DE4029981A1 - Verfahren zum maschinellen bewickeln eines ankers und ankerwickelmaschine hierfuer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum maschinellen Bewickeln eines mit am Umfang offenen und in Axialrichtung verlaufenden Nuten versehenen Ankers, welcher mittels einer Aufnahme um seine Achse drehbar gehalten und zentriert ist, bei dem der Draht an der Drahteinlaufseite mittels einer Drahthalteeinrichtung fixiert wird, eine Drahtwicklung mit einer vorbestimmten Windungszahl mittels eines Niederhalters zur Drahtformung und zum Spannen desselben erstellt wird, und der Drahtanfang und das Drahtende nach dem Einlegen der Wick­ lungen in die Nuten in Schlitze eines radial vorstehenden Lötkranzes eines Kommutators eingelegt, dort verstemmt und dann abgetrennt werden. Ferner bezieht sich die Erfindung auch auf eine Ankerwickelmaschine zum Bewickeln eines solchen Ankers.

Zum direkten maschinellen Bewickeln von Ankern der vorstehend genannten Art, insbesondere von Gleichstromankern, gibt es im wesentlichen zwei unterschiedliche Verfahrensweisen. Der feststehende Anker läßt sich mit Hilfe eines umlaufenden Flyers bewickeln, der den Wicklungsdraht über eine Schablone in die Ankernuten führt. Alternativ läßt sich der Anker unter Ausführung einer Drehbewegung um seine Achse mit Hilfe eines mitlaufenden Wickelwerkzeuges über eine Schablone bewickeln, wobei der Wicklungsdraht um die Schablone mit der gewünschten Windungszahl der Drahtwicklung gewickelt und dann in die entsprechenden Nuten des Ankers eingeführt und der jeweilige Drahtanfang und das jeweilige Drahtende in dem Lötkranz des Kommutators festgelegt werden. Ferner gibt es noch die Möglichkeit, fertig vorgewickelte Wicklungen bzw. Spulen einzusetzen, die manuell oder maschinell in die Ankernuten eingebracht werden. In DE-PS 34 12 195 ist ein Beispiel einer Maschine zum Bewickeln von zwei- und mehrpoligen Gleich­ stromankern angegeben, bei der ein Hilfswickelwerkzeug vorge­ sehen ist, das zwischen der Aufnahmeeinrichtung, wie Einspannspitzen, für den zu bewickelnden Anker intermit­ tierend drehantreibbar gelagert ist. Der Drahtanfang und das Drahtende werden mit Hilfe einer vorschieb- und zurückzieh­ baren Eindrückleiste in zugeordnete Radialschlitze in einem radial vorspringenden Bund eines Kommutators eingebracht und festgelegt. Auch bei dieser Ankerwickelmaschine wird ein mit­ laufendes Wickelhilfswerkzeug benötigt.

Bei diesen üblichen Wickelverfahren und Wickelmaschinen ergibt sich ein komplizierter Aufbau der Maschine sowie ein zeitraubender und komplizierter Verfahrensablauf, da in allen Fällen Hilfswerkzeuge, wie Flyer, Schablonen oder dergleichen benötigt werden und zusätzliche Schritte zum Einlegen und Eindrücken der mit Hilfe der Hilfswerkzeuge erstellten Wick­ lungen in die Ankernuten erforderlich sind.

Die Erfindung zielt darauf ab, ein Verfahren zum maschinellen Bewickeln eines mit Nuten versehenen Ankers und eine Anker­ wickelmaschine hierfür bereitzustellen, bei welchen unter Überwindung der zuvor geschilderten Schwierigkeiten eine unmittelbare Bewicklung des Ankers ohne Hilfsmittel, wie Wickelschablonen oder Flyer, erreicht wird, um eine wirt­ schaftlichere Bewicklung von Ankern auf maschinelle Weise zu erzielen.

Nach der Erfindung zeichnet sich hierzu ein Verfahren zum maschinellen Bewickeln eines mit am Umfang offenen und in Axialrichtung verlaufenden Nuten versehenen Ankers, welcher mittels einer Aufnahme um seine Achse drehbar gehalten und zentriert ist, bei dem der Draht an der Drahteinlaufseite mittels einer Drahthalteeinrichtung fixiert wird, eine Draht­ wicklung mit einer vorbestimmten Wicklungszahl mittels eines Niederhalters zur Drahtformung und zum Spannen desselben erstellt wird, und der Drahtanfang und das Drahtende nach dem Einlegen der Wicklungen in die Nuten in Schlitze eines radial vorstehenden Lötkranzes eines Kommutators eingelegt, dort verstemmt und dann abgetrennt werden, dadurch aus, daß zum direkten Bewickeln des Ankers eine robotergesteuerte Draht­ düse gemäß folgenden Schritten bewegt wird:

• 1) Einstellung der Ausgangsposition der Drahtdüse zum Bereithalten des Drahtes,
• 2) Einfädeln des Drahtanfangs in die Drahthalte­ einrichtung,
• 3) Durchziehen des Drahtanfangs durch einen zugeordneten Schlitz im Lötkranz,
• 4) Drehpositionseinstellung des Ankers mittels getakteter Weiterschaltung der Aufnahme,
• 5) Einfädeln des Drahtes in eine zugeordnete Nut des Ankers und Durchziehen durch dieselbe,
• 6) Niederhalten des Drahtes mittels je eines Nieder­ halters an der Nuteintritts- und -austrittsseite sowie an einer Zwischenstelle der Nut zum Eindrücken des Drahtes in die Nut im gespannten Zustand mit vorbe­ stimmtem Wickelradius und unter Beibehaltung der Drahtform,
• 7) Drehen des Ankers zur nächsten, zu bewickelnden Nut mittels getaktetem Weiterschalten der Aufnahme, oder Ausführen einer entsprechenden Verfahrbewegung der Drahtdüse,
• 8) Wiederholen der Schritte (5) bis (7) bis zum Erreichen der vorgegebenen Windungszahl,
• 9) Durchziehen des Drahtes durch den entsprechenden Schlitz im Lötkranz,
• 10) Zurückführen der Drahtdüse in ihre Ausgangsposition,
• 11) Verstemmen der Drähte am Lötkranz und Abtrennen des Drahts am Drahtanfang und -ende, und
• 12) Wiederholen der Schritte (1) bis (11) zur Erstellung jeweils weiterer Drahtwicklungen am Anker.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der Draht mit Hilfe der robotergesteuerten Drahtdüse unmittelbar in den entsprechen­ den Nuten des Ankers mit der jeweils gewünschten Windungszahl zur Bildung der erforderlichen Drahtwicklungen eingelegt, und im Zusammenwirken mit der getaktet weiterschaltbaren Aufnahme können dann die jeweils gewünschten Wickelmuster am Anker erstellt werden. Anstelle der Weiterschaltung und Verdrehung des Ankers kann alternativ hierzu die Drahtdüse entsprechend programmgesteuert verfahren werden, wobei der Anker dann feststehend aufgenommen ist. Die jeweiligen Verfahrbewegungen der Drahtdüse werden mit Hilfe der Robotersteuerung ausge­ führt, welche sich derart auslegen läßt, daß man durch Eingabe der jeweils gewünschten maßgeblichen Daten vollauto­ matisch die gewünschte Ankerbewicklung erstellen kann. Entsprechend der Programmgestaltung für die Robotersteuerung wird hierdurch ein flexibler Einsatz einer Ankerwickel­ maschine für eine Vielzahl von zu bewickelnden Ankern in nahezu universeller Weise möglich. Beim erfindungsgemäßen Verfahren entfallen sämtliche bisher im Zusammenhang mit Hilfswerkzeugen benötigten Verfahrensschritte, so daß sich der Wickelablauf für die Ankerbewicklung wesentlich verein­ facht und eine schnellere Bewicklung von Ankern auf wirt­ schaftlichere Weise erreicht wird.

Vorzugsweise wird bei der Verfahrensführung nach der Erfin­ dung so vorgegangen, daß nach der Erstellung der jeweiligen Ankerwicklung oder nach der Erstellung aller Ankerwicklungen in die jeweiligen Nuten des Ankers ein Deckstreifen einge­ schoben wird. Dieser Deckstreifen kann aus Kunststoff oder einem anderen geeigneten, isolierenden Material bestehen. Bei dieser Verfahrensführung können somit auch die bisher meist von Hand ausgeführten Schritte vollständig automatisiert werden, da der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene bewickelte Anker nunmehr direkt ohne Weiterbearbeitungen an die jeweiligen Motorenhersteller geliefert werden kann.

Da ferner die Schlitze am Lötkranz hinsichtlich der Ausbil­ dung und der Anordnung bzw. der Teilung und ihren Winkelab­ ständen Toleranzen unterworfen sind, und Winkelversetzungen zwischen den Schlitzen des Lötkranzes und des Kommutators sowie insbesondere der Kollektorteilung derselben und der Nutenteilung des Ankers vorhanden sind, zeichnet sich eine bevorzugte Verfahrensweise dadurch aus, daß eine Abtastein­ richtung vorgesehen wird, welche vorzugsweise auf lichtopti­ schem Wege die Teilung der Schlitze am Lötkranz und/oder die Nutenteilung des Ankers liest und abtastet. Zweckmäßigerweise wird dieser Verfahrensschritt vor den Verfahrensschritten (1 ff.) ausgeführt, nachdem ein zu bewickelnder Anker in der Ankerwickelmaschine eingespannt ist. Unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Wickelmusters für den jeweils zu bewickelnden Anker werden mit Hilfe der Robotersteuerung dann die entsprechenden Stell- und Positionsdaten für die Draht­ düse und die Drehstellung des Ankers ermittelt, die dann für den auszuführenden Bewicklungsverfahrensablauf vorgegeben werden. Bei der Steuerung handelt es sich insbesondere um eine adaptive Steuerung, so daß die mit Hilfe der Abtastein­ richtung gelesenen Daten als Ausgangsdaten in lernender Weise für den Steuerungsablauf vorgegeben werden können. Hierdurch lassen sich insbesondere Betriebsablaufstörungen aufgrund von Toleranzabweichungen bei der Fertigung des zu bewickelnden Ankers und dessen Teile wirksam vermeiden. Zugleich ermög­ licht ein derartiger Abtastschritt auch eine Gütekontrolle des zu bewickelnden Ankers, der meist von einem Zulieferer geliefert wird, so daß man aufgrund der mit Hilfe der Abtastung gewonnenen Daten unter Vorgabe von gewissen Krite­ rien entscheiden kann, ob der zu bewickelnde Anker mit dem gewünschten Wickelmuster überhaupt bewickelt werden kann oder nicht. Hierdurch läßt sich die Ausschußrate bereits vor dem Beginn des Wickelvorganges dank dieses Abtastschrittes redu­ zieren, so daß man keine hohen Ausschußraten mehr nach der Bewicklung der jeweiligen Anker und der Endkontrolle enthält. Hierdurch wird eine wirtschaftlichere Herstellung von bewickelten Anker ermöglicht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens können der Drahtanfang und das Drahtende mit Hilfe von entsprechen­ den Einrichtungen, wie Messereinrichtungen, Bürsteneinrich­ tungen, Strahleinrichtungen oder dergleichen oder auch Kombi­ nationen hiervon abisoliert werden. Die Abisolierung wird hierbei über eine solche Länge des Drahtanfangs und des Drahtendes hinweg vorgenommen, die in etwa der Breite des Lötkranzes des Kommutators entspricht. Beim Verstemmen und Verlöten erhält man am Lötkranz eine elektrisch leitende Ver­ bindung von erstellter oder erstellten Ankerwicklungen und dem Kommutator des bewickelten Ankers. Diese Schritte des Verfahrens nach der Erfindung zum Abisolieren können von einer gesonderten Steuereinrichtung in gesteuerter Weise ausgeführt werden, oder die Robotersteuerung kann zugleich diese Steuerungsaufgabe übernehmen.

Eine Ankerwickelmaschine zum Bewickeln eines mit am Umfang offenen und in axialer Richtung verlaufenden Nuten versehenen Ankers mit einer Aufnahme zum drehbaren Halten und Zentrieren des Ankers zusammen mit einem radial vorstehenden Lötkranz mit Schlitzen eines Kommutators an der Drahteinlaufseite, mit einer Drahthalteeinrichtung zum einlaufseitigen Fixieren des Wickeldrahtes, mit wenigstens einer Niederhalteeinrichtung zur Drahtformung und zum Spannen des Drahtes einer Drahtwick­ lung mit einer vorbestimmten Windungszahl, und mit einer Einrichtung zum Einbringen, Verstemmen und Abtrennen des Drahtanfangs und -endes im zugeordneten Schlitz des Lötkran­ zes zeichnet sich durch folgendes aus:
eine robotergesteuert verfahrbare Drahtdüse, welche den Draht durch die Drahthalteeinrichtung, den Schlitz im Lötkranz, die Nuten und schließlich nach Erreichen der vorbestimmten Windungszahl durch den Schlitz des Lötkranzes und die Ein­ richtung zum Einlegen, Verstemmen und Abtrennen des Draht­ anfangs und -endes zur direkten Erstellung der Drahtwicklung in den Nuten des Ankers führt,
eine getaktete Weiterschalteinrichtung für die Aufnahme zum Verdrehen des Ankers in die jeweils für das Wickelmuster geforderte Drehstellung, oder zum Verfahren der Drahtdüse,
eine zweite Niederhalteeinrichtung, die der ersten Nieder­ halteeinrichtung an der Drahtauslaufseite außerhalb des Ankers gegenüberliegt, und
wenigstens eine dritte Niederhalteeinrichtung, die zwischen der ersten und zweiten Niederhalteeinrichtung im Bereich der jeweils axial verlaufenden Nut angeordnet ist, wobei die wenigstens drei Niederhalteeinrichtungen jeweils einer für eine Nut bestimmten Drahtstrecke zugeordnet sind, den Draht formen, in die Nut drücken und im gespannten Zustand halten.

Die erfindungsgemäße Ankerwickelmaschine hat konstruktiv gesehen einen relativ einfachen Aufbau, da sämtliche bisher benötigten Hilfswerkzeuge fehlen, und mit Hilfe dieser Anker­ wickelmaschine lassen sich Anker vollautomatisch direkt bewickeln. Hierdurch erhält man eine wirtschaftlich betreib­ bare Ankerwickelmaschine, welche sich nahezu universell zur Ankerbewicklung einsetzen läßt. Entsprechende Abstimmungen für die Größe des zu bewickelnden Ankers und des jeweiligen Wickelmusters lassen sich mit Hilfe der Robotersteuerung vor­ nehmen. Daher gestattet die erfindungsgemäße Ankerwickel­ maschine eine relativ schnelle und kostengünstige Bewicklung eines Ankers unter Verwirklichung eines vollautomatischen Wickelablaufes. Anstelle eines Weiterschaltens des Ankers kann die Drahtdüse entsprechend verfahren werden, wobei der Anker stationär in seiner Aufnahme gehalten ist.

Vorzugsweise weist die Ankerwickelmaschine eine Vorschubein­ richtung auf, welche in jeweils fertig bewickelten Nuten einen Deckstreifen zu Schutzzwecken einschiebt. Zugleich hält dieser Deckstreifen die erstellte Ankerwicklung in den Nuten nieder, da der Deckstreifen formschlüssig mit einem entsprechenden Teil der Nuten des Ankers zusammenarbeitet. Vorzugsweise wird die Vorschubeinrichtung pneumatisch betrie­ ben und umfaßt eine Kolben-Zylinderanordnung. Selbstverständ­ lich kann die Vorschubeinrichtung auch auf andere Weise, wie elektrisch, hydraulisch, elektromagnetisch oder dergleichen betrieben werden. Diese Vorschubeinrichtung läßt sich an einer geeigneten Stelle der Ankerwickelmaschine vorsehen, die so gewählt wird, daß hierdurch der Wickelvorgang nicht behin­ dert wird.

Eine weitere Ausgestaltungsform der Ankerwickelmaschine zeichnet sich durch eine Abtasteinrichtung aus. Hierbei kann es sich um eine lichtoptische Abtasteinrichtung handeln, die zu einer Einheit zusammengefaßt werden kann. Mit Hilfe dieser Abtasteinrichtung werden die Lage und die Teilung der Schlitze am Lötkranz und/oder die Teilung der Nuten auf dem Anker erfaßt.

Da die Schlitze und die Nuten bei dem Anker in vorbestimmter Weise zugeordnet werden müssen und Winkelversetzungen hierbei zu berücksichtigen sind, ermöglicht eine solche Abtasteinrichtung die Erfassung der tatsächlichen Ausgangsdaten, von denen bei der Ankerbe­ wicklung auszugehen ist. Ferner lassen sich hierdurch Fertigungstoleranzen bei den Teilen des zu bewickelnden Ankers ausgleichen.

Vorzugsweise ist für die Steuerung des Roboters mit der Drahtdüse und für die Gesamtsteuerung der Ankerwickelmaschine eine gemeinsame Steuerung vorgesehen, mit welcher die Abtast­ einrichtung in Wirkverbindung steht. Somit kann diese Steue­ rung unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Wickelmusters aus den mittels der Abtasteinrichtung erfaßten Größen die Positionsdaten für die Drahtdüse und die Drehstellung des Ankers zur Ausführung des jeweiligen Bewickelvorganges ermit­ teln, so daß eine zuverlässige Bewicklung des Ankers erreicht wird.

Vorzugsweise übernimmt eine solche gemeinsame Steuerung auch die Steuerung der Vorschubeinrichtung zum Einschieben der Deckstreifen, so daß die Ankerwickelmaschine nach der Erfin­ dung vollautomatisch betreibbar ist und einen flexiblen Ein­ satz für eine Vielzahl von unterschiedlichen, auszuführenden Wickelvorgängen geeignet ist.

In bevorzugter weiterer Ausgestaltung nach der Erfindung kann die Ankerwickelmaschine eine Abisoliereinrichtung aufweisen. Mit Hilfe einer solchen Abisoliereinrichtung, welche Messer­ einrichtungen, Bürsteneinrichtungen, Strahleinrichtungen oder dergleichen umfassen kann, wird wenigstens das zugeordnete Längsstück des Drahtanfangs und des Drahtendes des Wickel­ drahtes abisoliert oder freigelegt, das nachher dann in dem jeweiligen Schlitz des Lötkranzes zu liegen kommt. Das jeweils freigelegte Längsstück entspricht somit in etwa der Breite des Lötkranzes. Diese Abisoliereinrichtung wird in gesteuerter Weise derart zur Einwirkung auf den Wickeldraht gebracht, daß vor dem jeweiligen Einlegen oder Einbringen des Wickeldrahtes in dem Schlitz im Lötkranz das jeweils entspre­ chende Längsstück von der Isolierung befreit ist, um eine elektrisch leitende Verbindung über den Lötkranz mit dem Kommutator des jeweils bewickelten Ankers herzustellen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer bevorzugten Aus­ führungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen naher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht der wesentlichen Einzelheiten einer Ankerwickelmaschine nach der Erfindung mit Verfahrensschritten zur Verdeutlichung des Grundprinzips des Verfahrensablaufs, und

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines nach der Erfindung bewickelten Ankers.

In Fig. 1 sind die nach der Erfindung wesentlichen Einzel­ heiten einer insgesamt mit 20 bezeichneten Ankerwickel­ maschine gezeigt. Ein zu bewickelnder Anker 21 weist an seinem Umfang in Umfangsabständen Nuten 22 auf, die in axialer Richtung des Ankers 21 verlaufen und am Umfang offen sind. Die Nuten 22 können auf der Mantelfläche des Ankers 21 auch unter einem Neigungswinkel in Umfangsrichtung vorgesehen sein. Auf einer gemeinsamen Welle 23 sind der Anker 21 und axial in einem Abstand hierzu ein Kommutator 24 und ein Lötkranz 25 angeordnet, der von einem am Kommutator 24 radial vorspringenden Bund gebildet wird. Der Lötkranz 25 hat über seinen Umfang verteilte Schlitze 26, die radial verlaufen. Die Welle 23 mit dem Kommutator 24 und dem Lötkranz 25 ist in einer Aufnahme 27 drehbar gelagert, welche beispielsweise von Einspannspitzen 28 gebildet wird. Dieser Aufnahme 27 ist eine Taktschalteinrichtung 29 zugeordnet, welche die Welle 23 mit den dort vorgesehenen Teilen und der Taktsteuerung in jeweils gewünschte Drehstellungen fortschalten kann. Zugleich wird mit Hilfe der Aufnahme 27 die Welle 23 mit den dort vorge­ sehenen Einrichtungen zentriert.

Mit 30 ist eine Drahtdüse bezeichnet, welche robotergesteuert nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verfahren und bewegt wird. Drahteinlaufseitig ist etwa in Höhe des Schlitzes 26 des Lötkranzes 25 jedoch außerhalb des Kommutators 24 eine Drahthalteeinrichtung angeordnet, mittels der ein Wickel­ draht 32 fixiert wird. Dem Lötkranz 25 ist eine Ein­ richtung 33 zum Einlegen, Verstemmen und Abtrennen des Draht­ anfangs und -endes zugeordnet. Die Abtrenneinrichtung ist mit 34 bezeichnet, und die Einrichtung zum Verstemmen ist mit 35 bezeichnet. Ferner ist in Fig. 1 eine nur schematisch ange­ deutete Abisoliereinrichtung 50 gezeigt, welche jeweils vor dem Einlegen eines Wickeldrahtes in die zugeordneten Schlitze 26 des Lötkranzes 25 wenigstens ein Längsstück des Wickel­ drahtes 32 abisoliert bzw. freilegt, das hinsichtlich seinen Abmessungen in etwa der Breite des Lötkranzes 25 entspricht. Als eine derartige Abisoliereinrichtung 50 kommen Messerein­ richtungen, Bürsteneinrichtungen, Strahleinrichtungen, Kombi­ nationen hiervon oder ähnliche Einrichtungen in Betracht.

Zwischen dem Lötkranz 25 und dem Anker 21 ist eine erste Niederhalteeinrichtung 36 angeordnet, mittels welcher eine Beibehaltung der Drahtform des Wickeldrahts 32 vor dem Einbringen in die jeweilige Nut 22 des Ankers 21 erreicht wird. Der ersten Niederhalteeinrichtung 36 ist bezogen auf den Anker 21 axial gegenüberliegend und außerhalb der Nut 22 eine zweite Niederhalteeinrichtung 37 zugeordnet. Ferner ist zwischen der ersten Niederhalteeinrichtung 36 und der zweiten Niederhalteeinrichtung 37 eine dritte Niederhalteeinrich­ tung 38 angeordnet, welche ihren Wirkbereich im Bereich der Nuten 22 hat. Pro jeweiliger durch eine Nut 22 gehender Drahtstrecke des Wickeldrahtes 32 sind somit wenigstens drei Niederhalteeinrichtungen 36 bis 38 in der in Fig. 1 schema­ tisch angedeuteten Weise vorgesehen. Mit Hilfe der beiden Niederhalteeinrichtungen 37 und 38 wird der Draht am Ausgang der Nut 22 entsprechend geformt, und der Wickeldraht 32 wird gleichzeitig hierdurch in die Nut 22 gedrückt.

In Fig. 1 sind die nach der Erfindung wesentlichen Verfah­ rensschritte unter Zuordnung von in Klammer gesetzten Ziffern den jeweiligen Verfahrensschritten und den Bewegungen der robotergesteuerten Drahtdüse 30 zugeordnet. Nachstehend wird der Verfahrensablauf zum maschinellen Bewickeln näher erläutert.

In einem Verfahrensschritt (1) wird die Drahtdüse 30 in ihre in Fig. 1 gezeigte Ausgangsposition verfahren, und die Draht­ düse 30 hält einen Wickeldraht 32 für die Bewicklung des Ankers 21 bereit, der in der Aufnahme 27 gehalten ist. In einem Schritt (2) wird der von der Drahtdüse 30 bereitge­ haltene Wickeldraht 32 in die Drahthalteeinrichtung 31 einge­ fädelt, wobei die Drahtdüse 30 vorzugsweise einen horizontal verlaufenden Verfahrweg zurücklegt. Nach dem Einfädeln wird der Wickeldraht 32 in der Drahthalteeinrichtung 31 fixiert.

In einem Schritt (3) wird mit Hilfe der Drahtdüse 30 unter Ausführung einer etwa horizontalen Verfahrbewegung der Draht­ anfang des Wickeldrahts 32 durch einen zugeordneten Schlitz 26 im Lötkranz 25 durchgezogen. Gegebenenfalls kann ein entsprechendes Längsstück des Wickeldrahtes 32 zuvor mit Hilfe der Abisoliereinrichtung freigelegt worden sein. In einem Schritt (4) wird mit Hilfe der Taktschalteinrichtung 29 und der Aufnahme 27 die Drehposition des Ankers 21 einge­ stellt. In dem Verfahrensschritt (5) wird der Wickeldraht 32 in eine zugeordnete Nut 22 des Ankers 21 eingefädelt und bis zum Auslaufende derselben durch die Nut 22 durchgezogen. In einem daran anschließenden Schritt (6) wird mit Hilfe der Niederhalteeinrichtungen 36 bis 38 der so durch die Nut 22 durchgezogene Wickeldraht 32 derart beaufschlagt, daß der Wickeldraht 32 in der Nut 22 im gespannten Zustand mit einem vorbestimmten Wickelradius und unter Beibehaltung der Draht­ form eingelegt ist, wobei der Wickeldraht 32 zugleich hier­ durch in die Nut 22 eingedrückt wird. Hierdurch wird erreicht, daß die Drahtstrecke des Wickeldrahts 32 statt an den Wandungen der Nut 22 anliegt.

Mit Hilfe der Taktschalteinrichtung 29 und der Aufnahme 27 wird dann die Welle 23 mit dem Anker 21 so verdreht, daß die Drahtdüse 30 in der gewünschten Weise zu der jeweils zu bewickelnden nächsten Nut ausgerichtet ist. Dieser Verfah­ rensschritt ist mit einem Pfeil (7) verdeutlicht. Dann führt die Drahtdüse 30 den Wickeldraht 32 durch die jeweils nächste zu bewickelnde Nut in Gegenbewegungsrichtung zu der vor­ stehend beschriebenen Bewegungsrichtung, das heißt in Fig. 1 in Richtung nach rechts bis zu der dort vorgesehenen ersten Niederhalteeinrichtung 36. Dann werden die Niederhalteein­ richtungen 36 bis 38 wiederum zur Einwirkung auf den Wickel­ draht 32 gebracht, wie dies voranstehend im Zusammenhang mit dem Verfahrensschritt (6) erläutert worden ist. Bei diesem insgesamt mit (8) bezeichneten Verfahrensschritt werden daher die voranstehend beschriebenen Verfahrensschritte (5) bis (7) sinngemäß wiederholt. Diese Verfahrensschritte (5) bis (7) werden so lange wiederholt ausgeführt, bis die jeweils für die Ankerwicklung vorgegebene Windungszahl erreicht ist.

Wenn diese vorgegebene Windungszahl erreicht ist, zieht die Drahtdüse 30 gemäß dem Verfahrensschritt (9) den Wickel­ draht 32 durch den entsprechenden Schlitz 26 im Lötkranz 25, und die Drahtdüse 30 fährt dann in einem Schritt (10) in ihre in Fig. 1 gezeigte Ausgangsposition zurück. Vor diesem Durch­ ziehen kann gegebenenfalls wiederum ein entsprechendes Längs­ stück des Wickeldrahtes 32 mittels der Abisoliereinrichtung 50 freigelegt werden. Das jeweils mittels der Abisolierein­ richtung 50 freigelegte Längsstück des Wickeldrahtes 32 ent­ spricht in etwa der Breite des Lötkranzes 25.

In einem Verfahrensschritt (11) werden dann die durch die Schlitze 26 des Lötkranzes 25 durchgezogenen Wickeldraht­ stücke mit Hilfe der Verstemmeinrichtung 35 am Lötkranz 25 verstemmt und dann wird der Wickeldraht 32 mit Hilfe der Abtrenneinrichtung 34 unter Bildung eines Drahtanfangs 47 und eines Drahtendes 48 durchgetrennt. Somit ist in den entsprechenden Nuten 22 des Ankers 21 eine vorbestimmte Drahtwicklung mit einer vorbestimmten Windungszahl unmittel­ bar erstellt und eingelegt. Die Drahtdüse 30 befindet sich wiederum in ihrer Ausgangsposition und hält den Wickel­ draht 32 für die Ausführung eines weiteren Bewicklungsvor­ ganges unter Nutzung entsprechender weiterer Nuten 22 des Ankers 21 bereit. Bei dieser Bewicklung werden dann die voranstehend beschriebenen Verfahrensschritte (1) bis (11) wiederholt. Das Wickelverfahren wird fortgesetzt, bis der Anker 21 insgesamt mit dem jeweils gewünschten Wickelmuster bewickelt ist. Der so bewickelte Anker 21 wird dann von der Aufnahmeeinrichtung 27 freigegeben und er wird aus der Anker­ wickelmaschine 20 entnommen. Nach Einsetzen eines nächsten zu bewickelnden Ankers 21 in die Aufnahme 27 wird dann dieser nächste Anker 21 entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfah­ rensablauf bewickelt.

Wie ferner aus Fig. 1 zu ersehen ist, hat die Ankerwickel­ maschine 20 eine Abtasteinrichtung 45, die zweckmäßigerweise auf lichtoptischem Wege die Lage und die Teilung der Schlitze 26 in dem Lötkranz 25 erfaßt. Ferner kann die Abtasteinrich­ tung 45 auch die Teilung der Nuten 22 auf dem Anker 21 lesen.

Bei dieser mit Hilfe der Abtasteinrichtung 45 vorgenommenen Abtastung kann so vorge­ gangen werden, daß nach dem Einspannen des Ankers 21 in die Aufnahme 27 der Anker 21 mit einer vorbestimmten Geschwindig­ keit ein- oder mehrmals um seine Achse gedreht wird, so daß die Abtasteinrichtung 45 in zuverlässiger Weise die jeweili­ gen Daten erfassen und lesen kann. Wie in gebrochener Linie in Fig. 1 eingetragen ist, ist die Abtasteinrichtung 45 in Wirkverbindung mit der Steuerung des Roboters (nicht mehr dargestellt), der zur Bewegung der Drahtdüse 30 bestimmt ist. Die mit Hilfe der Abtasteinrichtung 45 erfaßten Daten können dann in der Steuerung derart aufbereitet werden, daß sie unter Berücksichtigung von vorgegebenen Wickelmustern die jeweiligen Drehpositionssteckungen des Ankers 21 und die Bewegungen der Drahtdüse 30 in vorbestimmter Weise einander zugeordnet werden. Dank dieser Auslegung können auch vorzu­ nehmende komplizierte Winkelvorgänge mit Winkelversetzungen und dergleichen vollautomatisch mit Hilfe der Ankerwickel­ maschine 20 zuverlässig durchgeführt werden.

Ferner ist in Fig. 1 noch eine Vorschubeinrichtung 40 gezeigt, die eine Kolben-Zylinderanordnung 42 umfaßt und zweckmäßigerweise pneumatisch betreibbar ist. Mit Hilfe dieser Vorschubeinrichtung 40 werden, wie in den Fig. 1 und 2 angedeutet, Deckstreifen 41 in die jeweils fertig bewickelten Nuten 22 eingeschoben. Diese Vorschubeinrichtung 40 wird ebenfalls zweckmäßigerweise über die gemeinsame Steuerung der Ankerwickelmaschine 20 angesteuert. Die Deck­ streifen 41 können nach den jeweils fertig bewickelten Nuten 22 in diese eingeschoben werden, oder die Deckstreifen 41 für alle Nuten 22 werden nach dem Bewickeln des gesamten Ankers 21 eingeschoben. Selbstverständlich können als Abweichungen von der dargestellten Ausführungsform mehr als eine Vorschub­ einrichtung 40 vorgesehen sein, so daß mehrere Deckstreifen 41 gleichzeitig in die Nuten 22 eingeschoben werden können.

In Fig. 2 ist beispielsweise ein bewickelter Anker 21 gezeigt. Natürlich handelt es sich bei dem in der Fig. 2 bewickelten Anker um eine vereinfachte Darstellung, wobei gleiche oder ähnliche Teile wie in Fig. 1 mit denselben Bezugszeichen versehen sind. In die Nuten 22 des Ankers 21 sind unter entsprechender Berücksichtigung des gewünschten Wickelmusters jeweils Wicklungspakete 46 mit Hilfe der Anker­ wickelmaschine 20 nach Fig. 1 erstellt und eingelegt worden, bei denen der Wickeldraht 32 in einer vorbestimmten Windungs­ zahl durch die jeweils zugeordneten Nuten 22 des Ankers 21 verlegt ist. Der jeweilige Drahtanfang 47 und das jeweilige Drahtende 48 des Wickeldrahts 32 sind aus dem Wicklungspaket 46 herausgeführt und in dem jeweils zugeordneten Schlitz 26 des Lötkranzes 25 des Kommutators 24 festgelegt, wie dies voranstehend beschrieben worden ist. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist jeweils ein Schlitz 26 am Lötkranz 25 einem Drahtanfang des Wickeldrahtes 32 und ein anderer einem Draht­ ende 48 des Wickeldrahtes 32 zugeordnet, so daß der Wickeldraht 32 mit Hilfe der Drahtdüse 30 auf den jeweils vorgegebenen Bahnen winkelversetzt zu den Schlitzen 26 verfahren werden muß. Diese Zuordnung der Bewegungsabläufe wird insbesondere mit Hilfe der in Fig. 1 gezeigten Abtasteinrichtung 45 koordi­ niert, wobei dann auch die entsprechenden Weiterschaltvor­ gänge des Ankers 21 hierauf abgestimmt werden.

Um die jeweiligen Wicklungspakete 46 in den Nuten 22 zu schützen und diese in dem in die Nuten 22 eingelegten Zustand zu halten, wird ein Deckstreifen 41 in die jeweilige Nut 22 zweckmäßigerweise von einer Seite her eingeschoben. Dieser Deckstreifen 41 kann aus irgendeinem geeigneten Material, vorzugsweise einem Kunststoffmaterial, hergestellt sein und besitzt vorzugsweise eine ausreichend große Eigensteifigkeit, so daß er mit Hilfe der Vorschubeinrichtung 40 automatisch über die Steuerung der Ankerwickelmaschine 20 eingeschoben werden kann. Mittels Formschluß ist der Deckstreifen 41 dann sicher in der Nut 22 gehalten.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf das in Fig. 2 gezeigte Verschaltungsmuster und Wickelmuster beschränkt.

Obgleich die Erfindung voranstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben und gezeigt worden ist, ist die Erfindung natürlich nicht auf die dort beschriebenen Einzel­ heiten beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. So kann beispielsweise die Abfolge der vorstehend erläuterten Verfahrensschritte entsprechend geändert werden, wenn dies zur Bewicklung von Spezialankern erforderlich ist, oder es können die Niederhalteeinrichtungen auch pro Verfahrensablauf mehrmals zur Einwirkung auf den Wickeldraht 32 gebracht werden, wenn die hierbei zu erzielenden Wirkungen sich nicht in einem Arbeitsgang beispielsweise aufgrund der Drahtstärke des Wickeldrahtes erreichen lassen. Auch können selbstver­ ständlich mehr als drei Niederhalteeinrichtungen oder gegebe­ nenfalls weitere Führungseinrichtungen vorgesehen sein, wenn dies aufgrund der speziellen Drahtwicklungsformgestaltung erforderlich sein sollte. Wesentlich nach der Erfindung ist es, daß die in den Nuten 22 des Ankers 21 zu erstellenden Wicklungen unmittelbar mit Hilfe einer robotergesteuerten Drahtdüse in den Nuten 22 des Ankers 21 ohne Zuhilfenahme von Hilfswerkzeugen gebildet und erstellt werden.

Obgleich nicht näher dargestellt ist, kann anstelle der Weiterschaltung des Ankers 21 mit Hilfe der Taktschaltein­ richtung 29 der zu bewickelnde Anker 21 stationär gehalten werden, und die Drahtdüse 30 wird in die entsprechende Posi­ tion und Zuordnung zu der nächsten zu bewickelnden Nut 22 des Ankers 21 bewegt. Dies kann mit Hilfe der Robotersteuerung durch eine entsprechende Auslegung der Steuerung erzielt werden. Auch ist eine Kombination beider Bewegungsarten, d. h. der Weiterdrehung des Ankers 21 mit Hilfe der Takt­ schalteinrichtung 29 und eine entsprechende Verfahrbewegung der Drahtdüse 30 über die Robotersteuerung für das Zurück­ legen der jeweils erforderlichen Verfahrbewegungen zum Erreichen der nächsten bewickelnden Nut 22 des Ankers 21 als eine alternative Ausführungsvariante möglich.

Die Abisoliereinrichtung 50 bei der Ankerwickelmaschine 20 kann hinsichtlich ihres Wirksamwerdens gesondert gesteuert werden. Die entsprechende Steuerungsfunktion für die Abiso­ liereinrichtung 50 kann auch von der Robotersteuerung der erfindungsgemäßen Ankerwickelmaschine 20 mit übernommen werden.

Bezugszeichenliste

(1) bis (12) Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Wickelverfahrens
20 Ankerwickelmaschine insgesamt
21 Anker
22 Nuten
23 Welle
24 Kommutator insgesamt
25 Lötkranz
26 Schlitze
27 Aufnahme
28 Einspannspitzen
29 Taktschalteinrichtung
30 Drahtdüse
31 Klemmeinrichtung
32 Wickeldraht
33 Einrichtung zum Einlegen, Verstemmen und Abtrennen des Drahtanfangs und -endes am zugeordneten Schlitz des Lötkranzes 25
34 Abtrenneinrichtung
35 Einrichtung zum Verstemmen
36 Erste Niederhalteeinrichtung
37 Zweite Niederhalteeinrichtung
38 Dritte Niederhalteeinrichtung
39 Kollektor des Kommutators 24
40 Vorschubeinrichtung
41 Deckstreifen
42 Kolben-Zylinderanordnung
45 Abtasteinrichtung
46 Wicklungspakete
47 Drahtanfang des Wickeldrahts 32
48 Drahtende des Wickeldrahts 32
50 Abisoliereinrichtung

Claims (14)

1. Verfahren zum maschinellen Bewickeln eines mit am Umfang offenen und in axialer Richtung verlaufenden Nuten versehenen Ankers, welcher mittels einer Aufnahme um seine Achse drehbar gehalten und zentriert ist, bei dem der Draht an der Drahteinlaufseite mittels einer Drahthalteeinrichtung fixiert wird, eine Drahtwicklung mit einer vorbestimmten Windungszahl mittels eines Niederhalters zur Drahtformung und zum Spannen desselben erstellt wird, und der Drahtanfang und das Drahtende nach dem Einlegen der Wicklungen in die Nuten in Schlitze eines radial vorstehenden Lötkranzes eines Kommu­ tators eingelegt, dort verstemmt und dann abgetrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zum direkten Bewickeln des Ankers eine robotergesteuerte Drahtdüse gemäß folgenden Schritten bewegt wird:

• 1) Einstellung der Ausgangsposition der Drahtdüse zum Bereithalten des Drahtes,
• 2) Einfädeln des Drahtanfangs in die Drahthalte­ einrichtung,
• 3) Durchziehen des Drahtanfangs durch den zugeordneten Schlitz im Lötkranz,
• 4) Drehpositionseinstellung des Ankers mittels getakteter Weiterschaltung der Aufnahme, oder entsprechender Verfahrbewegung der Drahtdüse,
• 5) Einfädeln des Drahtes in eine zugeordnete Nut des Ankers und Durchziehen durch dieselbe,
• 6) Niederhalten des Drahtes mittels je eines Nieder­ halters an der Nuteintritts- und -austrittsseite sowie an einer Zwischenstelle der Nut zum Eindrücken des Drahtes in die Nut im gespannten Zustand mit vorbe­ stimmtem Wickelradius unter Beibehaltung der Drahtform,
• 7) Drehen des Ankers zur nächsten, zu bewickelnden Nut mittels getaktetem Weiterschalten der Aufnahme, oder Ausführen einer entsprechenden Verfahrbewegung der Drahtdüse,
• 8) Wiederholen der Schritte (5) bis (7) bis zum Erreichen der vorgegebenen Windungszahl,
• 9) Durchziehen des Drahtes durch den entsprechenden Schlitz im Lötkranz,
• 10) Zurückführen der Drahtdüse in ihre Ausgangsposition,
• 11) Verstemmen des Drahtes am Lötkranz und Abtrennen des Drahtes am Drahtanfang und -ende, und
• 12) Wiederholen der Schritte (1) bis (11) zur Erstellung jeweils weiterer Drahtwicklungen im Anker.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß nach Erstellung der Ankerwicklungen in jede Nut des Ankers ein Deckstreifen eingeschoben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Ausgangsposition der Drahtdüse gemäß Schritt (1) mit Hilfe einer Abtasteinrichtung die Teilung der Schlitze am Lötkranz und die Nutenteilung des Ankers abgetastet und gelesen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß unter Berücksichtigung eines vorge­ gebenen Wickelmusters aus den mit Hilfe der Abtasteinrichtung erfaßten Größen die Positionsdaten der Drahtdüse und der Drehstellung des Ankers ermittelt und für den Verfahrens­ ablauf vorgegeben werden.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einfädeln des Drahtanfangs in die Drahthalteeinrichtung gemäß Schritt (2) und vor dem Durchziehen des Drahtes durch den entsprechenden Schlitz im Lötkranz gemäß Schritt (9) der Drahtanfang und das Drahtende abisoliert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Abisolieren mittels Messerein­ richtungen, Bürsteneinrichtungen, Strahleinrichtungen oder dergleichen vorgenommen wird.

7. Ankerwickelmaschine zum Bewickeln eines mit am Umfang offenen und in axialer Richtung verlaufenden Nuten (22) versehenen Ankers (21), mit einer Aufnahme (27) zum drehbaren Halten und Zentrieren des Ankers (21) zusammen mit einem drahteinlaufseitig angeordneten Kommutator (24), welcher einen mit Schlitzen (26) versehenen und radial vorstehenden Lötkranz (25) hat, mit einer Drahthalteeinrichtung (31) zum einlaufseitigen Fixieren des Wickeldrahtes (32), mit wenig­ stens einer Niederhalteeinrichtung (36) zur Drahtformung und zum Spannen des Wickeldrahtes (32) einer Drahtwicklung mit einer vorbestimmten Windungszahl und mit einer Einrich­ tung (33) zum Einlegen, Verstemmen und Abtrennen des Draht­ anfangs und -endes in den zugeordneten Schlitz des Lötkranzes (25), gekennzeichnet durch
eine robotorgesteuert verfahrbare Drahtdüse (30), welche den Wickeldraht (32) durch die Drahthalteeinrichtung (31), den Schlitz (26) im Lötkranz (25), die Nuten (22) und schließlich nach Erreichen der vorbestimmten Windungszahl durch einen entsprechenden Schlitz des Lötkranzes (25) und die Einrich­ tung (33) zum Einlegen, Verstemmen und Abtrennen des Draht­ anfangs und -endes zur direkten Erstellung der Drahtwicklung in den Nuten (22) des Ankers (21) führt,
eine getaktete Weiterschalteinrichtung (29) für die Auf­ nahme (27) zum Verdrehen des Ankers (21) in die jeweils für das Wickelmuster geforderte Drehstellung, oder zum Verfahren der Drahtdüse (30),
eine zweite Niederhalteeinrichtung (37), die der ersten Niederhalteeinrichtung (36) an der Drahtauslaufseite außer­ halb des Ankers (21) gegenüberliegt, und
wenigstens eine dritte Niederhalteeinrichtung (38), die zwischen der ersten und der zweiten Niederhalteeinrich­ tung (36, 37) im Bereich der jeweils axial verlaufenden Nut (22) angeordnet ist, wobei die wenigstens drei Niederhalteeinrichtungen (36 bis 38) jeweils einer für eine Nut (22) bestimmten Drahtstrecke zugeordnet sind und den Wickeldraht (32) formen, in die Nut (22) drücken und denselben unter Spannung halten.

8. Ankerwickelmaschine nach Anspruch 7, gekenn­ zeichnet durch eine Vorschubeinrichtung (40) zum Einschieben eines Deckstreifens (41) in die jeweils fertig bewickelten Nuten (22).

9. Ankerwickelmaschine nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtung (40) pneumatisch betrieben ist und eine Kolben-Zylinderanordnung (42) umfaßt.

10. Ankerwickelmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abtastein­ richtung (45) zum Erfassen der Lage und der Teilung der Schlitze (26) am Lötkranz (25) und der Teilung der Nuten (22) auf dem Anker (21) vorgesehen ist.

11. Ankerwickelmaschine nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung (45) in Wirkverbindung mit der Robotersteuerung ist, welche unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Wickelmusters aus den mittels der Abtasteinrichtung (45) erfaßten Größen die Positionsdaten für die Drahtdüse (30) und die Drehstellung des Ankers (21) zur Ausführung des Bewickelvorganges ermittelt.

12. Ankerwickelmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Robotersteuerung auch die Vorschubeinrichtung (40) zum Einschieben der Deckstreifen (41) steuert.

13. Ankerwickelmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 12, gekennzeichnet durch eine Abisoliereinrichtung (50) für das dem Schlitz (26) des Lötkranzes (25) zugeordnete Längsstück des Drahtanfangs (47) und des Drahtendes (48) des Wickeldrahtes (32) vor dem Einbringen des Wickeldrahtes (32) in den zugeordneten Schlitz (26).

14. Ankerwickelmaschine nach Anspruch 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abisoliereinrichtung (50) eine Messereinrichtung, eine Bürsteneinrichtung, eine Strahl­ einrichtung oder dergleichen umfaßt.