DE2900341A1

DE2900341A1 - Verfahren zum betrieb von automatischen ankerwickelmaschinen, sowie drahteinlegevorrichtung, steuerungs- und antriebsvorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2900341A1
Application number: DE19792900341
Authority: DE
Inventors: Siegfried Zihlmann
Original assignee: Micafil AG
Current assignee: ZIHLMANN WICKELTECHNIK AG WUERENLOS CH
Priority date: 1978-04-03
Filing date: 1979-01-05
Publication date: 1979-10-11
Also published as: FR2422239A1; GB2018168B; DD141381A1; GB2018168A; DE2900341C2; FR2422239B1

Description

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MICAFIL AG Zürich KVP/Mi 297/78-DE

Verfahren zum Betrieb von automatischen Ankerwickelmaschinen, sowie Drahteinlegevorrichtung, Steuerungsund Antriebsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb von automatischen Ankerwickelmaschinen, bei welchen nach der Fertigstellung der Spulenwicklungen die Kollektoranschlüsse der Wicklungsdrähte mit den einzelnen Kollektorschlitzen verbunden werden und auf eine Drahteinlegevorrichtung sowie Sterungs- und Antriebsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es sind Vorrichtungen bekannt (US Patentschrift 3 156 037), die beim Einlegen der Drähte in die Kollektorschlitslange, über den Kollektor hinausragende Drahtschlaufen ergeben, so dass diese am Kollektorschlitz abgeschnitten werden müssen. Eine weitere derartige Ankerwickelmaschine ist aus der DE-Patentschrift 1 613 313 bekannt, bei welcher der Verlegefinger in den Zwischenraum zwischen dem Anker und dem Kollektor derart eingeschwenkt wird, dass die gleichsinnig über einen Schlaufenhaken geführten Drähte achsparallel ausgerichtet und durch einen beweglichen Niederhalter in den Kollektorschlitz eingelegt und nachfolgend verstemmt werden, wobei die über den Kollektorschlitz vorstehenden Drähte der Anschlussschlaufe abgetrennt werden.

Es sind ferner Vorrichtungen bekannt, die zwar der Forderung nach kurzen Drahtschlaufen genügen, aber eine sehr genaue Schlitzbreite und eine aufwendige Teilungsgenauigkeit der Kollektorschlitze erfordern. Ein derartiges Verfahren an einer Ankerwickelmaschine ist aus der US Patentschrift 3 395 449 bekannt, bei der die beiden Drahtstücke der Schlaufe in den zugehörigen Kollektorschlitz mittels schlaufenbildender Arme eingelegt werden.

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Diese bekannten Wickeldrahteinlegevorrichtungen verwenden zum schritt-

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weisen Drehen des in einer Spannvorrichtung gehaltenen Kollektorankers eine, vorzugsweise durch einen Schrittmotor betätigte Antriebsvorrichtung. Eine derartige Antriebsvorrichtung ist beispielsweise gemäss der US Patentschrift 3 973 738 (Fig.9) bekannt, bei welcher der Schrittmotor über eine Antriebswelle und mittels eines Riemens über Antriebsscheiben eine Ankerspannwelle antreibt, wobei am Ende der Ankerspannwelle in einer Spannvorrichtung der Kollektoranker mittels seiner kollektorseitigen Ankerwelle gehalten wird.

Ein Nachteil besteht hierbei darin, dass die Uebertragung, beispielsweise mittels eines Riemens, ein Spiel zwischen der Antriebsvorrichtung und der Ankerspannwelle nicht vermeiden kann, was sich beim Einlegen der Drahtschlaufen in die Kollektorschlitze der Kollektoranker nachteilig auswirken kann, so dass oft zusätzliche Mittel zur Spielkompensierung notwendig werden.

Hierbei ergeben sich noch weitere Unzulänglichkeiten, indem beispielsweise bei einer direkten Abtastung der Kollektorschlitze eine genaue Kollektorschlitzteilung erforderlich ist, da sich alle Ungenauigkeiten der Schlitzteilung auf die symmetrisch gegenüberliegenden Kollektorschlitze, in welche die Drahtschlaufen eingelegt werden, ungünstig übertragen können.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bei Ankerwickelmaschinen zur Fertigung von kurzen Drahtschlaufen an Ankern mit Schlitzkollektoren, sowie eine Drahteinlege- und Antriebsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die einerseits ein genaues Drehen und Positionieren des Ankers und andererseits eine genaue Drahtschlaufenbildung gewährleisten, ohne dass Kollektoren mit aufwendig genauer Kollektorschlitz-Teilung verwendet werden müssen.

Die vorgenannte Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) der Anker wird in bekannter Weise mit der Spulenwicklung bewickelt,

b) eine Steuerungs- und Antriebsvorrichtung mit einer Teilscheibe bringt den Kollektor jeweils in die Position, dass die einzelnen Kollektorschlitze unterhalb eines Leitstückes einer Drahteinlegevorrichtung liegen,

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c) der Wickeldraht der jeweiligen Spulenwicklung wird durch eine seitliche Schwenkbewegung eines aus der Ausgangs- in die Fangposition geführten Fanghakens gefangen,

d) der Fanghaken mit dem gehaltenen Wickeldraht wird in die Ausgangsposition wieder eingeschwenkt,

e) nachfolgend wird der Fanghaken achsparallel zum Kollektor zurückgeschoben, wobei gleichzeitig der Wickeldraht über das konisch ausgebildete Leitstück in den entsprechenden Kollektorschlitz eingelegt wird,

f) der Kollektorschlitz mit dem eingelegten Wickeldraht wird durch ein

durch eine Aussparung des Leitstückes geführtes Verstemmwerkzeug verstemmt_s und

g) durch rückwärts drehende Wickelarme wird über eine Kante des Leitstückes der im Kollektorschlitz eingelegte Wickeldraht um den Verstemmpunkt herum gezogen und bei gleichzeitiger Bildung einer Drahtschlaufe in denselben Kollektorschlitz eingelegt}

Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird eine Verankerung der Drahtschlaufe an dem Verstemmpunkt des Kollektorschlitzes erreicht, wodurch eine ausserordentlich betriebssichere Verbindung gewährleistet wird=

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass über das Leitstück bei der Bildung der Drahtschlaufe ein genauer_s schneller und störungsfreier Arbeitsablauf ermöglicht wird«

Eine Drahteinlegevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass eine schwenkbare Fangvorrichtung mit dem Fanghaken und das gegenüber dem Kollektor radial verschiebbare Verstemmwerkzeug voneinander unabhängig betätigbar sind, und dass das Verstemmwerkzeug in eine Aussparung des Leitstückes einführbar ist, und das Leitstück eine Führungskante aufweist, durch welche der Wickeldraht in den jeweiligen Kollektorschiitz zur Bildung einer Drahtschlaufe einlegbar ist.

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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Steuerungs- und Antriebsvorrich-. tung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Antriebsmotor mit einem Tachogenerator und einer Spannvorrichtung mit der Teilscheibe auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind und miteinander in Wirkverbindung stehen.

Der Vorteil der erfindungsgemässen Drahteinlegevorrichtung sowie der •Steuerungs- und Antriebsvorrichtung besteht insbesondere darin, dass zwischen der Antriebsvorrichtung und der Spannvorrichtung eine spielfreie Uebertragung der Positionswerte von der Teilscheibe gewährleistet ist, wodurch eine wesentliche Verbesserung der Teilungsgenauigkeit von bisher einer Toleranz von 30' auf nur IQ¹ bis 15" , da.h. etwa um das Doppelte, unabhängig von der Kollektorschlitz-Toleranz der Kollektoren, erzielt wird.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass beispielweise durch die Verwendung eines bekannten Gleichstrom-Scheibenläufermotors, welcher gegenüber dem Schrittmotor reaktionsschneller ist, kürzere Positionszeiten und Verschaltzeiten erreicht werden können.

Es empfiehlt sich, dass die Positionswerte der Teilscheibe in einem Mikrocomputer entsprechend der Kollektorschlitz-Teilung digital vorprogrammierbar sind.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch, teilweise perpektivisch, wiedergeben.

Es zeigt

Fig.l eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen Drahteinlegevorrichtung sowie einer Steuerungs- und Antriebsvorrichtung, Fig.2 eine Vorderansicht der Vorrichtungen gemäss Fig.l , Fig.3 eine Draufsicht eines Details der Drahteinlegevorrichtung

gemäss Fig.l, . .

Fig.4 eine Seitenansicht der Drahteinlegevorrichtung gemäss Fig.l, Fig. 5 und Fig.6 Seitenansichten eines Kollektors mit einer eingelegten Drahtschlaufe,

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht des Kollektorankers mit am Kollektorkragen an den Verstemmpunkten verankerten Drahtschlaufen ,und

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Fig.8 ein Schema der computergesteuerten Antriebsvorrichtung.

Bei der Beschreibung des dargestellten Ausführungsbeispieles der Drahteinlegevorrichtung sowie der Steuerungs- und Antriebsvorrichtung und ihrer Arbeitsweise wird nur auf die für die Drahtschlaufenbildung notwendigen Tei-Ie eingegangen, da die für die eigentliche Bewicklung des Ankers erforderlichen Teile, wie Leitbleche, Wickelarme u.dgl. der Ankerwickelmaschine als bekannt vorausgesetzt werden und nicht zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehören.

Die Fig.l zeigt eine Drahteinlegevorrichtung 17 sowie eine Steuerungs- und Antriebsvorrichtung 1, wobei ein Antriebsmotor 2 mit dem Tachogenerator 3 und eine Spannvorrichtung 7 mit einer Teilscheibe 4 auf einer gemeinsamen Welle 8 angeordnet sind. Die Teilscheibe 4 ist zur Positionierung eines am Abtriebsende der Welle 8 aufgespannten, zu bewickelnden Kollektorankers 10 vorgesehen. Auf dem entgegengesetzten Wellenende ist der Kollektoranker 10 ebenfalls in einem Spannmittel 26, beispielsweise eines nicht dargestellten Drehkreuzes, gehalten. Die Spannvorrichtung 7 ist ahne Uebertragungsmittels, wie Zahnräder, Riemen u.dgl. über einen nicht dargestellten Kolben 9, eine Feder 5 mit dem Antriebsmotor 2_S vorzugsweise mit einem Gleichstrom-Scheibenläufermotor mit geringem Massenträgheitsmoment, direkt gekuppelt, so dass eine spielfreie Uebertragung der Positionswerte von der Teilscheibe 4 auf den Kollektoranker 10 erfolgen kann. Die an der Teilscheibe 4 entsprechend der Kollektorschlitz-Teilung mittels eines Sensors 28, beispielsweise optisch oder magnetisch, abgetasteten Positionswerte werden in elektrische Signale umgewandelt und in einem Mikrocomputer 25 digital ausgewertet. Die Drahteinlegevorrichtung 17 besteht aus einem Leitstück 18, welches eine Aussparung 19,19" und eine Führungskante 6 aufweist. Der Wickeldraht 15 wird durch eine seitliche Schwenkbewegung des aus der Ausgangs- I in die Fangposition II geführten Fanghakens 33,33' einer schwenkbaren Fangvorrichtung 32,32' gefangen und in den Bereich eines Kollektors 11 durch Zurückschieben III des Fanghakens 33,33' zur Drahtschlaufen-Bildung gebracht. Durch ein radial zum Kollektor 11 durch eine Aussparung 19,19' des Leitstückes 18 verschiebbares Verstemmwerkzeug 24,24' erfolgt das Verstemmen der Kollektorschlitze 12 in Form von Verstemmpunkten 31. Das Verstemmwerkzeug 24,24' wird durch einen Verstemmzylinder 30,30' pneumatisch oder hydraulisch betätigt. Fig.5 zeigt bei einem Kragenkollektor 11' und Fig.6 bei einem Walzenkollektor 11" die an dem Verstemmpunkt verankerte Drahtschlaufe 16 und Fig.7 den mit kurzen Drahtschlaufen 16 fertiggestellten Kollektoranker 10 mit Kollektorkragen 13.

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Die Bezugszahlen von Fig.l gelten für gleiche Teile auch in Fig.2 bis Fig.8. Symmetrische Teile sind in der Beschreibung nur einmal erwähnt.

Anhand der Fig.l bis Fig.4 und der Fig.8 wird der Arbeitsablauf der erfindungsgemässen Drahteinlegevorrichtung sowie der Steuerungs- und Antriebsvorrichtung näher beschrieben.

Am Ende jeder Spulenwicklung wird der Fanghaken 33,33' aus der Ausgangs- I in die Fangposition II ausgeschwenkt, so dass gemäss Fig.l und Fig.2 der Wickeldraht 15 in der Wickelebene der Wickelarme 14,14' gefangen wird. Durch Einschwenken des Fanghakens 33,33' zurück in die Ausgangsposition I und nachfolgendem Zurückschieben III des Fanghakens 33,33' achsparallel zum Kollektor 11 gelangt der Wickeldraht 15 gemäss Fig.3 und Fig.4 in den Bereich der Kollektorschlitze 12 und über eine Führungskante 6 des konisch ausgebildeten Leitstückes 18 in den entsprechenden Kollektorschlitz 12. Anschliessend wird der Kollektorschlitz 12 mit dem eingelegten Wickeldraht 15 durch das durch die Aussparung 19,19' radial zum Kollektor 11 geführtes Verstemmwerkzeug 24,24' verstemmt. Durch Drehen der Wickelarme 14,14' gegen die Wickelrichtung wird der bereits im Kollektorschlitz 12 eingelegte Wickeldraht 15 um den Verstemmpunkt 31 herum gezogen und bei gleichzeitiger Bildung der Drahtschlaufe 16 in denselben Kollektorschlitz 12 eingelegt. Der Steuerungsablauf der Antriebsvorrichtung 1 zum Drehen und Positionieren des Kollektorankers 10 erfolgt mittels des Sensors 28 an der Teilscheibe 4; die abgetasteten Soll-Positionswerte und die in einem Eingabegerät 27 vorgewählten digitalen Eingabewerte, beispielsweise die Lamellenanzahl, Verschaltwinkel u.dgl. werden an einen Mikrocomputer 25 weitergeleitet. Der Mikrocomputer 25. errechnet aus diesen Werten automatisch die richtigen Positionen und mittels eines Motorsteuergerätes 29 wird der Antriebsmotor 2 entsprechend gesteuert, wobei der Tachogenerator 3 den Soll-Ist-Vergleich ebenfalls an das Motorsteuergerät 29 übergibt. Durch das Motorsteuergerät 29 wird jede Positionsabweichung ausgeglichen, wodurch eine hohe Positions- und Haltegenauigkeit erreicht wird.

Die Ausführungsrnöglichkeiten sind auf das in der Zeichnung dargestellte Beispiel nicht beschränkt. So könnte die Steuerungs- und Antriebsvorrichtung 1 auch bei der Fertigung von Ankern mit Hakenkollektoren eingesetzt werden.

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. Zusammenfassung

Mit der erfindungsgemässen Drahteinlegevorrichtung (17)_s Steuerungs- und Antriebsvorrichtung (1) werden an einer Wickelmaschine bei der Fertigung von Kollektorankern die Kollektoranschlüsse in die jeweiligen Kollektorschlitze(12) derart eingelegt, dass kurze Drahtschlaufen gebildet werden» Der Wickeldraht (15) wird in der Drahteinlegevorrichtung (.17) mittels des schwenkbaren Fanghakens (33,33') gefangen und in den Bereich der Kollektorschlitze (12) gebracht. Ueber eine Führungskante (6) eines Leitstückes (18) wird der Wickeldraht (15) in den entsprechenden Kollektorschlitz (12) eingelegt. Anschliessend wird der Kollektorschlitz (12) mit dem eingelegten Wickeldraht (15) durch ein Verstemmwerkzeug (24,24') verstemmt. Durch Drehen der Wickelarme 14,14" gegen die Wickelrichtung wird der bereits im Kollektorschlitz (12) eingelegte Wickeldraht (15) um den Verstemmpunkt 31 herum gezogen und bei gleichzeitiger Bildung der Drahtschlaufe

(16) in denselben Kollektorschlitz (12) eingelegt. Bei der Steuerungsund Antriebsvorrichtung (1) sind der Antriebsmotor (2) mit dem Tachogenerator (3) und die Spannvorrichtung (7) mit der Teilscheibe (4) auf einer gemeinsamen Welle (8) angeordnet und stehen miteinander in spielfreier Wirkverbindung, wobei die Teilscheibe (4) zur Positionierung des Kollektorankers (10) vorgesehen ist.

Es wird die Fig.l zur Veröffentlichung vorgeschlagen.,

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Aufstellund der verwendeten Bezugszeichen

Jl Steuerungs- und Antriebsvorrichtung

2 Antriebsmotor, vorzugsweise Gleichstrom-Scheibenläufermotor

3 Tachogenerator, vorzugsweise Gleichstrom-Tachogenerator

4 Teilscheibe

5 Feder

6 Führungskante des Leitstückes

7 Spannvorrichtung

8 Welle

9 Kolben

10 Kollektoranker

11 Kollektor

11' Kragenkollektor

11" Walzenkollektor

12 Kollektorschlitze

13 Kollektorkragen 14,14" Wickelarme

15 Wickeldraht

16 Drahtschlaufe

17 Drahteinlegevorrichtung

18 Leitstück 19,19' Aussparungen

24,24' Verstemmwerkzeuge

25 Mikrocomputer

26 Spannmittel, beispielsweise an einem Drehkreuz

27 Eingabegerät

28 Sensor

29 Motorsteuergerät

30,30' Verstemmzylinder, pneumatisch oder hydraulisch

31 Verstemmpunkte

32,32' Fangvorrichtung

33,33" Fanghaken

33-1, 33'~I Fanghaken in der Ausgangsposition 33-1I₃ 33'-II Fanghaken in der Fangposition 33-11I, 33'-1II Fanghaken zurückgeschoben

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Leerseife

Claims

.MICAFIL AG Zürich KVP/Mi 297/78-DE Patentansprüche

1.JVerfahren zum Betrieb von automatischen Ankerwickelmaschinen, bei welchen nach der Fertigstellung der Spulenwicklungen die Kollektoranschlüsse der Wicklungsdrähte mit den einzelnen Kollektorschlitzen verbunden werden, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) der Anker wird in bekannter Weise mit der Spulenwicklung bewickelt,

e} nachfolgend wird der Fanghaken achsparallel zum Kollektor zurückgeschoben, wobei gleichzeitig der Wickeldraht über das konisch ausgebildete Leitstück in den entsprechenden Kollektorschlitz eingelegt wird,

f) der Kollektorschlitz mit dem eingelegten Wickeldraht wird durch ein durch eine Aussparung des Leitstifckes geführtes Verstemmwerkzeug verstemmti und

g) durch rückwärts drehende Wickelarme wird über eine Kante des Leitstückes der im Kollektorschlitz eingelegte Wickeldraht um den Verstemmpunkt herum gezogen und bei gleichzeitiger Bildung einer Drahtschlaufe in denselben Kollektorschlitz eingelegt.

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2. Drahteinlegevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine schwenkbare Fangvorrichtung (32,32') mit dem Fanghaken (33,33') und das gegenüber dem Kollektor (11) radial verschiebbare Verstemmwerkzeug (24,24') voneinander unabhängig betätigbar sind, und dass das Verstemmwerkzeug (24,24') in eine Aussparung (19,19') des Leitstückes (18) einführbar ist, und das Leitstück (18) eine Führungskante (6) aufweist, durch welche der Wickeldraht (15) in den jeweiligen Kollektorschlitz (12) zur Bildung einer Drahtschlaufe (16) einlegbar ist.

3. Steuerungs- und Antriebsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antriebsmotor (2) mit einem Tachogenerator (3) und einer Spannvorrichtung (7) mit der Teilscheibe (4) auf einer gemeinsamen Welle (8) angeordnet sind und miteinander in Wirkverbindung stehen.

4. Steuerungs- und Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn-

zeichnet, dass die Positionswerte der Teilscheibe (4) in einem Mikrocomputer (25) entsprechend der Kollektorschlitz-Teilung digital vorprogrammierbar sind.

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