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Verfahren und Vorrichtung zum Befestigen des Anfanges und des
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Endes einer auf einen Kunststoffspulenkörper gewickelten Folie sowie
eine hiermit hergestellte Spule Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung an einer
automatisehen Spulenwickelmaschine zum Befestigen des Anfanges und des Endes einer
auf einem Kunststoffspulenkörper gewickelten Folie mittels elektrisch beheizter,
in Richtung auf die Spulenachse bewegharer Schweißkörpfe, einer auf dieser Vorrichung
herstellbare Spule sowie das Verfahren suur Herstellung dieser Spule.
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Zur Herstellung von Spulen, bei denen eine Kunststoffolie auf den
Kunststoffspulenkörper zu wickeln ist, ist diese Folie an ihrem Angang auf dem Kunststoffspulenkörper
zu befestigen und ihr Ende ist an der Windung des Folianwickels zu befestigen.
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Das geschieht bisher durch Schweißvorgänge. Hierzu wird dor Folienanfang
erwärmt und auf dem Kunststoffspulenkörper geschweißt, während das Ende der Folie
ebenfalls erwärnt wird und auf die letzte Windung des Folienwickels geschweißt wird.
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Dieses geschieht in einer Spulenwickelmaschine, die für diesen Zweck
mit bewegbaren Schweißköpfen ausgerüstet ist. Diese
Schweißköpfe
weisen Schweißbacken auf, die eine im Querschnitt genähert halbkreisförmige Ausnehmung
aufweisen. In der Oberfläche dieser im Querschnitt halbkreisförmigen Ausnehmung
sind halbkreisförmige Rillen angebracht. Der Radius der Ausnahmung der einen Schweißbacke
entspricht dem Radius des Spulkörpers, der Radius der Ausnehmung der anderen Schweißbacke
entspricht dem Radius der fertig gewickelten Spule. Beide Schweißbacken werden durch
thermostatisch geregelte elektrische Energie zuvor ständig aufgeheizt und warm gehalten.
Pür die Schweißung des Endes der Folie ist es notwendig, nach Ausführung einer ersten
Schweißung die Spule zu drehen und eine zweite Schweißung vorzunehmen, weil es sich
als schwierig erwiesen hat, die Schweißungen so ausuführen, daß sie eine feste Verbindung
ergeben, ohne daß die Polie zerstört wird.
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Diese Vorrichtung ist aufwendig durch die Verwendung zweier verschiedener
Schweißbacken, die bei einem Wechsel der hersustellenden Spulen auch ausgetauscht
werden müssen. Obwohl die Schweißbacken in Präzisionsarbeit hergestellt sind, entsprechen
sie nicht immer den geometrischen Anforderungen, weil sich im Spulendurchmesser
manchmal nicht unerhebliche Toleranzen ergeben Diese können schon dadurch zustande
kommen, daß seitlich aus dem Wickel Drähte als Lötfahnen herausgeführt sind.
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Es ist die rufgabe der Erfindung, eine einfache Möglichkeit eine festen
Schweißung zu schaffen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einer Vorrichtung, die sich dadurch
auszeichnet, daß Jeder Wickelstelle ein einsiger Schweiß kopf zugeordnet ist, der
einen zur Spule achsparallelen, durch elektrischen Strom erhitzten Draht aufweist.
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Hierdurch wird eine wesentliche Vereinfachung der Vorrichtung erreicht:
Statt zweier Schweißköpfe wird nur noch ein einziger
Schweißkopf
bendtigt. Dieser führt sowohl die Schweißung am Anfang als auch die Schweißung am
Ende der folie aus. Durch Erhitzung eines kurzen Drahtstuckes entfallen die in Präzisionsarbeit
herzustellenden Schweißbacken, die Heizpatronan für die Schweißbacken und die thermostatische
Regelung. Dann für die Erhitzung des kurzen Drahtstückes recht es völlig aus.
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wenn mit dem Ingangsetzen der Bewegung des Schweißkopfkörpers ein
Schalter betätigt wird, der durch den durch den Draht fließenden Strom eventuell
mit Zeitverzögerung einschaltet.
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Dieser Heizstrom braucht nur nach Beendigung der Schweißzeit oder
der Rückbewegung ausgeschaltet zu werden oder nach einer bestimsten Zeitspanne ausgeschaltet
zu werden. Das ist eine ganz erheblichs apparative Vereinfachung der Vorrichtung,
die darüber hinaus auch noch eine Energieersparnis einbringt, well Jetzt nicht mehr
dauernd große Heizbacken auf Schweißtemperatur zu halten sind, sondern ein dünner
Draht kurzzeitig mit dazwischen liegenden langen Unterbrechunfgszeiten aufzuheizen
ist, und somit nicht mehr wie biaher weitere Energie a die Wärmesbführung aus der
Spulmaschine benötigt wird0 Darttber hinaus ist eine einwandfreie feste Schweißung
erzielt.
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Zur Erzielung einer einwandfreien Schweißung ist es vorteilhaft, wenn
der durch elektrischen Strom erhitzte Draht auf einen Isolator aufliegt und durch
die karft einer Feder gespannt ist.
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Durch die Auflager auf einem Isolator wird nicht nur eine elektrische,
sondern auch eine thermische Isolierung erzielt, so daß die im erhitzten Draht vorhandene
Energie nahezu vollständig für die Ausführung der Schweißung zur Verfügung steht.
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Da der Draht durch die Kraft einer Feder gespannt ist, ist gewährleistet,
daß er immer eine exakte Lage einnimmt und daher auch eine exakte Schweißung ausführen
kann.
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Konstruktiv ist es sehr vorteilhaft, wenn der Schweißkopfkörper aus
zwei gegeneinander bewegbaren und durch die Kraft einer Feder auseinandergedrücken
Teilen besteht, an denen 9e
ein Ende des durch den elektrischen
Strom erhitzten Drahtes befestigt ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Draht
immer gespannt auf dem Isolator liegt und daher eine unverrückbare Lage bei der
Ausführung der Schweißung einnimmt.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Schweißdraht von einer Folie aus nicht
haftendem Kunststoff, z.B. Polytetrafluoräthylen abgedeckt ist. Hierdurch wird erreicht,
daß nicht Teile der Folie an dem erhitzten Draht hängenbleiben, weil du Polytetrafluoräthylen
die Eiganschaft hat, daß es ein Anbacken verhindert.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorteilhafterweise durch einen
itt der Bewegung des Schweißkopfes in Tätigkeit gesetzten Schalter zur Auslösung
des Stromdurchflusses durch den dem Schweißen dienenden Draht gekennzeichnet. Die
Abschaltung kann mit dem gleichen Schalter erfolgen, wenn dieser in der Bewegungsbahn
des Schweißkopfes liegt, die Abschaltung kann aber auch durch eine Schaltvorrichtung
erfolgen, die nach einer bestimmten, einstellbaren Zeit die Abschaltung des Stroms
vornimmt. Dabei ist es zweckmässig, wenn die Werte der Einschaltzeit und/oder der
eingeschalteten Stromstärke fur die Schließung der Folienauflage unterschiedlich
gegenitber den Werten für die Schweißung des Folienendes sind. Denn fUr das Anschweißen
der Folie am Spulenkörper ist meist die Aufwendung von weniger Wärmeenergie als
fUr die Anschweißung des Folienendes an der letzten Windung des Folienwickels notwendig
Zweckmässigerweise wird der durch den elektrischen Strom erhitste Draht an den Seiten
des Schweikopfkörpers befestigt, so daß die Stirnseite des Schweißkopfkörpers einfach
geometris gestaltet werden kann, so daß der Schweißvorgang nicht durch
Schrauben
oder sonstige Teile zur Befestigung und Spannung des Drahtes behindert ist.
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Zweckmässig ist es, wenn der als Unterlage fUr den vom elektrischen
Strom durchflossene Draht dienende Isolator als auswechselbares Teil hergestellt
ist. Dann können leicht Spulen unterschiedlicher Breite vom ein- und derselben Spulmaschine
hergestellt werden.
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Vorteilhaft ist es, wenn mindestens der eine der beiden Teile des
Schweißkopfkörpers aus elektrisch isolierendem Material hergestLlt ist. Denn an
diesen Teilen des Schweißkopfkörpers ist der vom elektrischen Strom erhitzte Draht
befestigt, Es bedarf dann keiner zusätzlichen Isolierungsmaßnahmen für diesen Draht.
-Ebenso gut ist ;?SB aber auch möglich, daß die beiden Teile des Schweißkopfkörpers
gegeneinander elektrisch isoliert sind.
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Vorteilhaft ist es, wenn der als Unterlage für den vom elektrischen
Strom durchflussenen Draht dienende Isolator eine leichte Wölbung aufweist und/oder
mit quer lum Draht verlaufenden Rillen vernehen ist. Durch die leichte Wölbung ist
sichergestellt, daß die Schweißung nicht nur bevorzugt an den Enden der Auflagelinie
des erhitzten Drahtes stattfindet, sondern mit gleicher Intensität auch in der Mitte,
Eine besonders feste Schweißung läßt sich durch die quer zum Draht verlaufenden
Rillen erzielen, weil dann eine Linie von Punkten besonders tester Schweißung mit
dazwischen ist genden Abschnitten nicht so fester Schweißung erzielt wird, was den
Vorteilhat, daß auch bei nicht exakt dimensionierter Schweißenergie eine außerordentlich
feste Schweißung erzielt wird, bei der auch die Folie selbst' durch die Schweißung
an Reißfestigkeit nicht verloren hat.
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Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß man einen heißen,
auf eine feste Unterlage gelegten Draht achsparallel zum
Spulenkörper
gegen die Folie andrückt. Auf diese Weise wird mit wenig Energie eine qualitativ
hochwertige Schweißung erzielt.
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Vorteilhaft ist es, wenn man bei dem Anschweißen des Folienendes mehr
und/oder länger elektrischen Strom durch den Draht fließen läßt. Dann wird die Folie
fest an dem Spulenkörper angeschweißt.
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Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die linienföraigen Schweißen steilen
aus einer Vielzahl von Schweißpunkten bestehen. Hierdurch ergibt sich eine besonders
feste Verbindung, bei der auch die Folie ihre Festigkeit behält.
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Das Wesen der vorliegenden Erfindung ist nachstehend anhand eines
in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Spulenwickelmaschine, Fig. 2 den
Schweißkopf, teilweise geschnitten, mit einer Spule.
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In dem Maschinengestell 1 der Spulmaschine sind achagleich zwei Aufnahmen
2 fUr den Spulenkörper 3 vorgesehen von denen die eine Aufnahme frei drehbar ist,
während die andere Aufnahme von einem nicht dargestellten Notor angetrieben wird.
In da Maschinengestell 1 sind zwar weiter zwei Wellen 4 und t gelagert0 auf denen
Bobinen aufgesteckt sind, und zwar eine Bobine 6 mit einer Alufolie und eine Bobine
7 mit einer Kunststofffolie. Die Kunststoffolie der Bobine 7 ist auf dem Spulenkrper
anzuschweißen und wird dann unter Zwischenlegung der folie 6 aufgewickelt, so daß
sich ein Wickel @aus einer Doppellage Afuminium- und Kunststoffolie auf der Spule
ergibt. Die
letzte Windung bzw, die letsten Windungen worden Jedoch
nicht doppellagig Aluminium - Kunststoff gewickelt, sondern allein aus der Kunststoffolie.
Arbeitsmittel zum Zuführen der Folie von den Bobinen 6* 7 zu dem Spulenkörper 3
sind nicht dargestellt, ebenso nicht Schneidvorrichtungen, da diese fUr die Erfindung
nicht wesentlich sind.
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In dem Maschinengestell 1 ist weiter eine Führungsbahn 8 für den Schweißkopf
9 vorgesehen, der vor Beginn des Wickelns und nach dem Ende des Wickelns gegen den
Spulenkörper 3 bzw. die auf ihm gewickelte Wicklung geschoben wird, Um die eingangs
erläuterten Schweißvorgänge vorzunehmen. Die Arbeitsmittel für die Bewegung des
Schweißkopfes 9 sind ebenfalls nicht dargestellt. Es können Hebel, Kulissen, Hydraulikzylinder
und anderes sein.
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Der Aufbau des Schweißkopfes ist in Fig. 2 im einzelnen dargestellt.
Der Schweißkopf besteht im wesentlichen aus zwei Teilen l1, 12, die gegeneinander
verschwenkbar mittels des Drehgelonkes 13 sind. Dieses Drehgelenk ist ein Zapfen,
der die beiden Teile 11 12 des Körpers des Schweißkopfes miteinander verbindet.
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Diese beiden Teile sind so gestaltet, daß der eine Teil 11 des Körpers
des Schweißkopfes eine Breite aufweist, die breiter ist als die maximale Breite
der Schweißstelle. Dieser Teil 11 des Schweißkopfkörpers trägt einen Isolator 14,
iiber den der dem Schweißen dienende, vom Strom durchflossene Draht 15 geführt lgto
Dieser Draht 15 ist auf der einen Seitenwand 16 des Schweißkopfteiles 11 mittels
der Unterlegscheibe 17 und der Schraube 18 festgeklemmt. Dieser Draht 15 ist auf
der anderen Seite an Seitenwand 19 des Schweißkopfteiles 12 ebenfalls mittels einer
Unterlegscheibe 17 und einer Schraube 18 festgeklemmt. Dieser Schweißkopfteil 12
erstreckt eich teilweise bis in das Innere des Schweißkopfteiles 11 hinein, weil
das Gelenk 13 in Form eines
Lagerzapfens im Inneren des Schweißkopfteiles
11 sitzt. Die Begrenzung &es Schweißkopfteiles 12 im Inneren des Schweißkopfteiles
11 ist durch die gestrichelte Linie 20 angedeutet.
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Im Inneren des Schweißkopfteiles 11 befindet sich eine zylindrische
Ausnehmung 21, in die eine als Druckfeder dienende Schraubenfeder 22 eingelegt ist
die den dem Lagerzapfen 13 abgewandten und dem der Schweißumg dienenden Draht 15
zugewandten Teil des Schweißkopfkbrperteiles 12 nach außer wegzudrücken versucht.
Diese Feder 22 dient der Spannung des Drahtc 15. Denn dadurch, daß die Feder 22
die beiden Schweißkopfteile 11, 12 neben der Schweißstelle auseinanderzudrücken
versucht, wird der Draht 15 gespannt. Der Draht 15 ist daß wenige Mittel, welches
der Spannung der Feder 22 entgegenwirkt und die beiden Schweißkopfteile 11, 12 in
der in Fig. 2 dargestellten Stellung hält. Durch diese Feder ist erreicht, daß der
Draht 15 immer straff gespannt ist. Da die beiden Schrauben achsparallel sur Achse
des Spulenkörpers 3 liegen, liegt auch immer der Draht 15 achsparallel zur Spule.
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Dadurch wird eine achsparallele Schweißung auf der Spule erreicht.
Der Draht kann einen runden, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen.
Der Draht weist eine.
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Länge von nur wenigen Zentimetern auf. Bei dieser Dimensionierung
wird er mit Niederspannung erhitzt. Zu deren EEDsohaltun dient ein Schalter 23,
der von dem Schweißkopfkörper betätigt wird, wenn der Schweißkopfkörper aus seiner
gestrichelt dargestellten Ruhestellung in seine mit vollen Linion dargestell Arbeitsstellung
bewegt wird.
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Der dem Schweißen dienende Draht 15 ist durch eine Kunststoff folie
24 abgedeckt, die zu beiden Seiten des Sohweißkopfes 11
durch eine
Leiste 25 festgeklemmt ist. Diese Kunststofffolie besteht zweckmässigerweise aus
Polytetrafluoräthylen und verhindert ein Anbacken der auf die Spule gewickelten
Folie an den dem Schweißen dienenden Draht 15.
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Diese Kunststoffolie kann aber auch einfach Uber den dem Schweißen
dienenden Draht herübergelegt und dann mit ihren Kanten am Schweißkopf angeklebt
werden.
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Diese Schweißköpfe können auch dort Verwendung finden, wo die Spulen
£tr den Wickelvorgang auf Revolverköpfen aufge steckt sind. Hier ist entweder ein
Sohweißkopf vorgesehen und der Revolverkopf wird mehrfach gedreht, oder es sind
mehrere baugleiche Schweißköpfe vorgesehen, Wird z.B. ein Revolverkopf für zwei
Spulen benutzt, sind zwei baugleiche Schweißköpfe auf einer gemeinsamen Bewegungsvorrichtung
angeordnet.
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L e e r s e i t e