DE4006917A1

DE4006917A1 - Einrichtung und verfahren zum einbinden von ganzformspulen

Info

Publication number: DE4006917A1
Application number: DE4006917A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr Ing Sabinski; Juergen Dipl Ing Huebner
Original assignee: Dresden Elektromaschinenbau
Current assignee: Vem-Elektroantriebe 01259 Dresden De GmbH
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1990-03-06
Publication date: 1990-10-04
Anticipated expiration: 2010-03-07
Also published as: DE4006917C2; DD281063A1; IT9019848A0; IT9019848A1; FR2647586B1; IT1239426B; FR2647586A1; CH682274A5

Description

Titel der Erfindung

Einrichtung und Verfahren zum Einbinden von Ganzformspulen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Einbinden von Ganzformspulen für Zwei- und Mehrschichtwicklungen, insbesondere zum Aufbringen von Isolierband auf Wicklungen mit ausgebildeten Strängen, Kommutatorwicklungen und verteilte Wick lungen für ausgeprägte Pole bei mittleren und großen dynamo elektrischen Maschinen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Beim maschinellen Einbinden von Ganzformspulen für Wicklungen elektrischer Maschinen mit Isolierbändern erfolgt die Auf spannung der Ganzformspule horizontal, wobei der Einbindekopf der Einbindemaschine, die Ganzformspule oder beide manipuliert werden.

Bei einfachen Einbindemaschinen, wie z. B. bei der Einbinde maschine MI-102 der Firma Micafil, Zürich, (Firmenschrift), und der Umbandelmaschine KG 1-3 und KGU der Firma H. F. Stoll berg, Beerfelden/BRD, (Firmenschrift), wird die manuelle Mani pulation der Ganzformspule angewandt. Der Einbindekopf ist auf einer Arbeitsebene fest installiert.

Nachteilig hierbei ist der hohe manuelle Anteil am maschinellen Einbindeprozeß, die dadurch bedingten großen Toleranzen, der z. B. zu Verdickungen in der Isolation führt, die sich später beim Einbau der Wicklung nachteilig bemerkbar machen.

Zur Bewegung des Einbindekopfes während des Einbindevorganges sind verschiedene Lösungen bekannt.

In der DE 16 60 012, H01 B 13/08 "Umbandelmaschine" wird ein hängende Einbindekopf manuell geführt.

Ein hängend angebrachter Wickelkopf auf einer Schienenführung mit und ohne Steuerung der Abtastgrößen ist in der DE 20 03 829, H01 B 13/08 "Umbandelmaschine zum Bewickeln der Wicklungsteile von elektrischen Maschinen mit Isolierstoffbändern" beschrieben. In der DE 24 51 460, H02 K 15/10 "Vorrichtung zum Aufbringen von Isolierstoffbändern auf Wicklungen elektrischer Maschinen" erfolgt die Führung des mit Wagen und Ausleger angetriebenen Einbinde kopfes über Kopierkurven. Nachteilig ist für diese Lösungen die schlechte Zugänglichkeit der Spule für die notwendigen manuel len Hilfsoperationen des maschinellen Einbindeprozesses, die ein zweimaliges Positionieren und Arretieren der Spule für das Iso lieren der Spulenschenkel bedingen.

Die kombinierte Bewegung von Spule und Wickelkopf beim Isolieren von Ganzformspulen basiert auf der Zusammenfassung von den An triebsarten für die Spule und für den Einbindekopf. Die Steuerung erfolgt mit Computer. Als Beispiel hierfür gilt die programmier bare Spulen-Isoliermaschine MI 155 der Firma Micafil, Zürich, (Firmenschrift), und die in Manufacturring od Micapact II coils, ASEA Journal 54 (1981) Schweden, S. 42-46 beschriebene Lösung. Hierbei erfolgt das Einspannen der Zweischichtganzformspule an den Spulenaugen, wobei gesteuert ein- und ausfahrbare Spulen stützen im Bereich der Spulenschenkel eine zusätzliche Abstützung der Spule sichern. Es können unterschiedliche Isoliergeschwindig keiten für das Aufbringen der Bänder im Nutbereich, im Bereich der Wickelkopfschenkel und im Übergangsbereich zwischen beiden ge wählt werden. Die Isoliermaschine MI 155 verfügt über einen Mechanismus, der ein Umklappen der Spule nach der Isolierung des einen Schenkels in die Isolierlage für den anderen Schenkel be dingt. Die jeweiligen Positionierparameter für die zwei Spulen lagen werden vor dem Einbindeprozeß ausgemessen und berechnet.

Nachteilig ist hierbei ebenfalls die schlechte Zugänglichkeit der Spule für die notwendigen manuellen Tätigkeiten beim maschinellen Einbindeprozeß, sowie die manuell betätigte Lage änderung der Spulen.

Bekannt ist beim maschinellen Isolieren von Zweischichtganzform spulen, daß die maschinelle Isolierung in Lagen gestuft bis in den Wickelkopfschenkel erfolgt und danach im Bereich des Spulen auges sowie Teilbereichen der Wickelkopfschenkel die Isolierung manuell ausgeführt wird.

Allen Verfahren zum Einbinden von Ganzformspulen haftet der Nach teil an, daß nur ein Spulenschenkel in einer Einspannung einge bunden wird und pro Ganzformspule ein zweimaliges Einfahren und Ausfahren des Einbindekopfes notwendig ist.

Nachteilig ist durch den Übergang von maschineller zur manuellen Isolierung der heterogenere Isolierungsaufbau und der Aufwand für die manuelle Isolierung.

Aus der DE 22 60 661, H02 K 15/04 "Verfahren zur Herstellung von Spulen für elektrische Maschinen" ist ein geschlossenes Einbinden für nicht ausgeformte Spulen bekannt. Dieser Lösung haftet der Nachteil an, daß die Isolation durch das Nachpressen und Verdrehen der Spulenschenkel sehr leicht beschädigt wird. Die gegenwärtig sich im Einsatz befindlichen empfindlichen Isolierbänder, ent sprechend guter isolierender Eigenschaften, lassen ein Einbinden und anschließendes Fertigausformen nicht zu.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist die Reduzierung der manuellen Tätig keiten beim maschinellen Einbindeprozeß und die Verringerung der manuell isolierten Abschnitte der Ganzformspulen bei mindestens gleichbleibender oder verbesserter Qualität.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung und ein Verfahren zu schaffen, die eine umfassende Zugänglichkeit der Ganzformspule während des Einbindeprozesses von einem Bedienplatz aus gewährleistet und das Einbinden beider Spulenschenkel in einer Aufspannung ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird das dadurch gelöst, daß der Spulenträger für ein vertikales Einspannen der Nutteile übereinander bzw. ein Einspannen in spitzem Winkel zur Vertikalen ausgelegt ist. Dies bedeutet, daß die Spulenschenkel senkrecht bzw. fast senkrecht übereinander liegen. Das Einspannen der Ganzformspule erfolgt mit mindestens 3 Spanneinrichtungen, wobei sich mindestens zwei ständig im Eingriff befinden. Diese bzw. mehr als 3 Spanneinrichtungen sind so angeordnet, daß sie entsprechend der Bewegungsrichtung des Ein bindekopfes abwechselnd fortlaufend im Eingriff sind. Zur Verfolgung der Spulenkontur sind drei translatorische und zwei rotatorische Achsen angeordnet, wobei sie sich auf den Spulenträger und den Einbindekopf aufteilen. Für die Realisierung dieser kontinuier lichen Bewegung ist eine mehrachsfunktionale Maschinensteuerung notwendig.

Das Einbinden der Ganzformspule vom Schaltende über das freie Spulenauge, d. h. das der Schaltseite entgegengesetzte Spulen auge, bis zum anderen Schaltende erfolgt in einer Aufspannung. Damit entfällt das manuelle Umklappen der Ganzformspule, wie es bei den anderen Einbindemaschinen üblich ist. Die vertikale ein malige Aufspannung hat des weiteren den Vorteil, daß die beim Einbindeprozeß durchzuführenden manuellen Arbeiten von einem Be dienplatz aus für beide Spulenschenkel ausgeführt werden können. Die erfindungsgemäße vertikale Aufspannung in Verbindung mit den sich abwechselnd in Eingriff befindlichen mindestens drei Spann einrichtungen sichert bei einem gestreckten Spulenauge bzw. bei sehr kleinem Spulenauge ein geschlossenes Einbinden über das freie Spulenauge.

Ein gestrecktes Spulenauge bei Ganzformspulen liegt vor, wenn der Übergangswinkel Spulenkopf-Spulenauge gleich bzw. größer 90° ist. Die damit verbundene Streckung des Auges sichert eine senkrechte Stellung des Einbindekopfes während des Wickelvor ganges. Diese Stellung ist notwendig, um die Isolierbänder falten frei aufzubringen.

Bei sehr kleinen, nur halb ausgeformten Spulenaugen, wie sie vor allem bei Ganzformspulen mit kleinem Spulenquerschnitt Anwendung finden, wird das freie Spulenauge mit eingebunden, wobei die Isolation nicht in jedem Fall im Bereich des Spulenauges gleich mäßig anliegt, aber die geforderten Festigkeits- und Qualitäts werte aufweist.

Bei Ganzformspulen mit nicht gestrecktem Spulenauge, d. h. voll ausgeformten Spulenauge, erfolgt ein Einbinden bis unmittelbar vor das Spulenauge, das ohne Einbindebewegung überfahren wird, wobei der Einbindekopf nicht ausgefahren wird und unmittelbar am Ende des Spulenauges der Einbindevorgang fortgesetzt wird. Das Spulenauge muß dann von Hand fertig eingebunden werden. Der Vorteil liegt hier vor allem in der Zeiteinsparung durch das Nichtausfahren des Einbindekopfes.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an 3 Figuren näher erläutert werden.

Die Fig. 1 zeigt die Prinzipskizze einer Ausführungs form des erfindungsgemäßen Spulenträgers für die senkrechte Aufspannung der Spule mit dem Grundrahmen 1, der in z- und y-Richtung translatorisch angetrieben ist, auf dem in y-Richtung translatorisch verstellbare Tragarme 2 angeordnet sind, auf denen sich drei feste und drei in z-Richtung verstellbare Spannein richtungen 3 befinden. Dabei können auch drei davon nur als Hilfs stützen ausgebildet sein, die die Ganzformspule nicht einspannen, sondern nur stützen. Diese Spanneinrichtungen, die in x-Richtung translatorisch bewegbar sind, befinden sich abwechselnd fortlaufend in der Bewegungsrichtung eines Einbindekopfes bekannter Bauweise im Eingriff und sichern eine zuverlässige Fixierung der Ganz formspule während des gesamten Einbindeprozesses.

Die Fig. 2 zeigt einen geschlossenen maschinellen Einbinde prozeß einer Zweischicht-Ganzformspule und die zugehörigen not wendigen Systembewegungen von Spulenträger und Einbindekopf halter. Die Zweischicht-Ganzformspule 4 ist dargestellt in der erfindungsgemäßen vertikalen Aufspannung, welche eine gute Zu gänglichkeit für die beim Einbindeprozeß notwendigen manuellen Tätigkeiten sichert. In der Manipulationsebene des Spulenträgers führt sie die translatorischen Bewegugen l _z, l _y, l _x aus, wo bei l _z dem Abstand in z-Richtung zwischen Spulenschenkel und Spulenschenkel l _x dem Abstand in x-Richtung zwischen Spulenschenkeln und Spulenaugen und l _y der einzubindenden Länge der Zweischicht- Ganzformspule 4 entspricht.

Die rotatorischen Bewegungen A um die x-Achse und C um die z-Achse des Einbindekopfes bekannter Bauweise, sichern die Verfolgung der geraden Nutteile, der evolventenförmigen bzw. geraden Wickelkopf schenkel und des Spulenauges einschließlich der zugehörigen Über gangsradien der Zweischicht-Ganzformspule. Dabei schwenkt der Einbindekopf entsprechend dem Drehwinkel δ _A um die x-Achse und dem Drehwinkel δ _C um die z-Achse (siehe Draufsicht Fig. 2). Laut Fig. 3 ist dem Drehwinkel w _A der Spulenkopfwinkel α _K und dem Drehwinkel δ _C der Übergangswinkel a _KA zuordenbar.

Fig. 3 zeigt die Ausführung eines gestreckten Spulenauges, d. h. der Spulenkopfwinkel α _K und der Übergangswinkel Spulenkopf-Spulen auge α _KA sind größer gleich 90°. In Abhängigkeit vom Streckungs winkel des Auges α _S erfolgt die Steuerung der Bewegung des Einbinde kopfes. Die Stellung des Einbindekopfes 5 ist dabei immer senkrecht zur Höhe des Spulenquerschnittes h. Unter diesen Voraussetzungen ist mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ein erfindungsgemäßes ge schlossens Einbinden der Zweischicht-Ganzformspule von einem Schaltende über das gestreckte Spulenauge bis zum anderen Schalt ende realisierbar. Der Vorteil liegt im gleichmäßigen Aufbau der Isolation und der damit verbundenen Qualitätserhöhung sowie in der Reduzierung der manuellen Tätigkeiten und der damit verbundenen Qualitätserhöhung sowie in der Reduzierung der manuellen Tätigkeiten und der damit verbundenen Zeiteinsparung für den gesamten Einbindeprozeß. Durch das erfindungsgemäße Ver fahren erfolgt in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Ein richtung das Einbinden von Schaltende zu Schaltende über ein Spulenauge, so daß nur noch das Spulenauge, das auf der Seite der Schaltenden liegt, manuell eingebunden werden muß.

Darstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 Grundrahmen
2 Tragarm
3 Spanneinrichtung
4 Zweischicht-Ganzformspule
5 Stellung des Einbindekopfes
l _x translatorische Bewegung x-Achse
l _y translatorische Bewegung in y-Achse
l _z translatorische Bewegung in z-Achse
A rotatorische Bewegung des Einbindekopfes um x-Achse
C rotatorische Bewegung des Einbindekopfes um z-Achse
_A Drehwinkel x-Achse
_C Drehwinkel z-Achse
_K Spulenkopfwinkel
_KA Übergangswinkel
_S Streckungswinkel des Auges
h Höhe des Spulenquerschnittes
M Antrieb

Claims

1. Einrichtung zum Einbinden von Ganzformspulen für Zwei- und Mehrschichtwicklungen für mittlere und große dynamo elektrische Maschinen mit mindestens drei translatorischen und zwei rotatorischen Achsen für den Spulenträger und den Einbindekopf zur Verfolgung der Spulenkontur, die voneinander unabhängig und stufenlos steuerbar angeordnet sind und einer Aufspannung der ausgeformten Ganzformspule, dadurch gekenn zeichnet, daß die Nutteile der Ganzformspule vertikal über einander oder in einem spitzen Winkel zur Vertikalen aufge spannt sind und mindestens drei Spanneinrichtungen so ange ordnet sind, daß sie entsprechend der Bewegungsrichtung des Einbindekopfes abwechselnd fortlaufend im Eingriff sind.

2. Verfahren zum Einbinden von Ganzformspulen für Zwei- und Mehrschichtwicklungen für mittlere und große dynamoelektrische Maschinen in einer Aufspannung der ausgeformten Ganzformspule, dadurch gekennzeichnet, daß bei gestrecktem Spulenauge bzw. sehr kleinem Spulenauge ein geschlossenes Einbinden der Ganz formspule von einem Schaltende zum anderen einschließlich des freien Spulenauges erfolgt.

3. Verfahren zum Einbinden von Ganzformspulen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht gestrecktem Spulenauge beide Spulenschenkel bis zum freien Spulenauge eingebunden und das freie Spulenauge ohne Einbindebewegung überfahren wird, ohne den Einbindekopf auszufahren.