichtung zum Aufwickeln von draht- oder fadenförmigem Material auf einen Spulenkörper, bestehend aus einem drehbar und axial nicht verlagerbaren Flieger und einer konzentrisch zum Flieger drehfest gelagerten und in bezug auf den Flieger axial hin und her verfahrbaren Spulenträgerhalterung, dadurch gekennzeichnet, daß der Flieger (1) aus einem Hohlkörper mit einem sich über seine Länge symmetrisch zur Drehachse in seinem Durchmesser vergrößernden und eine Drahtführung bildenden Innenraum (5) besteht, das im Durchmesser größere Ende des Innenraums auf der Seite der Spulenträgerhalterung (11) angeordnet und in seinem Durchmesser derart bemessen ist, daß ein auf der Halterung befestigter Spulenkörper (10) in den Innenraum (5) einführbar ist und daß an dem Ende größeren Durchmessers eine Drahtführung (9) angeordnet ist, durch welche das draht- oder fadenförmige Material (3"i) vor Aufwickeln auf den Spulenkörper hxndurchgeführt ist.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Innenraum (5) des Fliegers (1) in etwa kegelförmig verjüngt, und das draht- oder fadenförmige Material (31) an einer im wesentlichen in der Drehachse des Fliegers befindlichen Stelle in den Innenraum einführbar ist.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flieger eine sich kegelförmig verjüngende Formgebung aufweist und symmetrisch zu seiner Drehachse ausgebildet ist.
- 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1- 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehantrieb (12, 13, 14) für den Flieger (1) und eine zum Hin- und Herbewegen der Spulenträger-609832/0573? B 2 9 9 2 2halterung (11) dienende Vorrichtung (20 - 28) mit gemeinsamem Antrieb (15) vorgesehen sind und die Drehgeschwindigkeit der Drahtführung (5) proportional zur Geschwindigkeit der Hin- und Herbewegung der Spulenträgerhalterung (11) ausgelegt ist.609832/0573Leerseite
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DE1435344B2 (de) * | 1962-01-25 | 1976-07-22 | Zinser Textilmaschinen Gmbh, 7333 Ebersbach | Vorrichtung zum verstrecken und aufwickeln von faeden aus polymeren auf eine spule |
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1975
- 1975-07-04 DE DE2529922A patent/DE2529922B2/de not_active Withdrawn
-
1979
- 1979-04-10 DE DE19792914426 patent/DE2914426A1/de not_active Ceased
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2529922B2 (de) | 1980-01-03 |
DE2914426A1 (de) | 1979-10-31 |
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