DE3323696C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einbringen einer vorgefertigten dreiphasigen Wechselstrom-Wicklung in die Nuten eines langgestreckten Induktors eines Linearmotors, welcher mit nach unten offenen Nuten an der Unterseite einer Deckplatte eines langgestreckten, etwa T-förmigen Trägers be­ festigt ist, bei welchem die fertige, biegbare Wicklung auf eine Spule gewickelt und zum Ort des Trägers transportiert, mit Hilfe einer unterhalb des Induktors angeordneten und parallelen zu demselben bewegbaren Auflage nach und nach in die Nuten des Induktors eingedrückt und darin festgelegt wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Linearmotoren sind für elektrische Antriebe unterschiedlichster Art sein langem bekannt. Es gibt dabei sowohl Gleichstrom- als auch Wechselstrom-Synchron- und Asynchron-Motoren. Beim Linear­ motor sind sowohl Ständer als auch Läufer im Gegensatz zum kon­ ventionellen Motor nicht kreisförmig, sondern geradlinig ange­ ordnet. Die elektrische Energie wird dabei so in mechanische Energie umgesetzt, daß sie unmittelbar für eine Translationsbe­ wegung nutzbar wird. Der Linearmotor kann prinzipiell eine in Nuten des Stators angeordnete Erregerwicklung haben, die bei Wechselstrom dreiphasig ausgebildet ist. Der Läuferteil besteht dann entweder aus einer Schiene aus elektrisch gut leitendem Material, wie Kupfer oder Aluminium (Asynchronmotor), oder aus permanentmagnetischem Material (Synchronmotor). Es sind aller­ dings auch Linearmotoren bekannt, bei denen die Wicklung im Läuferteil angeordnet ist.

Einsatzgebiete der Linearmotoren sind beispielsweise der Personenverkehr, das Förder- und Transportwesen, Fließbänder, Gepäcktransport, Bergbau, Krane, Schleppanlagen, Schlitten von Werkzeugmaschinen und die Betätigung von Schiebern. Je nach Ein­ satzgebiet sind dementsprechend die Motoren mehr oder weniger lang. Die Wicklung kann dabei in den Nuten des Stators in üb­ licher Weise angeordnet werden. Je länger der Stator ist, desto aufwendiger wird die Arbeit zur Anbringung der einzelnen Wick­ lungsstränge. Darüber hinaus ist für diese Arbeit bisher stets ein Fachmann erforderlich.

Bei der Verwendung eines Linearmotors mit langgestrecktem, die Erregerwicklung tragenden Stator als Antrieb für Beförderungs­ mittel muß der Stator mit der Wicklung entlang der gesamten Fahrstrecke eines anzutreibenden Fahrzeugs montiert werden. Hierzu wird zunächst der aktive Teil des Stators, der Induktor, in Form von vielen getrennten Blechpaketen an dem Träger be­ festigt, auf welchem das Fahrzeug bewegt werden soll. Danach wird bisher in die nach unten offenen Nuten der Blechpakete die aus den drei elektrischen Kabeln bestehende Wicklung einge­ bracht. Die Wicklung muß, wenn nicht irgendwelche Hilfsvorrich­ tungen eingesetzt werden können, von unten in die Nuten einge­ drückt und darin festgelegt werden, was einen erheblichen Montageaufwand bedingt, zumal diese Arbeits stets über Kopf ausgeführt werde muß, was bekanntermaßen besonders an­ strengend ist.

Durch die DE-OS 28 27 150 ist ein Verfahren bekanntgeworden, wie es eingangs beschrieben ist. Mit diesem bekannten Verfahren wird die gesamte vorgefertigte Wicklung zunächst auf eine Viel­ zahl von Auflagen gelegt, die unterhalb des Induktors ange­ ordnet sind. Erst danach wird die Wicklung nach und nach in die Nuten des Induktors eingebracht. Trotz der Verwendung einer vorgefertigten einteiligen Wicklung ist dieses Verfahren noch aufwendig, zumal es immer noch Handarbeit beim Eindrücken der Wicklungsstränge in die Nuten erfordert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ver­ legen einer vorgefertigten Wicklung für einen Linearmotor anzu­ geben, das ohne großen Aufwand ein automatisches Einbringen der Wicklungsstränge in die Nuten des Induktors ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

• - daß die Spule mit der Wicklung auf einem auf dem Träger beweg­ baren Fahrzeug angeordnet wird,
• - daß die Wicklung von der Spule abgezogen und mittels eines aus Rollen bestehenden Umlenksystems zu der mit dem Fahrzeug über einen Ausleger verbundenen Auflage geführt wird und
• - daß die Wicklung von der Auflage zu einem ebenfalls über den Ausleger mit dem Fahrzeug verbundenen, federnd gelagerten Werkzeug geführt wird, mit dem die Wicklung automatisch in die Nuten des Induktors gedrückt wird.

Mit diesem Verfahren wird die vorgefertigte Wicklung nach ent­ sprechender Führung durch die Rollen des Umlenksystems mittels des federnd gelagerten Werkzeugs automatisch in die Nuten des bereits am Träger befestigten Induktors eingedrückt. Wenn an den einzelnen Wicklungssträngen in den für die Nuten bestimmten Be­ reichen schon bei der Vorfertigung Befestigungsmittel mit ange­ bracht werden, dann kann die Wicklung durch das Werkzeug auch automatisch in den Nuten festgelegt werden.

Das die Spule mit der Wicklung tragende Fahrzeug wird solange in Verlegungsrichtung auf dem Träger weiterbewegt, bis die ge­ samte Wicklung von der Spule abgewickelt und in die Nuten des Induktors eingebracht ist. Wenn die Verlegestrecke länger als die Länge einer auf eine Spule aufwickelbaren Wicklung ist, dann wird die leere Spule gegen eine volle ausgetauscht und die Verlegung der Wicklung wird dann fortgesetzt.

Sowohl die die Wicklung tragende Spule als auch die Rollen des Umlenksystems können angetrieben werden. Die Antriebe sollten in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs regelbar sein.

Damit die Wicklung nicht unnötig auf Torsion beansprucht wird, soll sie zwischen der über die auskragende Deckplatte des Trägers hinausragenden Rolle und der unter die Deckplatte führenden Rolle des Umlenksystems durchhängen.

Verfahren und Vorrichtung nach der Erfindung werden anhand der Zeichnungen als Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Ausschnitt aus dem Stator eines Linearmotors;

Fig. 2 ebenfalls ausschnittsweise eine Seitenansicht des an einem Träger befestigten Induktors ohne Wicklung;

Fig. 3 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung;

Fig. 4 eine Vorderansicht der Vorrichtung;

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Vorrichtung;

Fig. 6 das zum Eindrücken der Wicklung verwendete Werkzeug in vergrößertem Maßstab.

Die mit Verfahren und Vorrichtung nach der Erfindung zu ver­ legende, vorgefertigte Wicklung 1 (Fig. 3 bis 5) eines Linear­ motors kann beispielsweise aus drei Wicklungssträngen (elektrischen Kabeln) 2, 3 und 4 bestehen, die in Fig. 1 durch unterschiedliche Kennzeichnung her­ vorgehoben sind. Dieses Kabel wurde in einer Vorfertigung zu der zusammenhängenden Wicklung 1 miteinander verbunden. Sie liegen in der dargestellten Form in den Nuten 5 eines Induktors 6 des Linearmotors. Die Nuten 5 sind durch Verschlußelemente 7 so ver­ schlossen, daß die Wicklung 1 nicht mehr aus den Nuten heraus­ fallen kann.

Die Verschlußelemente 7 können schon während der Vorfertigung an den Kabeln 2, 3 und 4 angebracht werden. Sie sind vorzugsweise so ausgebildet, daß sie durch federndes Einrasten in den Nuten 5 festgelegt werden können.

Der Induktor 6 besteht aus einer großen Anzahl von hintereinander angeordneten Blechpaketen 8, in denen die Nuten 5 und zwischen den Nuten liegende Zähne ausgebildet sind. In die Nuten 5 soll die Wicklung 1 eingebracht und darin festgelegt werden. Der aus den Blechpaketen 8 bestehende Induktor 6 ist an einem etwa T-förmigen, eine Deckplatte 9 aufweisenden Träger 10 befestigt, der beispielsweise aus Beton besteht und ein Profil aufweist, wie es aus Fig. 4 zu ersehen ist. Der Induktor 6 hängt mit nach unten offenen Nuten 5 an der Unterseite der Deckplatte 9, auf deren Oberseite der Fahrweg eines mit dem Linearmotor anzu­ treibenden Fahrzeugs liegt.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist im Prinzip aus den Fig. 3 bis 5 ersichtlich. Sie besteht im wesentlichen aus einem Fahrzeug 11, das auf der Oberseite der Deckplatte 9 des Trägers 10 bewegt werden kann, auf welcher später beispielsweise ein Magnetschwebefahrzeug fährt, das mit dem herzustellenden Linearmotor angetrieben werden soll. Das Fahrzeug 11 ist beispielsweise an beiden Enden mittels Führungs­ elementen 12 und 13 an den beiden Seitkanten der Deckplatte 9 geführt, so daß das Fahrzeug innerhalb enger Toleranzen dem Ver­ lauf des Trägers 10 folgt. Die Seitenkanten haben ein sehr genaues Maß, da sie später auch zur Führung des elektrisch ange­ triebenen Magnetschwebefahrzeugs benötigt werden.

Das Fahrzeug 11 wird auf Rädern weiterbewegt und hat einen eigenen Antrieb. Auf dem Fahrzeug 11 ist mindestens eine Spule 14 angebracht, auf welcher die Wicklung 1 des Linear­ motors aufgewickelt ist. Zur Verlegung wird die Wicklung 1 über ein Umlenksystem unter die Deckplatte 9 des Trägers 10 geführt, das aus verschiedenen Rollen besteht. Von diesen Rollen sind aus Fig. 3 die Rollen 15, 16, 17 und 18 zu erkennen. Von der in Verlegerichtung letzten Rolle 18 wird die Wicklung 1 über eine Auflage 19 zu einem Werkzeug 20 geführt, durch welches die Wicklung automatisch in die Nuten 5 des Induktors 6 ein­ gedrückt wird. Wenn, wie bereits weiter obenerwähnt, gleich­ zeitig Befestigungselemente mit an der Wicklung 1 angebracht sind, dann wird auf diese Weise die Wicklung 1 auch automatisch in den Nuten 5 festgelegt. Anderenfalls müßten nach dem Eindrücken Befestigungselemente durch eine zusätzliche Einlegevorrichtung oder von Hand angebracht werden.

Die Auflage 19 und das Werkzeug 20 sind an mindestens einem Aus­ leger 21 angebracht, der seinerseits am Fahrzeug 11 befestigt ist. Der Ausleger 21 ist in der Höhe verstellbar, so daß er durch Einklappen dem zur Verfügung stehenden Freiraum angepaßt werden kann. Diese Bewegbarkeit des Auslegers 21 ist insbesondere bei Weichen und Bahnhöfen erforderlich.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Ausleger 21 gleich­ zeitig als Montagebühne ausgebildet sein, auf welcher sich eine Person aufhalten kann, die das Einbringen der Wicklung 1 in die Nuten 5 des Induktors 6 beobachtet und gegebenenfalls auch die Verschlußelemente 7 für die Nuten in dieselben einbringt. Diese Person kann beispielsweise über eine Leiter vom Fahrzeug 11 auf die Montagebühne gelangen.

Sowohl die Spule 14 als auch die Rollen 15 bis 18 des Umlenk­ systems können antreibbar ausgeführt sein. Die Drehzahl dieser Teile wird dabei zweckmäßig in Abhängigkeit von der Geschwindig­ keit des Fahrzeugs 11 geregelt. Außerdem kann eine Vorrichtung zur Regelung der Zugspannung der Wicklung 1 vorgesehen werden, damit sichergestellt ist, daß dieselbe nicht durch zu hohe Zug­ kraft überdehnt wird, wodurch die Wicklungsstränge aus ihrer vorgegebenen parallelen Lage zueinander herausbewegt werden würden. Das automatische Eindrücken der Wicklung 1 in die Nuten 5 des Induktors 6 wäre dann möglicherweise nicht mehr möglich.

Auf dem Wege von der Spule 14 bis zur letzten Rolle 18 wird die Wicklung 1 zweimal verschränkt. Damit die Wicklung hierbei nicht bleibend durch Torsion verformt wird, sind mindestens drei Rollen 15, 16 und 17 bis zur Rolle 18 vorgesehen, welche ein langsames Verdrehen der Wicklung 1 sicherstellen. Zwischen den Rollen 16 und 18 soll die Wicklung 1 außerdem nach Möglich­ keit durchhängen, damit auch an dieser Stelle eine störende Torsion der Wicklung vermieden werden kann.

Das Werkzeug 20 selbst ist an dem Ausleger 21 federnd angeordnet, und zwar sowohl quer zur Richtung des Induktors 6 als auch in Richtung desselben, damit Ungenauigkeiten bei der Zuführung der Wicklung 1 ausgeglichen werden können. Das Werkzeug 20 ist über den Führungsarm 22 an der seitlichen Führungskante 23 der Deck­ platte 9 abgestützt und über den Halter 24 am Ausleger 21 be­ festigt. Es ist weiterhin mittels der Federn 25 und 26 in Rich­ tung der Doppelpfeile 27 und 28 bewegbar.

Das Werkzeug 20 weist zwei seitliche Rollen 29 und 30 auf, die auch als Bänder ausgeführt sein können. Weiterhin ist das Werk­ zeug mit nicht genauer dargestellten Zahnscheiben ausgerüstet, welche in die Zwischenräume zwischen den Wicklungssträngen der Wicklung 1 in den parallelen Bereichen eingreifen. Mit diesen Zahnscheiben wird die Wicklung 1 genau in die erforderliche Position zum Induktor 6 gebracht, so daß genau die mittleren, parallelen Bereiche der vorgefertigten Wicklung 1, welche zum Einbringen in die Nuten 5 bestimmt sind, auch tatsächlich unter diesen Nuten liegen, bevor sie von dem Werkzeug 20 in dieselben eingedrückt werden. Das Eindrücken der Wicklung 1 in die Nuten 5 wird dann mittels der Rollen 29 und 30 durchgeführt, welche auf beiden Seiten der Wicklung 1 im Bereich der Wickelköpfe gegen dieselbe drücken.

Durch Vorantreiben des Fahrzeugs 11 in Richtung des Pfeiles 31 wird die Wicklung 1 von der Spule 14 abgenommen und nach und nach in den Nuten 5 des Induktors 6 eingedrückt. Wenn die Spule 14 leer ist, kann, wie bereits weiter obenerwähnt, eine neue Spule auf das Fahrzeug 11 gehoben werden, deren Wicklung vor Weiterbewegung des Fahrzeugs mit der vorher abgenommenen Wicklung verbunden werden kann, so daß eine kontinuierliche Verlegung einer vorgefertigten Wicklung für einen Linearmotor über eine beliebig lange Strecke möglich ist. Die Durchverbin­ dung der einzelnen Wicklungsabschnitte kann allerdings auch später erfolgen.

Claims (11)

1. Verfahren zum Einbringen einer vorgefertigten dreiphasigen Wechselstrom-Wicklung in die Nuten eines langgestreckten Induktors eines Linearmotors, welcher mit nach unten offe­ nen Nuten an der Unterseite einer Deckplatte eines langge­ streckten, etwa T-förmigen Trägers befestigt ist, bei welchem die fertige, biegbare Wicklung auf eine Spule ge­ wickelt und zum Ort des Trägers transportiert, mit Hilfe einer unterhalb des Induktors angeordneten und parallel zu demselben bewegbaren Auflage nach und nach in die Nuten des Induktors eingedrückt und darin festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Spule (14) mit der Wicklung (1) auf einem auf dem Träger (10) bewegbaren Fahrzeug (11) angeordnet wird,
• - daß die Wicklung (1) von der Spule (14) abgezogen und mittels eines aus Rollen (15-18) bestehenden Umlenksystems zu der mit dem Fahrzeug (11) über einen Ausleger (21) verbundenen Auflage (19) geführt wird und
• - daß die Wicklung (1) von der Auflage (19) zu einem eben­ falls über den Ausleger (21) mit dem Fahrzeug (11) ver­ bundenen, federnd gelagerten Werkzeug (20) geführt wird, mit dem die Wicklung (1) automatisch in die Nuten (5) des Induktors (6) gedrückt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (15-18) des Umlenksystems angetrieben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (20) durch Anlage an der seitlichen Kante (23) des Trägers (10) justiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die die Wicklung (1) tragende Spule (14) ange­ trieben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zugspannung, mit der die Wicklung (1) ab­ gezogen wird, geregelt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Werk­ zeug (20) eine Führung für die Wicklung (1) angebracht ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (20) Zahnscheiben aufweist, welche zur Führung der Wicklung (1) in die Lücken zwischen den Wicklungssträngen (2, 3, 4) in deren parallelen Bereichen eingreifen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (20) zwei Rollen (29, 30) zur Anlage an den Wickelköpfen der Wicklungsstränge (2, 3, 4) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Werkzeug (20) sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung federnd gelagert ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rollen (15-18) des Umlenksystems zu­ mindest teilweise an schwenkbaren Auslegern des Fahrzeugs (11) angebracht sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Auflage (19) für die Wicklung (1) als Rutsche ausgebildet ist.