DE4001459C2 - Spulvorrichtung, die ein automatisches Wechseln des aufzuwickelnden Drahtes erlaubt sowie entsprechendes Drahtwechselverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spulvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 3.

Zur Herstellung einer elektrischen Spule wird ein Draht, vorzugsweise ein Kupferlackdraht, von einer Vorratsspule auf einen Rahmen oder einen Kern aufgewickelt. Das Aufwickeln erfolgt mit einer Wickelvorrichtung, die den Rahmen trägt und mit einem entsprechenden Werkzeug ausgerüstet ist. Die Spannung des aufzuwickelnden Drahtes wird mit einer Haspel reguliert.

Die Serienproduktion von Spulen wird herkömmlicherweise auf Maschinen mit mehreren Wickelvorrichtungen durchgeführt, und zwar im allgemeinen mit 6, 8, 12, 18 oder sogar noch mehr Wickelvorrichtungen, die parallel arbeiten, was das Vorhandensein von Vorratsspulen und Haspeln, die ebenso parallel arbeiten, in der Anzahl der Wickelvorrichtungen erforderlich macht. Die Vorratsspulen und Haspeln werden im allgemeinen von einem gemeinsamen Unterbau getragen, der Haspeltisch genannt wird.

In diesem Bereich der industriellen Tätigkeit bedingen die Vorgaben der Produktion und der jeweiligen Rentabilität z. B. infolge kurzer Serien, einer Sofortproduktion, einer flexiblen Werkstatt usw., sehr häufige Wechsel der Spulentypen, die hergestellt werden sollen.

Diese für einen Wechsel notwendigen Tätigkeiten sind sehr zeitraubend, insbesondere was den Wechsel des aufzuwickelnden Drahtes im Bereich des Haspeltisches betrifft, wohingegen ein schneller Wechsel der Werkzeuge an den Wickelvorrichtungen relativ gut beherrscht wird. Das Einrichten einer Spulvorrichtung mit 12 Wickelvorrichtungen kann insgesamt mehr als eine halbe Stunde in Anspruch nehmen, wobei während dieser Zeit die Produktion stillsteht. Darüberhinaus ist diese Arbeit als Handarbeit besonders unangenehm und unproduktiv.

Eine Spulvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art, ist aus JP 62-5625A in Patent Abstracts of Japan, Sect. E, Vol. 11 (1987), Nr. 17 (E-512) bekannt. Die bekannte Spulvorrichtung umfaßt einen Träger, der mit Drahtführungen für Drähte unterschiedlicher Ausbildung versehen ist. Die Drahtführungen werden dem gemeinsamen Träger mit einem Halter, der an einem verfahrbaren XY- Tisch befestigt ist, wahlweise entnommen und in den Arbeitsbereich der Wickelvorrichtung gebracht.

Ferner ist eine Mehrfach-Wickelmaschine mit zwei im Bereich der Wickelspindeln angeordneten Trägerstangen bekannt, die verschwenkbar und in Richtung ihrer Längsachse bewegbar sind (DE 31 45 179 C2). Die eine Trägerstange dient zur Aufnahme von mehreren den einzelnen Wickelspindeln zugeordneten Drahtführungen, während an der anderen Trägerstange Zusatzwerkzeuge befestigt sind.

Ein Nachteil des oben genannten Standes der Technik liegt darin, daß die Zuführung und Lagerung der aufzuwickelnden Drähte auf der eigentlichen Wickelmaschine erfolgt, was sich als schwierig erweist und mit einer erhöhten Unfallgefahr verbunden sein kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spulvorrichtung zu schaffen, die einen automatischen Wechsel des aufzuwickelnden Drahtes ohne größere Schwierigkeiten in kurzer Zeit erlaubt. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein entsprechendes Drahtwechselverfahren anzugeben.

Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und 3.

Bei der erfindungsgemäßen Spulvorrichtung sind prinzipiell zwei unabhängige, verfahrbare Haspeltische vorgesehen, die jeweils eine Spule und eine Haspel tragen. Während der eine Haspeltisch mit der Wickelstation zusammenarbeitet, kann der andere Haspeltisch mit einem Draht gleicher oder unterschiedlicher Ausbildung ausgestattet werden, und zwar im Abstand von dem sich im Betrieb befindlichen Haspeltisch sowie von der Wickelstation.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Beispieles einer gesamten Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2A und 2B ein bekanntes Verfahren zur Herstellung einer Spule und

Fig. 3A bis 3L schematisch die sich aneinanderreihenden Phasen des Verfahrens zum automatischen Drahtwechsel gemäß der Erfindung.

Bei der folgenden Beschreibung wird mit einer Ausnahme nur Bezug genommen auf eine einzige Spulenwicklung, die isoliert betrachtet wird, da dieselben Merkmale und Verfahrensschritte entsprechend und parallel für die Produktion mehrerer Spulen auftreten gemäß der Kapazität der Mehrfachspulvorrichtung.

Die Fig. 1 zeigt schematisch eine herkömmliche, feststehende Wickelstation 4, die an sich nicht Bestandteil des Erfindungskerns ist. Sie trägt in bekannter Weise u. a. Wickelvorrichtungen 41, einen XYZ-Tisch 42, also einen in drei Richtungen mit Hilfe von Motoren 43 angesteuert verfahrbaren Tisch. Gemäß dem Stand der Technik, der durch die Fig. 2A und 2B für eine einzige Spule wiedergegeben ist, die - dies sei angenommen - auf der ihr zugeordneten Wickelvorrichtung (nicht dargestellt) angeordnet ist, führt man zunächst die Befestigung des Drahtes 1 durch, der von einem Haspeltisch her aus einem Drahtführungsröhrchen 13 austritt, das wiederum durch die Spulvorrichtung getragen ist, und zwar an einem ebenfalls von der Spulvorrichtung getragenen Befestigungsklotz 44. Anschließend wird der Draht 1 an dem ersten Endkontakt 45 der Spule 47 befestigt. Die Spulvorrichtung tritt dann in Funktion, genauer gesagt, nach der Trennung von dem Befestigungsklotz 44, bis am Ende dieser Phase der Draht 1 an dem zweiten Endkontakt 46 der Spule 47 festgemacht ist, womit die Bearbeitung abgeschlossen ist. Nach der Durchtrennung des Drahtes 1 kann man von neuem damit beginnen, ihn an dem Klotz 44 festzumachen, der inzwischen von Drahtresten befreit worden ist, um den Arbeitszyklus für eine weitere Spule 47 aufzunehmen. Diese Verfahrensschritte, die das Resultat des Arbeitsablaufes der Wickelvorrichtung und des XYZ-Tisches 42 sind, sind für den Fachmann bekannt und bedürfen keiner weiteren Erläuterung.

Gemäß der Erfindung wird jedem Draht 1 eine bestimmte Haspel 3, 3′ zugeordnet, wobei die Haspeltische 5, 5′, die die Haspeln tragen, in Richtung einer Schiene 81 geradlinig verfahrbar sind (verdeutlicht durch den doppelten Pfeil 8), und zwar vorzugsweise mit Hilfe einer motorisierten Schiene (nicht dargestellt), so daß jeder Tisch in den Arbeitsbereich der Wickelstation 4 und aus ihm heraus geführt werden kann, um für den anderen Tisch Platz zu machen.

Jeder Haspeltisch 5, wie er in der Fig. 1 dargestellt ist, trägt bezüglich jeder Wickelvorrichtung 41 der Wickelstation 4 eine Vorratsspule 2 und eine Haspel 3 für die Regulierung der Spannung des daraus herauslaufenden Drahtes, was dem Fachmann bekannt ist. Jeder Haspeltisch 5 ist außerdem mit einer Drahtführungsstange 6 und einer Befestigungsstange 7 versehen. Es sei darauf hingewiesen, daß die Drahtführungsstange gemäß dem Stand der Technik Teil der Wickelstation 4 ist, während sie gemäß der Erfindung dem Haspeltisch 5 zugeordnet ist.

Die Drahtführungsstange 6 trägt Drahtführungsröhrchen 13 entsprechend jeder Wickelvorrichtung 41 bzw. Vorratsspule 2 und Haspel 3. Da diese Drahtführungen gemäß dem Stand der Technik in bezug auf die Fig. 2A und 2B in der Realität höher vorzustellen sind, können sie zur Führung des Drahtes 1 während der Vorgänge des Verankerns, des Anbringens und des Spulens in der Wickelstation 4 dienen.

Die Befestigungsstange 7 trägt Krampen oder Befestigungsnadeln 12, die dazu dienen, das Ende des Drahtes 1 unterhalb der Drahtführungen 13 zu halten, wenn der Haspeltisch 5 sich in der Ruheposition befindet.

Die Drahtführungsstange 6 und die Befestigungsstange 7 des Haspeltisches 5 können, wie durch den Doppelpfeil 10 angedeutet, mit Hilfe einer Motorwelle 11 in vertikaler Richtung und unter Zuhilfenahme eines Übertragungskabels 111 an der Befestigungsstange 7 verfahren werden.

Beim Betrieb der Spulvorrichtung befindet sich der Haspeltisch 5 entlang der Schiene 81 auf der Höhe der Arbeitsstation, die durch die Wickelstation 4 repräsentiert wird. Eine automatische Vorrichtung, die durch die Wickelstation 4 gestützt wird, gestattet die Verbindung der Drahtführungsstange 6 mit dem XYZ-Tisch 42 der Wickelstation 4 für die Arbeitsschritte des Wickelns und das Trennen dieser Stange 6 von dem XYZ-Tisch, um sie dem Haspeltisch 5 zuzuordnen, wenn die Wickelstation 4 sich in der Ruheposition befindet.

Die Funktion der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist schematisch durch die Folge der Fig. 3A bis 3L verdeutlicht, die auf der Höhe der Wickelstation 4 in einer Ebene, die vertikal zur Schiene 81 verläuft, Seitenansichten sind. Die Wickelstation 4 mit ihrem XYZ-Tisch 42 ist skizziert, darüberhinaus seine Stützteile und motorgetriebenen Teile 43, eine Achse der Wickelvorrichtung 41 und ein Befestigungsklotz 44 der Wickelstation 4.

In der Fig. 3A ist der Betrieb der Wickelstation 4 am Ende der Produktion einer Reihe von Spulen (nicht dargestellt) angehalten. Die Befestigungsstange 7 des Haspeltisches 5 (nicht dargestellt) ist in ihre obere, losgelöste Position zurückgefahren (aufsteigender Pfeil 10 der Fig. 1). Die Drahtführungsstange 6 trägt die Drahtführung 13 und ist mit dem XYZ-Tisch 42 verbunden. Der Draht 1 ist an dem Befestigungsklotz 44 der Wickelstation 4 befestigt. Es ist vorgesehen, einen Wechsel des Drahtes 1 vorzunehmen, um die Produktion einer neuen Spulenserie zu beginnen.

In der Fig. 3B ist die Befestigungsstange 7 in ihre untere Position (abwärts weisender Pfeil 10) überführt, also in ihre Arbeitsposition.

In der Fig. 3C ist der XYZ-Tisch 42 und die mit dem XYZ-Tisch verbundene Drahtführungsstange 6 infolge einer quer verlaufenden und vertikel ansteigenden Verschiebung in die Drahtbefestigungsposition überführt, und der Draht 1 ist an der Krampe oder Befestigungsnadel 12 der Befestigungsstange 7 angebracht.

Wenn der Arbeitsschritt der Befestigung beendet ist, wird der Draht 1 mit Hilfe einer üblichen Drahtschere der Wickelstation 4 durchtrennt, wie in der Fig. 3D gezeigt ist. Der Befestigungsklotz 44 trägt weiterhin das abgetrennte Stück des Drahtes 1.

Infolge der Verschiebung des XYZ-Tisches 42 wird die Drahtführungsstange 6 nun auf den Haspeltisch 5 gelegt, d. h. in die Position, die auf der linken Seite der Fig. 3E wiedergegeben ist. Der XYZ-Tisch 42, der von der Drahtführungsstange 6 befreit ist, wird anschließend nach rückwärts bewegt, um in eine Position zu gelangen, die auf der rechten Seite der Fig. 3E wiedergegeben ist.

Wie in Fig. 3F verdeutlicht, werden nun die Drahtführungsstange 6 und die Befestigungsstange 7, die inzwischen von dem Haspeltisch 5 getragen werden, in die obere Position (nach oben weisender Pfeil 10) überführt, wodurch der Raum in Höhe der Wickelstation vollkommen frei ist. Es gibt keinen einzigen Einfluß mehr zwischen der Wickelstation 4 und dem Haspeltisch 5.

Der Haspeltisch 5 wird nun durch einen Bewegung auf der Schiene 81 aus dem Bereich der Wickelstation 4 herausgebracht, und man befindet sich in einer Situation, die der der Fig. 1 (rechte Seite) entspricht. Der Befestigungsklotz 44 ist von dem Rest des Drahtes 1 befreit und, wie in der Fig. 3G dargestellt ist, ist die Wickelstation 4 bereit, einen eine andere Ausbildung aufweisenden Draht 1′ für die Produktion einer neuen Serie von Spulen zu empfangen.

Ein anderer Haspeltisch 5′, der den neuen Drahttyp 1′ trägt und in der linken Hälfte der Fig. 1 dargestellt ist und im übrigen vollkommen mit dem ersten Tisch 5 identisch ist, ist nun bereit, entlang der Schiene 81 verfahren zu werden, um in eine Postion des Zusammenwirkens mit der Station 4 zu kommen. Die Bezugszeichen an diesem zweiten Haspeltisch 5′ sind dieselben wie bei dem ersten Haspeltisch 5, jedoch mit Hilfe eines Striches induziert.

Die Vorrichtung befindet sich in einer Situation, die durch die Fig. 3H wiedergegeben ist, sobald der Haspeltisch 5′ in die Wickelstation überführt worden ist.

In der nachfolgenden Phase gemäß Fig. 3I wird die Einheit aus der Drahtführungsstange 6′ und der Befestigungsstange 7′ in eine abgesenkte Position überführt gemäß dem nach unten weisenden Pfeil 10′. Der XYZ- Tisch 42 wird dabei so angesteuert, daß er die Drahtführungsstange 6′ erfaßt und sich mit ihr verbindet. Damit befindet man sich in einer Situation, die in der Fig. 3J wiedergegeben ist.

Der XYZ-Tisch 42, der die Drahtführungsstange 6′ trägt, wird nun verfahren, um den Draht 1′ an dem Befestigungsklotz 44 der Wickelstation 4 zu besfestigen, wie in der Fig. 3K wiedergegeben ist. Sobald diese Befestigung verwirklicht ist, wird der Draht 1′ an seinem äußersten Ende in an sich bekannter Weise durch einen Auswerfer von der Befestigungsstange 7′ abgenommen, was in der Fig. 3L wiedergegeben ist. Die Befestigungsstange 7′, die in dieser Weise von dem Draht befreit worden ist, kann nun wiederum zurückgeführt werden (nach oben weisender Pfeil 10′) , und man befindet sich in einer Situation, in der die Arbeit der Wickelstation mit dem neuen Draht 1′ beginnen kann, d. h. also in einer Situation gemäß Fig. 3A, die vollkommen derjenigen entspricht, die am Ende der Produktion vorhanden ist, wenn nämlich der Wickelvorgang beendet ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung unabhängig von den Werkzeugwechselproblemen an den Wickelvorrichtungen 41 der Wickelstation ist. Es handelt sich nur um einen Drahtwechsel, die benutzten Werkzeuge können im Bedarfsfall dieselben sein, und zwar trotz eines Drahtwechsels.

Bei einer Wickelstation mit 12 Wickelvorrichtungen bedingt ein Drahtwechsel herkömmlicher Art eine Pause der Wickelstation, die im allgemeinen länger ist als eine halbe Stunde. Der automatische Wechsel gemäß der Erfindung gestattet eine Reduzierung der Unterbrechung auf ungefähr 3 Minuten. Es wird dadurch kaum noch Produktionszeit verloren, wenn ein Drahtwechsel vorgenommen wird.

Claims (5)

1. Spulvorrichtung mit:

• - einer Wickelstation (4) mit mindestens einer sich drehenden Wickelvorrichtung (41) und einem gesteuerten, in drei Richtungen verfahrbaren XYZ-Tisch (42), und
• - Drahtversorgungsmitteln, die jeweils mit Hilfe je einer Vorratsspule (2, 2′) und einer Haspel (3, 3′) die Zufuhr von Drähten (1, 1′) unterschiedlicher Ausbildung zu der Wickelvorrichtung (41) sicherstellen,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Drahtversorgungsmittel mindestens zwei entlang einer Schiene (81) bewegliche, mit jeweils einer Haspel (3, 3′) für einen Draht (1, 1′) versehene, auswechselbare Haspeltische (5, 5′) aufweisen,
daß jeder Haspeltisch (5, 5′) eine Drahtführungsstange (6, 6′) mit Drahtführungsröhrchen (13) und eine Befestigungsstange (7, 7′) mit Befestigungsnadel (12, 12′) für den Draht (1, 1′) trägt, die vertikal gesteuert verfahrbar (10) sind,
daß jede Wickelvorrichtung (41) abwechselnd von unterschiedlichen Drahtversorgungsmitteln bedienbar ist,
daß in einer Arbeitsposition der Drahtführungsstange (6, 6′) diese mit dem XYZ-Tisch verbindbar und verstellbar ist, um den Draht (1, 1′) zu befestigen, zu spulen und durchzutrennen, wobei die Befestigungsstange (7, 7′) individuell gesteuert verfahrbar bleibt, und nach dem Spulen von dem XYZ-Tisch (42) trennbar ist, so daß im Bedarfsfall der benützte Haspeltisch (5, 5′) von der Wickelstation (4) lösbar und durch wechselseitiges Verfahren der Haspeltische (5, 5′) durch einen anderen Haspeltisch (5, 5′) ersetzbar ist, der mit einem eine andere Ausbildung aufweisenden Draht (1′, 1) ausgestattet ist.

2. Spulvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungen (8, 8′) der Haspeltische (5, 5′) durch den Betrieb eines gesteuerten Motors erfolgen.

3. Spulvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalbewegungen (10) der Drahtführungsstange (6, 6′) und der Befestigungsstange (7, 7′) in Bezug auf den Haspeltisch (5) durch einen gesteuerten Motor (11, 111) erfolgen.

4. Verfahren zum automatischen Drahtwechsel mit einer Spulvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren nach dem Anhalten des Wickelvorganges und nach dem Befestigen des Drahtendes an einem Befestigungsklotz (44) der Wickelstation (4) folgende Schritte umfaßt:

• - Verfahren der Befestigungsstange (7, 7′) in eine untere Position,
• - Verfahren des XYZ-Tisches (42) zum Befestigen des Drahtes (1, 1′) an den Befestigungsnadeln (12, 12′) der Befestigungsstange (7, 7′)
• - Durchtrennen des Drahtes (1, 1′) mit Hilfe einer Drahtschere der Wickelstation (4),
• - Verfahren des XYZ-Tisches (42) zum Ablegen der Drahtführungsstange (6, 6′) auf den Haspeltisch,
• - Verfahren des XYZ-Tisches (42), der von der Drahtführungsstange (6, 6′) befreit ist,
• - Verfahren der Drahtführungsstange (6, 6′) und der Befestigungsstange (7, 7′) in die obere Position auf dem Haspeltisch (5, 5′),
• - Ersetzen des Haspeltisches (5, 5′) durch einen anderen Haspeltisch (5, 5′), der mit einem eine andere Ausbildung aufweisenden Draht (1, 1′) ausgestattet ist, durch wechselseitiges Verfahren der Haspeltische,
• - Verfahren der Drahtführungsstange (6′, 6) und der Befestigungsstange (7′, 7) in die untere Position,
• - Verfahren des XYZ-Tisches (42) zum Verbinden der Drahtführungsstange (6, 6′) mit dem XYZ-Tisch (42),
• - Verfahren des XYZ-Tisches (42), der die Drahtführungsstange (6, 6′) trägt, um den anderen Draht (1′, 1) an dem Befestigungsklotz (44) der Wickelstation zu befestigen (4),
• - Lösen des Drahtes (1′, 1) von der Befestigungsstange (7′, 7),
• - und Zurückführen der Befestigungsstange (7′, 7) in ihre obere, losgelöste Position.