DE4029981C2 - Verfahren zur maschinellen Herstellung eines bewickelten Ankers und Ankerwickelmaschine zur Durchführung desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum maschinellen Herstellen eines bewickelten Ankers einer elektrischen Maschine mit am Umfang offenen Nuten und einem Kommunator mit einem Lötkranz sowie auf eine Ankerwickelmaschine zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aus DE 25 18 703 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bewickeln von Ankerkernen zum maschinellen Herstellen eines bewickelten Ankers einer elektrischen Maschine mit am Umfang offenen Nuten und einem Kommunator mit einem Lötkranz bekannt. Das Ankerblechpaket und der Kommunator werden mittels einer Abtasteinrichtung zur Erfassung der Nuten des Ankers und der Schlitze des Kommunators abgetastet, und der Draht wird mittels einer Drahtdüse zur Herstellung eines gewünschten Wickelmusters zu seiner Verlegung geführt.

Aus US 4 671 465 ist eine Ankerwickelmaschine bekannt, welche als mitarbeitende Hilfseinrichtung eine Übertragungsplatte hat, an welcher die Windungen der in den Anker einzulegenden Wicklungen vorbereitend erstellt werden und dann mittels einer Translationsbewegung dieser Übertragungsplatte die so vorbereiteten Wicklungen in die Ankernut eingelegt werden. Hierbei muß die Übertragungsplatte auf das jeweils gewünschte Wickelmuster und den zu bewickelnden Ankertyp abgestimmt werden, wodurch der Einsatz einer derartigen Ankerwickelmaschine eingeschränkt wird und die Wirtschaftlichkeit einer Bewicklung von Ankerblechpaketen auf maschinelle Weise leidet.

Aus DE-AS 10 32 380 ist eine Ankerwickelmaschine zum direkten Bewickeln eines mit Nuten versehenen Ankerblechpakets unter Einbeziehung eines drahteinlaufseitig angeordneten Kommutators bekannt. Bei dieser Ankerwickelmaschine wird ein Drahtführer eingesetzt, welcher den Wickeldraht in die entsprechenden Nuten des Ankerblechpakets einlegt und dann die Verschaltung an den Schlitzen des Lötkranzes des drahteinlaufseitig angeordneten Kommutators zusammen mit einer Einrichtung zum Einlegen, Verstemmen und Abtrennen des Drahtanfangs und -endes in dem zugeordneten Schlitz des Lötkranzes vornimmt. Der Aufnahme für das Ankerblechpaket ist eine getaktete Weiterschalteinrichtung zugeordnet, mittels welcher der Anker in die jeweils für das Wickelmuster geforderte Drehstellung verdreht wird. Hierbei bereitet insbesondere die vollautomatische Steuerung zur direkten Bewicklung und zur Einbeziehung des Kommutators Schwierigkeiten, da die einzelnen Einrichtungen der Ankerwickelmaschine jeweils separat und unabhängig voneinander auf den jeweils zu bewickelnden Ankertyp eingerichtet und eingestellt werden müssen. Ferner werden die Ankerwicklungen in das Ankerblechpaket im wesentlichen lose eingelegt und die Packungsdichte ist ausschließlich von der Drahtspannung abhängig, die sich mit Hilfe des Drahtführers bei dem Wickelvorgang aufbringen läßt. Daher läßt sich nicht in zuverlässiger und wiederholbare Weise auch bei großen Wickelpakethöhen eine dichte Packung der Wicklungspakete erzielen.

Bei allen bisher bekannt gewordenen Verfahren zum maschinellen Herstellen eines bewickelten Ankers einer elektrischen Maschine und Ankerwickelmaschine hierfür leidet die Wirtschaftlichkeit der Herstellung von bewickelten Ankern insbesondere darunter, daß gegebenenfalls hohe Ausschußraten in Kauf genommen werden müssen, wenn die meist von einem Zulieferer gelieferten Ankerblechpakete außerhalb der Toleranzgrenzen liegen und sich hierdurch entweder Betriebsablaufstörungen bei maschinellen Bewicklungen ergeben, oder die bewickelten Ankerblechpakete in einer Endkontrolle als fehlerhaft und ungeeignet ausgesondert werden müssen.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum maschinellen Herstellen eines bewickelten Ankers einer elektrischen Maschine sowie eine Ankerwickelmaschine zur Durchführung desselben bereitzustellen, welche eine wirtschaftliche, maschinelle Bewicklung von Ankerblechpaketen gestatten.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe mit einem Verfahren zum maschinellen Herstellen eines bewickelten Ankers einer elektrischen Maschine mit am Umfang offenen Nuten und einem Kommutator mit einem Lötkranz gelöst, welche sich durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 auszeichnet.

Die beim erfindungsgemäßen Verfahren mit Hilfe der Abtasteinrichtung gelesenen Daten können als Ausgangsdaten in lernender Weise für den Steuerungsablauf genutzt werden. Hierdurch lassen sich insbesondere Betriebsablaufstörungen aufgrund von Toleranzabweichungen bei der Fertigung des zu bewickelnden Ankerblechpakets und dessen Teile wirksam vermeiden. Zugleich ermöglicht ein derartiger Abtastschritt auch eine Gütekontrolle des zu bewickelnden Ankerblechpakets, welches meist von einem Zulieferer geliefert wird, so daß man aufgrund der mit Hilfe der Abtastung gewonnenen Daten und Vorgabe von gewissen Kriterien entscheiden kann, ob das zu bewickelnde Ankerblechpaket mit dem gewünschten Wickelmuster überhaupt bewickelt werden kann oder nicht. Hierdurch läßt sich die Ausschußrate bereits vor dem Beginn des Wickelvorganges dank dieses Abtastschrittes reduzieren, so daß man keine hohen Ausschußraten mehr nach der Bewicklung des jeweiligen Ankerblechpaketes und der Endkontrolle erhält. Hierdurch wird eine wirtschaftliche maschinelle Herstellung von bewickelten Ankern ermöglicht.

Ferner werden vorzugsweise mittels der Abtasteinrichtung die Schlitze am Lötkranz abgetastet und hierdurch Winkelversetzungen zu den Nutschlitzen ermittelt. Hierdurch können hinsichtlich der Ausbildung und der Anordnung bzw. der Teilung der Winkelabstände der Schlitze am Lötkranz Toleranzen ausgeglichen werden, wobei vorzugsweise auf lichtoptischem Wege die Teilung der Schlitze am Lötkranz und/oder die Nutenteilung des Ankerblechpakets gelesen und abgetastet werden.

Vorzugsweise werden aus den mittels der Abtasteinrichtung erfaßten Größen die Positionsdaten der Drahtdüse und der Drehstellung des Ankerblechpakets ermittelt und für den Bewicklungsvorgang unter Berücksichtigung des gewünschten Wickelmusters vorgegeben. Hierdurch können mit Hilfe der Abtasteinrichtung gelesene Daten als Ausgangsdaten in lernender Weise in den Steuerungsablauf mittels einer sogenannten adaptiven Steuerung eingebracht werden.

Ferner können gemäß bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens der Drahtanfang und das Drahende mit Hilfe von entsprechenden Einrichtungen, wie Messereinrichtungen, Bürsteneinrichtungen, Strahleinrichtungen oder auch Kombinationen 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 Verbindung von erstellter oder erstellten Ankerwicklung(en) und dem Kommutator des bewickelten Ankerblechpakets. Diese Schritte des Verfahrens zum Abisolieren können von einer gesonderten Steuereinrichtung in gesteuerter Weise ausgeführt werden, oder die Robotersteuerung kann zugleich diese Steuerungsaufgabe mit übernehmen.

Vorzugsweise wird beim Verfahren nach der Erfindung nach der Erstellung der jeweiligen Ankerwicklung oder nach der Erstellung aller Ankerwicklungen in die jeweiligen Nuten des Ankers ein Deckstreifen eingeschoben. Dieser Deckstreifen kann aus Kunststoff oder einem anderen geeigneten, isolierenden Material bestehen. Somit lassen sich auch die bisher meist von Hand ausgeführten Schritte vollständig automatisieren, und der maschinell gemäß dem Verfahren nach der Erfindung bewickelte Anker kann nunmehr direkt ohne weitere Bearbeitung an die jeweiligen Motorenhersteller ausgeliefert werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines Verfahrensablaufes mit einzelnen Schritten ist im Patentanspruch 7 wiedergegeben. Hierbei wird der Draht mit Hilfe der robotergesteuerten Drahtdüse unmittelbar in den entsprechenden Nuten des Ankerblechpakets 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. An Stelle 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 ausgeführt, welche sich derart auslegen läßt, daß man durch Eingabe der jeweils gewünschten maßgeblichen Daten vollautomatisch die gewünschte Ankerbewicklung erstellen kann. Entsprechend der Programmgestaltung für die Robotersteuerung wird hierdurch ein flexibler Einsatz einer Ankerwickelmaschine für eine Vielzahl von zu bewickelnden Ankerblechpaketen in nahezu universeller Weise möglich. Bei diesem Verfahren entfallen sämtliche im Zusammenhang mit Hilfswerkzeugen benötigten Verfahrensschritte, so daß sich der Wickelablauf für die Ankerbewicklung wesentlich vereinfacht und eine schnellere Bewicklung von Ankern auf wirtschaftliche Weise erreicht wird.

Eine zur Durchführung des Verfahrens zum maschinellen Herstellen eines bewickelten Ankers geeignete Ankerwickelmaschine ist im Patentanspruch 8 angegeben.

Diese Ankerwickelmaschine hat eine Abtasteinrichtung, welche vorzugsweise auf lichtoptischer Weise arbeitet. Mit Hilfe dieser Abtasteinrichtung werden nicht nur die Lage und die Teilung der Schlitze am Lötkranz und/oder die Teilung der Nuten auf dem Ankerblechpaket erfaßt, sondern man kann auch erkennen, ob das eingespannte und zu bewickelnde Ankerblechpaket überhaupt für den vorzunehmenden Wicklungsvorgang geeignet ist. Ferner werden mit Hilfe der Abtasteinrichtung vorzugsweise die tatsächlichen Ausgangsdaten erfaßt, von denen bei der Ankerbewicklung ausgegangen wird. Auch lassen sich hierdurch Fertigungstoleranzen bei den zu bewickelnden Ankerpaketen ausgleichen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Ankerwickelmaschine sind in den Ansprüchen 9 bis 14 wiedergegeben.

Vorzugsweise ist für die Steuerung des Roboters mit der Drahtdüse und für die Gesamtsteuerung der Ankerwickelmaschine eine gemeinsame Steuerung vorgesehen, mit welcher die Abtasteinrichtung in Wirkverbindung steht. Somit kann diese Steuerung unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Wickelmusters aus den mittels der Abtasteinrichtung erfaßten Größen die Positionsdaten für die Drahtdüse und die Drehstellung des Ankerblechpakets zur Ausführung des jeweiligen Bewicklungsvorganges ermitteln, so daß eine zuverlässige Bewicklung des Ankerblechpakets erreicht wird. Diese gemeinsame Steuerung übernimmt vorzugsweise auch die Steuerung der Vorschubeinrichtung zum Einschieben der Deckstreifen, so daß die Ankerwickelmaschine vollautomatisch betreibbar ist und für einen flexiblen Einsatz für eine Vielzahl von unterschiedlichen, auszuführenden Wickelvorgängen geeignet ist. Ferner kann auch die Verschaltung an dem Lötkranz sowie die Kontaktierung vollautomatisch vorgenommen werden.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltungsform einer Ankerwickelmaschine nach der Erfindung ist im Patentanspruch 15 wiedergegeben. Eine solche Ankerwickelmaschine hat konstruktiv gesehen einen relativ einfachen Aufbau, da sämtliche bisher benötigten Hilfswerkzeuge entfallen können, und mit Hilfe dieser Ankerwickelmaschine lassen sich Anker vollautomatisch direkt bewickeln. Hierdurch erhält man eine wirtschaftlich betreibare Ankerwickelmaschine, welche sich nahezu universell zur Ankerbewicklung einsetzen läßt. Entsprechende Abstimmungen für die Größe des zu bewickelnden Ankerpakets und des jeweiligen Wickelmusters lassen sich mit Hilfe der Robotersteuerung vornehmen. Daher gestattet diese Ausführungsform der Ankerwickelmaschine eine relativ schnelle und kostengünstige Bewicklung eines Ankerblechpakets unter Verwirklichung eines vollautomatischen Wickelablaufes. Anstelle eines Weiterschaltens des Ankerblechpakets kann die Drahtdüse entsprechend verfahren werden, wobei dann das Ankerblechpaket stationär in seiner Aufnahme gehalten ist.

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 mit Verfahrensschritten zur Verdeutlichung des Grundprinzips des Verfahrensablaufs, und

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines bewickelten Ankers.

In Fig. 1 sind wesentliche Einzel­ heiten einer insgesamt mit 20 bezeichneten Ankerwickel­ maschine gezeigt. Ein zu bewickelndes Ankerblechpaket 21 weist an seinem Umfang in Umfangsabständen Nuten 22 auf, die in axialer Richtung des Ankerblechpakets 21 verlaufen und am Umfang offen sind. Die Nuten 22 können auf der Mantelfläche des Ankerblechpakets 21 auch unter einem Neigungswinkel in Umfangsrichtung vorgesehen sein. Auf einer gemeinsamen Welle 23 sind das Ankerblechpaket 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 verfahren und bewegt wird. Drahteinlaufseitig ist etwa in Höhe des Schlitzes 26 des Lötkranzes 25 jedoch außerhalb des Kommutators 24 eine Drahthalteeinrichtung (31) 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 Ankerblechpaket 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 Ankerblechpakets 21 erreicht wird. Der ersten Niederhalteeinrichtung 36 ist bezogen auf das Ankerblechpaket 21 axial gegenüberliegend und außerhalb der Nut 22 eine zweite Niederhalteeinrichtung 38 zugeordnet. Ferner ist zwischen der ersten Niederhalteeinrichtung 36 und der zweiten Niederhalteeinrichtung 38 eine dritte Niederhalteeinrich­ tung 37 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 wesentliche 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 Ankerblechpakets 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 zweckmäßigerweise 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 Ankerblechpakets 21 einge­ stellt. In dem Verfahrensschritt (5) wird der Wickeldraht 32 in eine zugeordnete Nut 22 des Ankerblechpakets 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 die so durch die Nut 22 durchgezogene Wickeldrahtstrecke 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 Ankerblechpaket 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 Ankerblechpakets 21 bereit. Bei dieser Bewicklung werden dann die voranstehend beschriebenen Verfahrensschritte (1) bis (11) wiederholt. Das Wickelverfahren wird fortgesetzt, bis das Ankerblechpaket 21 insgesamt mit dem jeweils gewünschten Wickelmuster bewickelt ist. Das so bewickelte Ankerblechpaket 21 wird dann von der Aufnahmeeinrichtung 27 freigegeben und er wird aus der Anker­ wickelmaschine 20 entnommen. Nach Einsetzen eines nächsten zu bewickelnden Ankerblechpakets 21 in die Aufnahme 27 wird dann dieses nächste Ankerblechpaket 21 entsprechend dem vorstehend erläuterten 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 Ankerblechpaket 21 lesen.

Bei dieser mit Hilfe der Abtasteinrichtung 45 vorgenommenen Abtastung kann so vorge­ gangen werden, daß nach dem Einspannen des Ankerblechpakets 21 in die Aufnahme 27 das Ankerblechpaket 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 unter Berücksichtigung von vorgegebenen Wickelmustern die jeweiligen Drehpositionsstellungen des Ankerblechpakets 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 kann in Abweichung 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 bewickeltes Ankerblechpaket 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 Ankerblechpakets 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 Ankerblechpakets 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 Ankerblechpakets 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 sind auch von oben in Fig. 2 gezeigten Verschaltungsmuster abweichende Wickelmuster herstellbar.

Ferner kann beispielsweise die Abfolge der vorstehend erläuterten Verfahrensschritte entsprechend geändert werden, wenn dies zur Bewicklung von Spezialankerblechpaketen 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. Die in den Nuten 22 des Ankerblechpakets 21 zu erstellenden Wicklungen können unmittelbar mit Hilfe einer robotergesteuerten Drahtdüse in den Nuten 22 des Ankerblechpakets 21 ohne Zuhilfenahme von Hilfswerkzeugen gebildet und erstellt werden.

Obgleich nicht näher dargestellt ist, kann anstelle der Weiterschaltung des Ankerblechpakets 21 mit Hilfe der Taktschaltein­ richtung 29 das zu bewickelnde Ankerblechpaket 21 stationär gehalten werden, und die Drahtdüse 30 wird in die entsprechende Posi­ tion und Zuordnung zu der nächsten zu bewickelnden Nut 22 des Ankerblechpakets 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 Ankerblechpakets 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 zu bewickelnden Nut 22 des Ankerblechpakets 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 Ankerwickelmaschine 20 mit übernommen werden.

Claims (15)

1. Verfahren zum maschinellen Herstellen eines bewickelten Ankers einer elektrischen Maschine mit am Umfang offenen Nuten (22) und einem Kommunator (24) mit einem Lötkranz (25), mit folgenden Verfahrensschritten: das Ankerblechpaket (21) wird zunächst mittels einer Abtasteinrichtung (45) abgetastet, abhängig von dem Ergebnis der Abtastung wird automatisch festgestellt, ob das Ankerblechpaket (21) überhaupt mit dem gewünschten Wickelmuster bewickelbar ist, und abhängig von dieser Feststellung wird automatisch die Entscheidung getroffen, ob das Ankerblechpaket (21) bewickelt oder als Ausschuß aussortiert wird, wobei im Falle der Bewicklung der Draht (32) selbsttätig entsprechend dem von der Abtasteinrichtung (45) festgestellten Nutschlitzverlauf, also auch unter Berücksichtigung von mittels der Abtasteinrichtung festgestellten Toleranzabweichungen, mittels einer robotergesteuerten Drahtdüse geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Abtasteinrichtung (45) die Schlitze (26) am Lötkranz (25) abgetastet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß unter Berücksichtigung des gewünschten Wickelmusters aus den mittels der Abtasteinrichtung (45) erfaßten Größen die Positionsdaten der Drahtdüse (30) und der Drehstellung des Ankerblechpakets (21) ermittelt und für den Bewicklungsvorgang vorgegeben werden.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtanfang (47) vor dem Einfädeln und das Drahtende (48) vor dem Durchführen durch den zugeordneten Schlitz (26) am Lötkranz (25) abisoliert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abisolieren mittels Messereinrichtungen, Bürsteneinrichtun­ gen oder Strahleinrichtungen vorgenommen wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erstellung der Ankerwicklungen in jede Nut (22) des Ankers (21) ein Deckstreifen (41) eingeschoben wird.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum direkten Bewickeln des Ankerblech­ pakets (21) die robotergesteuerte Drahtdüse (30) gemäß folgenden Schritten bewegt wird:

• 1) Einstellung der Ausgangsposition der Drahtdüse (30) zum Bereithalten des Drahtes (32),
• 2) Einfädeln des Drahtanfangs in die Drahthalteeinrich­ tung (31),
• 3) Durchziehen des Drahtanfangs (47) durch den zugeordneten Schlitz (26) im Lötkranz (25),
• 4) Drehpositionseinstellung des Ankerblechpakets (21) mittels getakteter Weiterschaltung einer Aufnahme, oder ent­ sprechender Verfahrbewegung der Drahtdüse (30),
• 5) Einfädeln des Drahtes (32) in eine zugeordnete Nut (22) des Ankerblechpakets und Durchziehen durch dieselbe,
• 6) Niederhalten des Drahtes mittels je eines Niederhal­ ters (36, 37, 38) an der Nuteintritts- und -austrittsseite sowie an einer Zwischenstelle der Nut zum Eindrücken des Drahtes in die Nut (22) im gespannten Zustand mit vorbe­ stimmtem Wickelradius unter Beibehaltung der Draht­ form,
• 7) Drehen des Ankerblechpakets (21) zur nächsten, zu bewickelnden Nut mittels getaktetem Weiterschalten der Aufnahme, oder Ausführen einer entsprechenden Ver­ fahrbewegung der Drahtdüse (30),
• 8) Wiederholen der Schritte (5) bis (7) bis zum Erreichen der vorgegebenen Windungszahl,
• 9) Durchziehen des Drahtes durch den entsprechenden Schlitz (26) im Lötkranz (25),
• 10) Zurückführen der Drahtdüse (30) in ihre Ausgangsposition,
• 11) Verstemmen des Drahtes am Lötkranz (25) und Abtrennen des Drahtes am Drahtanfang (47) und -ende (48), und
• 12) Wiederholen der Schritte (1) bis (11) zur Erstellung jeweils weiterer Drahtwicklungen am Ankerblechpaket (21).

8. Ankerwickelmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Abtasteinrichtung (45), welche das Ankerblechpaket (21) abtastet, und welche im Falle der Bewicklung die robotergesteuerte Drahtdüse (30) den Draht (32) selbsttätig mit einem gewünschten Wickel­ muster entsprechend dem von der Abtasteinrichtung (45) festgestellten Nutschlitzverlauf auch unter Berücksichtigung von festgestellten Toleranzabweichungen verlegt.

9. Ankerwickelmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung (45) auch die Schlitze (26) am Lötkranz (25) zur Feststellung von Winkelversetzungen zu den Nutschlitzen abtastet.

10. Ankerwickelmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abtasteinrichtung (45) im Zusammenwirken mit der Robotersteuerung der robotergesteuerten Drahtdüse (30) unter Berücksichtigung des gewünschten Wickelmusters aus den mittels der Abtasteinrichtung (45) erfaßten Größen die Positionsdaten für die Drahtdüse (30) und die Drehstel­ lung des Ankerpakets (21) für den Bewicklungsvorgang ermittelt und vorgibt.

11. Ankerwickelmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch eine Abisoliereinrichtung (50) für das dem Schlitz (26) des Lötkranzes (25) zugeordnete Längsstück des Drahtanfangs (47) und des Drahtendes (48) vor dem Einbringen in den zugeordneten Schlitz (26).

12. Ankerwickelmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abisoliereinrichtung (50) eine Messereinrich­ tung oder eine Bürsteneinrichtung oder eine Strahleinrich­ tung umfaßt.

13. Ankerwickelmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 12, gekennzeichnet durch eine Vorschubeinrichtung (40) zum Einschieben eines Deckstreifens (41) in die jeweils be­ wickelte Nut (22).

14. Ankerwickelmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vorschubeinrichtung (40) pneumatisch betrieben ist und eine Kolben-Zylinderanordnung (42) umfaßt.

15. Ankerwickelmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die robotergesteuerte ver­ fahrbare Drahtdüse (30) den Wickeldraht (32) durch eine 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 eine Einrichtung (33) zum Einlegen, Verstemmen und Abtrennen des Drahtanfangs und -endes zur direkten Erstellung der Drahtwicklung in den Nuten (22) des Ankerblechpakets (21) führt, und daß folgendes vor­ gesehen ist:
eine getaktete Weiterschalteinrichtung (29) für die Auf­ nahme (27) zum Verdrehen des Ankerblechpakets (21) in die jeweils für das Wickelmuster geforderte Drehstellung, oder zum Verfahren der Drahtdüse (30),
eine erste Niederhalteeinrichtung (36) zur Drahtformung und zum Spannen des Wickeldrahts (32) einer Drahtwicklung mit einer vorbestimmten Windungszahl,
eine zweite Niederhalteeinrichtung (38), die der ersten Niederhalteeinrichtung (36) an der Drahtauslaufseite außerhalb des Ankerblechpakets (21) gegenüberliegt, und
wenigstens eine dritte Niederhalteeinrichtung (37), die zwischen der ersten und der zweiten Niederhalteeinrichtung (36, 37) im Bereich der jeweils axial verlaufenden Nut (22) angeordnet ist, wobei die wenigstens drei Niederhalteein­ richtungen (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.