DE4209532C1 - Verfahren zum direkten Bewickeln eines Ankers und Ankerwickelmaschine hierfür - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zum direkten Bewickeln eines Ankers einer elektrischen Maschine mit am Umfang offenen Nuten und einem Kommutator mit einem Lötkranz. Sie bezieht sich auf eine Weiterentwicklung eines Verfahrens zum maschinellen Bewickeln eines Ankers sowie auf eine Ankerwickelmaschine hierfür, welche in der eigenen früheren Patentanmeldung DE 40 29 981 A1 angegeben sind.

Aus DE 10 32 380 ist eine Ankerwickelmaschine für Anker elektrischer Maschinen mit auf einer Welle befestigten ge­ nutetem Ankerkern und Kommutator bekannt. Mittels dieser Ankerwickelmaschine kann ein mit am Umfang offenen Nuten versehener Anker unter Einbeziehung eines drahteinlaufsei­ tig angeordneten Kommutators direkt bewickelt werden. Der Aufnahme für den Ankerkern ist eine getaktete Weiter­ schalteinrichtung zugeordnet, mittels welcher der Anker in die jeweils für das Wickelmuster geforderte Drehstellung verdreht wird. Hierbei bereitet insbesondere die vollauto­ matische Steuerung der Ankerwickelmaschine zur direkten Bewicklung und unter Einbeziehung des Kommutators Schwie­ rigkeiten, da die einzelnen Einrichtungen der Ankerwickel­ maschine jeweils separat und unabhängig voneinander auf den jeweils zu bewickelnden Ankertyp eingerichtet und ein­ gestellt werden müssen. Mit Hilfe des Drahtführers wird eine Drahtspannung beim Verlegen des Drahtes aufgebracht, welche ausschließlich die Packungsdichte der erstellten Wicklungen bestimmt. Daher läßt sich nicht in zuverlässi­ ger und wiederholbarer Weise auch bei großen Wickelpaket­ höhen eine möglichst dichte Packung der Wicklungspakete er­ zielen.

Aus DE 516 694 ist eine Ankerwickelmaschine zur di­ rekten Bewicklung eines Ankers bekannt. Bei dieser Anker­ wickelmaschine kann aber der Kommutator bei der Drahtver­ legung nicht miteinbezogen werden, sondern die hierfür er­ forderlichen Arbeiten müssen gesondert gegebenenfalls an einer zusätzlichen Maschine ausgeführt und vorgenommen werden.

Aus US 46 71 465 ist eine Ankerwickelmaschine der eingangs genannten Art bekannt, welche als mitarbeitende Hilfseinrichtung eine Übertragungs­ platte hat, an welcher die Windungen der in den Anker ein­ zulegenden Wicklungen vorbereitend erstellt werden und dann mittels einer Translationsbewegung dieser Übertragungsplat­ te die so vorbereiteten Wicklungen in die Ankernut einge­ legt werden. Diese Übertragungsplatte hat eine flyerähn­ liche Funktion oder wirkt als eine Art Schablone, wobei der­ artige Hilfseinrichtungen auf die jeweils gewünschten Wickel­ muster und zu bewickelnden Ankertypen abgestimmt werden müs­ sen. Hierdurch wird nicht nur der Einsatz einer derartigen Ankerwickelmaschine eingeschränkt, sondern man erhält auch einen relativ komplizierten Aufbau einer derartigen An­ kerwickelmaschine.

Aus DE 33 28 403 C2 ist eine Vorrichtung zum Spulenwickeln bei elektrischen Maschinen bekannt, bei der der Wickeldraht unter Aufbringen einer Gegenspannung in die Nuten einge­ legt wird. Hierbei sind bewegliche Drahtführungskonturen vorgesehen, welche ausschließlich als Drahtführungsmittel dienen und derart arbeiten, daß nur pro Wicklungsschicht ein jeweils vorbestimmter Spalt der Nut freigegeben wird, in welcher der Wickeldraht eingelegt wird. Die Führungskanten der Führungskonturen haben von den Böden der Nuten immer einen Abstand, der geringfügig größer als der Durchmesser des Drahtes ist. Die Führungskonturen werden so bewegt, daß ein zusätzlicher Raum in der jeweiligen Nut für eine wei­ tere Lage von Spulenwindungen über der bereits angebrachten Windungslage freigegeben wird Die Führungskonturen wirken hierbei in Art einer Schablone.

Zum maschinellen Bewickeln von Ankern gibt es im wesentli­ chen zwei unterschiedliche Verfahrensweisen. Ein festste­ hender Anker läßt sich mit Hilfe eines umlaufenden Flyers bewickeln, der den Wicklungsdraht über eine Schablone in die Ankernuten führt. Alternativ läßt sich ein Anker unter Ausführung einer Drehbewegung um seine Achse mit Hilfe ei­ nes mitlaufenden Wickelwerkzeuges, welches als Schablone dient, bewickeln, wobei der Wicklungsdraht um die Scha­ blone mit der gewünschten Windungszahl der Drahtwicklung gewickelt und dann in die entsprechenden Nuten des Ankers eingeführt wird. In einem weiteren Arbeitsschritt werden dann der jeweilige Drahtanfang und das jeweilige Drahtende in dem Lötkranz des Kommutators festgelegt.

In DE 34 12 195 ist beispielsweise eine Maschine zum Be­ wickeln von zwei- und mehrpoligen Gleichstromankern ange­ geben, bei der ein Hilfswerkzeug vorgesehen ist, das zwi­ schen der Aufnahmeeinrichtung, wie Einspannspitzen, für den zu bewickelnden Anker intermittierend drehantreibbar gela­ gert ist. Der Drahtanfang und das Drahtende werden mit Hilfe einer vorschieb- und zurückziehbaren Eindrückleiste in zugeordnete Radialschlitze in einem radial vorsprin­ genden Bund eines Kommutators eingebracht und festgelegt. Es wird also auch hier ein mitlaufendes Wickelhilfswerk­ zeug benötigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein Verfahren der gattungsgemäßen Art sowie eine Ankerwickelmaschine hierfür bereitzustel­ len, mit denen sich vollautomatisch eine direkte Bewicklung auf universelle Weise und unter Erzielung möglichst dicht gepackter Wicklungspakete erstellen läßt.

Nach der Erfindung wird hierzu ein Verfahren zum direkten Bewickeln eines Ankers einer elektrischen Maschine mit am Umfang offenen Nuten und einem Kommutator mit einem Lötkranz bereitgestellt, welches die Schritte gemäß Patentanspruch 1 aufweist.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die Wicklungen mit Hilfe einer robotergesteuerten Drahtdüse im Zusammenwirken mit den jeweiligen Einrichtungen außerhalb der Nutöffnungen derart erstellt, daß der Draht mit Hilfe den zugeordneten Einrichtungen mit einem vorbestimm­ ten Wickelradius an den Kopfenden der Wicklungen ausge­ formt, in Achsrichtung des Ankers niedergedrückt und die jeweilige Drahtstrecke mittels zwei axial gegenüberliegen­ den Einrichtungen in Längsrichtung gespannt wird, so daß man unabhängig von dem Wickelmuster sowie der Art des je­ weils zu bewickelnden Ankerkörpers auf maschinelle und wirtschaftliche sowie direkte Weise äußerst dicht gepackte Wicklungspakete erhält, ohne daß man Hilfseinrichtungen wie Flyer, Schablonen u.dgl. zur Drahtführung benötigt. Daher ist das erfindungsgemäße Verfahren zur universellen Bewicklung von Ankern der gattungsgemäßen Art geeignet, und es werden die bei den bisher üblichen Verfahrensweisen auftretenden Schwierigkeiten überwunden. Insbesondere sind auch das Zusammenspiel und das Wechselspiel der jeweiligen Einrichtungen außerhalb der Nutöffnungen wesentlich, welche sich durch voneinander unabhängi­ ge Bewegungen der jeweils zugeordneten Einrichtungen ver­ wirklichen lassen.

In Abhängigkeit von der Länge des Ankers bzw. der jeweils zwischen den gegenüberliegenden Stirnseiten des Ankers zu verlegenden Drahtstrecken können die zwischen den beiden stirnseitig gegenüberliegenden Einrichtungen in Längsrichtung gespannten Drahtstrecken in Richtung auf die Ankerachse und den Nutgrund zu niedergedrückt und hierdurch die Drahtstrecken in die Nut eingedrückt werden. Insbesondere bei langbemessenen Ankern läßt sich hierdurch eine äußerst große Wicklungspaketdichte auf zuverlässige und wiederholbare Weise erzielen.

Bei der Verfahrensweise nach Anspruch 3 wird somit die Verschaltung am Kommutator beim erfindungsgemäßen Ver­ fahren miteinbezogen, und mit Hilfe des erfindungsgemäs­ sen Verfahrens können somit Anker mit jeweils gewünschten Wickelmustern bewickelt und zugleich vollständig verschal­ tat und fertiggestellt werden.

Ferner ist die Verfahrensweise vorzugsweise derart ge­ wählt, daß die Verfahrensschritte für die Erstellung einer weiteren Spule mit vorbestimm­ ter Windungszahl wiederholt werden, so daß auch komplizier­ te Wickelmuster mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfah­ rens erstellt und verwirklicht werden können.

Ferner wird eine Ankerwickelmaschine zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens bereitgestellt, welche im Patentanspruch 5 angegeben ist.

Die erfindungsgemäße Ankerwickelmaschine ermöglicht eine universelle Bewicklung eines Ankers mit möglichst dicht gepackten Wicklungspaketen und umfaßt außerhalb der Nutöffnungen angeordnete Einrichtungen, welche gegebenenfalls an jeder Stirnseite wirkungsmäßig zu einer einzigen Einrichtung zusammengefaßt werden können, die im Zusammenwirken mit der Verlegung der Drahtstrecken mittels einer robotergesteuerten Drahtdüse zur Formung der Wickelradien an den Kopfseiten des Ankers, zum Niederdrücken und Eindrücken des Drahtes in die jeweils zugeordnete Nut und zum Spannen der Drahtstrecken in Längsrichtung zwischen jeweils zwei axial gegenüberliegenden Einrichtungen betätigbar sind, so daß die mit der erfindungsgemäßen Ankerwickelmaschine erstellten Wicklungen äußerst dicht gepackt sind.

Bei Ankern mit einer großen axialen Länge können noch zwei weitere, unabhängig bewegbare Zusatzeinrichtungen vorgesehen sein, welche die Drahtstrecken zwischen jeweils zwei axial gegenüberliegenden Nutenden in Richtung auf die Ankerachse zu niederdrücken und somit die Drahtstrecken zuverlässig in die Nuten eindrücken. Somit können auch axial lang bemessene Anker zuverlässig mit dicht gepackten Wicklungspaketen bewickelt werden.

Vorzugsweise sind eine Drahtverstemmeinrichtung und eine Abtrenneinrichtung im Bereich des Lötkranzes zusätzlich vorgesehen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 9 bis 11 angegeben.

Zum Verlegen der Drahtstrecken in die jeweils gewünschten Nuten des Ankers kann beispielsweise der Anker mittels einer Weiterschaltein­ richtung verdreht werden, oder der Anker kann feststehend gehalten werden und die robotergesteuerte Drahtdüse führt eine entsprechende Verfahrbewegung aus.

Die Bewegung der bei der Ankerwickelmaschine vorgesehenen Einrichtungen und das Zusammenspiel mit der Verfahrbewegung der robotergesteuerten Drahtdüse werden vorzugsweise mit­ tels einer entsprechend ausgelegten Steuerung in der zeit­ lichen Abfolge koordiniert.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeich­ nungen näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht der wesentlichen Einzelheiten einer Ankerwickelmaschine,

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

Fig. 3 eine schematische perspektivische Ansicht zur Verdeutlichung der Anordnung und Wirkungsweise der Einrichtungen, welche beim Wickelverfahren ein­ gesetzt werden.

In Fig. 1 sind schematisch die wesentlichen Einzelheiten einer Ankerwickelmaschine gezeigt und das Zusammenwirken mit Hilfe der Verfahrens­ schritte erläutert. Die Ankerwickelmaschine ist insgesamt mit 20 bezeichnet. Ein zu bewickelnder Anker 21 weist an seinem Umfang in Umfangsabständen Nuten 22 auf, die beim dargestellten Beispiel in axialer Richtung des Ankers ver­ laufen und am Umfang offen sind. Wie aus Fig. 2 beispiels­ weise zu ersehen ist, ist die jeweilige Nut 22 in ihrem Grund breiter als die Öffnungsseite der Mantelfläche bemessen. In Abweichung vom dargestellten Beispiel können die Nuten 22 auf der Mantelfläche des Ankers 21 gegebenenfalls unter einem Neigungswinkel verlaufen, was von der Bauform des An­ kers und seines bestimmungsgemäßen Einsatzzweckes abhängig ist. Auf einer gemeinsamen Welle 23 sind der Anker 21 und axial in einem Abstand hiervon ein Kommutator 24 und ein Lötkranz 25 angeordnet. Der Lötkranz 25 wird beispielsweise von einem am Kommutator 24 radial vorspringenden Bund ge­ bildet. Der Lötkranz hat über seinen Umfang verteilte Schlitze 26, welche radial verlaufen. An Stelle dieser Schlitze 26 können gegebenenfalls Haken vorgesehen sein. Die Welle 23 mit dem Kommutator 24 und dem Lötkranz 25 ist in einer Aufnahme 27 drehbar gelagert. Diese Aufnahme 27 wird beispielsweise von Einspannspitzen 28 gebildet. Ferner ist der Aufnahme 27 eine Taktschalteinrichtung 29 zugeordnet, welche die Welle 23 mit den auf dieser vor­ gesehenen Teilen unter einer Taktsteuereinrichtung in je­ weils gewünschte Drehstellungen fortschalten kann, um eine Einstellung des Ankers auf die jeweiligen Wickel­ schritte zu ermöglichen. Zugleich wird mit Hilfe der Auf­ nahme 27 die Welle mit den zugeordneten Einrichtungen zen­ triert.

Mit 30 ist eine Drahtdüse bezeichnet, welche roboterge­ steuert entsprechend den Verfahrensschritten ver­ fahren und bewegt wird. Diese Drahtdüse 30 dient zum Ver­ legen der Drahtstrecken ohne einen nennenswerten Gegenzug. Etwa in Höhe des Schlitzes 26 des Lötkranzes 25, jedoch außerhalb des Kommutators 24 ist drahteinlaufseitig eine Drahthalteeinrichtung 31 angeordnet, mittels der ein Wickel­ draht 32 fixiert wird. Dem Lötkranz 25 ist eine Einrich­ tung 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. Schematisch ist ferner in Fig. 1 eine Abisoliereinrichtung 50 gezeigt, welche jeweils vor dem Einlegen eines Wickeldrahtes 32 in die zugeordneten Schlitze 26 des Lötkranzes 25 wenigstens ein Längsstück des Wickel­ drahtes 32 abisoliert, welches etwa der Breite des Lötkranzes 25 hinsichtlich den Längsabmessungen entspricht. Als eine derartige Abisoliereinrichtung 50 kommen Messereinrichtungen, Bürsteneinrichtungen, Strahlein­ richtungen, Kombinationen hiervon oder ähnliche Einrichtun­ gen in Betracht. Die voranstehend beschriebenen Einzelhei­ ten sind auch in der früheren Anmeldung der gleichen An­ melderin DE 40 29 981 A1 angegeben.

Nunmehr soll der Verfahrensablauf zum Erstellen eines Wick­ lungspaketes 46 (siehe Fig. 2) mit einer vorbestimmten Win­ dungszahl erörtert werden. Ausgehend von der in Fig. 1 bei A gezeigten Grundstellung der Drahtdüse 30, bei der es sich beispielsweise um eine Ruhestellung handeln kann, wird die­ se unter Bereithaltung des Wickeldrahtes 32 längs einem im wesentlichen horizontalen Verfahrweg in Richtung zu der Drahthalteeinrichtung 31 bewegt. Bei B wird der von der Drahtdüse 30 bereitgehaltene Wickeldraht 32 in die Draht­ halteeinrichtung 31 eingefädelt. Hierzu setzt die Drahtdüse 30 ihre im wesentlichen horizontal verlaufende Verfahrbewe­ gung fort. Nach dem Einfädeln ist dann der Wickeldraht 32 in der Drahthalteeinrichtung 31 fixiert. Nunmehr wird die Drahtdüse 30 durch die Robotersteuerung weiter etwa in ho­ rizontaler Richtung zu C bewegt und der von der Drahtdüse 30 bereitgestellte Drahtanfang 47 (siehe Fig. 2) des Wickel­ drahts 32 wird beispielsweise durch einen zugeordneten Schlitz 26 im Lötkranz 25 verlegt, d. h. der Wickeldraht 32 geht im wesentlichen spannungslos durch diesen Schlitz 26. Gegebenenfalls kann ein entsprechendes Längsstück des Wickel­ drahts 32 zuvor mit Hilfe der nicht näher gezeigten Abiso­ liereinrichtung freigelegt sein. Nunmehr befindet sich der Wickeldraht 32 an der Austrittsseite des Schlitzes 26 am Lötkranz 25. Beim dargestellten Beispiel wird nunmehr, mit E angedeutet, die Drehposition des Ankers 21 mit Hilfe der Taktschalteinrichtung 29 und der Aufnahme 27 eingestellt, so daß die von der Drahtdüse 30 bereitgehaltene Drahtstrecke des Wickeldrahts 32 einer zugeordneten Nutöffnung der zu be­ wickelnden Nut 22 gegenüberliegt. Nunmehr wird der Wickel­ draht mit der robotergesteuerten Drahtdüse 30 gemäß dem Ver­ fahrensschritt (1) zur zugeordneten Nutöffnung verlegt, wozu die Drahtdüse 30 beispielsweise eine horizontale und eine vertikale Verfahrbewegung oder eine entsprechend über­ lagerte Verfahrbewegung als Kombination ausführt. Wenn der Wickeldraht 32 an einer mit 60 bezeichneten Einrichtung vorbeigegangen ist, die außerhalb der Nutöffnung angeordnet ist, wird diese Einrichtung 60 - wie mit gebro­ chenen Linien in Fig. 1 eingetragen - derart betätigt, daß sie den mittels der Drahtdüse 30 verlegten Wickeldraht 32 in vorbestimmter Weise beaufschlagt. In diesem Schritt (2) wird der Wickeldraht mit Hilfe der Einrichtung 60 derart geformt, daß er einen vorbestimmten Wickelradius r an dem Kopfende des Wicklungspakets 46 (siehe Fig. 2) hat. Die Einrichtung 60 drückt ferner den Wickeldraht 32 in Richtung auf die Achse des Ankers 21, d. h. der Wickeldraht 32 wird mit Hilfe der Einrichtung 60 niedergedrückt. Ferner ist die Einrichtung 60 derart ausgelegt, daß sie den Wickeldraht 32 außerhalb der Nutöffnung der Nut 22 in der mit dem vorbestimmten Wickelradius geformten Form und in Richtung auf die Ankerachse zu niedergedrückten Lage hält. Die Drahtdüse 30 setzt etwas oberhalb der offenen Seite der Nut 22 ihre im wesentlichen horizontale Verfahrbewegung fort und verlegt gemäß dem Schritt (3) den Wickeldraht 32 durch die Nut 22 bis zur gegenüberliegenden Stirnseite des Ankers 21. Ferner fährt die Drahtdüse 30 etwas über die axiale Längserstreckung des Ankers 21 hinaus, d. h. die Drahtdüse 30 wird in Längsrichtung über eine zweite Einrichtung 61 hinaus bewegt. In einem Verfahrensschritt (4) tritt nunmehr die zweite Einrich­ tung 61 in Wirkung, wobei die erste Einrichtung 60 nach wie vor noch den in gebrochener Linie angedeuteten Zustand einnimmt. Mit Hilfe der zweiten Einrichtung 61 wird der Wickeldraht 32 auch auf dem vom Kommutator 24 abgewandten Wickelkopfende mit einem vorbestimmten Wickelradius r ge­ formt. Ferner drückt die zweite Einrichtung 61 den Wickel­ draht 32 in Richtung auf die Achse des Ankers 21, und im Zusammenwirken mit der sich noch in Wirkstellung befindenden ersten Einrichtung 60 wird die Drahtstrecke des Wickeldrahts 32 in Längsrich­ tung gespannt. Ferner ist die zweite Einrichtung 61 derart ausgelegt, daß sie den so geformten, niedergedrückten und gespannten Wickeldraht 32 zuverlässig hält. Gegebenenfalls kann eine zwischen beiden Einrichtungen 60 und 61 ange­ ordnete Zusatzeinrichtung 64 in Richtung auf die Nut 22 eine Auf- und Abbewegung ausführen, so daß der Wickeldraht 32 über die gesamte Längserstreckung der Nut 22 zuverlässig in dieselbe eingedrückt wird. Diese Zusatzeinrichtung 64 kann entfallen, wenn der zu bewickelnde Anker 21 eine relativ kleine axiale Länge hat. Der Wickeldraht 32 wird um die in ihrer Arbeitsstellung befindliche zweite Einrichtung 61 herumgeführt, wobei die Drahtdüse 30 eventuell eine ent­ sprechende Verfahrbewegung etwa parallel zur Stirnfläche des zu bewickelnden Ankers 21 ausführt, oder es wird mit Hilfe der Taktschalteinrichtung 29 und der Aufnahme 27 die Welle 23 mit dem Anker 21 so verdreht, daß die Drahtdüse 30 zu der nächsten zu bewickelnden Nut 22′ in Fig. 1 ausge­ richtet ist. Dieser Verlegungsablauf ist mit dem Schritt (5) bezeichnet. Außerhalb der Nutöffnung der Nut 22′ ist eine dritte Einrichtung 62 angedeutet, welche aber auch ei­ ne kombinierte Einheit mit der Einrichtung 61 bilden kann. Diese dritte Einrichtung 62 beaufschlagt den Wickeldraht 32 nach seinem Vorbeigang auf die im Schritt (6) des Verfahrens angegebene Weise. Diese dritte Einrichtung 62 bildet am Wickeldraht 32 einen vorbestimmten Wickelradius r aus, drückt den Wickeldraht 32 in Richtung auf die Achse des Ankers 21 zu, d. h. der Wickeldraht 32 wird an- und niedergedrückt und ferner ist die dritte Einrichtung 62 derart beschaffen, daß sie den Wickeldraht in dieser Lage hält. Wenn der Wickeldraht auf die vorstehend beschriebene Weise im Schritt (6) nieder­ gedrückt, geformt und gehalten ist, bleibt die zweite Ein­ richtung 61 noch in Beaufschlagungsstellung mit dem Wickeldraht 32, während die erste Einrichtung 60 nunmehr vom Wickeldraht 32 weggefahren werden kann und von diesem außer Eingriff gebracht wird. Nunmehr führt die Drahtdüse 30 etwas oberhalb der offenen Seite der nächsten zu be­ wickelnden Nut 22′ eine im wesentlichen horizontale Verfahr­ bewegung aus, und der Wickeldraht 32 wird entsprechend dem Verfahrensschritt (7)unter entsprechender Steuerung des der Drahtdüse 30 zugeordneten Roboters längs der Nut 22′ bis zu deren gegenüber liegender Nutöffnung verlegt, die an der kollektorseiti­ gen Stirnseite des Ankers 21 liegt. Außerhalb dieser Nut­ öffnung der Nut 22′ ist eine vierte Einrichtung 63 angeordnet, welche gegebenenfalls auch von der ersten Einrichtung 60 oder einer Kombination mit dieser gebildet werden kann. Diese Einrichtung 63 wirkt nunmehr auf die mittels der Drahtdüse 30 verlegte Drahtstrecke des Wickel­ drahts 32 an der dem Kollektur 24 zugewandten Wickelkopf­ seite derart ein, daß der vorbestimmte Wickelradius r dem Wickeldraht 32 verliehen wird, der Wickeldraht 32 in Rich­ tung auf die Achse des Ankers 21 zu niedergedrückt wird und im Zusammenwirken mit der an der gegenüberliegenden Stirnseite des Ankers 21 angeordneten Einrichtung 62 in Längsrichtung gespannt wird. Ferner hält die Einrichtung 63 die verlegte Drahtstrecke in dieser niedergehaltenen, gespannten und mit dem Wickelradius r ausgebildeten Lage fest. Ferner wird in diesem Verfahrensschritt (8)die zweite Einrichtung 61 von ihrem Eingriffszustand am Wickeldraht 32 weggefahren, da nun­ mehr die Drahtstrecke des Wickeldrahtes 32 zwischen den beiden sich axial gegenüberliegenden beiden Einrichtungen 62 und 63 gespannt gehalten ist. Ähnlich wie in Verbindung mit der Nut 22 erläutert wurde, kann eine weitere Einrich­ tung oder die Einrichtung 64 in Wirkung treten, und zwar gleichzeitig mit der Einrichtung 63 oder vor deren Wirksam­ werden, wobei der Wickeldraht 32 durch eine hin- und herge­ hende Bewegung bzw. eine Auf- und Abbewegung in die Nut 22′ eingedrückt wird. Im anschließenden Schritt (9) wird ent­ weder die Drahtdüse 30 verfahren, oder der Anker 21 wird mit Hilfe der Taktschalteinrichtung 29 derart weiterge­ schaltet, daß die Nutöffnung der Nut 22 beispiels­ weise der Drahtdüse 30 gegenüberliegt und diese zu dieser ausgerichtet ist.

Mit Hilfe der voranstehend beschriebenen Verfahrensschritte (1) bis (9) ist dann eine Windung des in Fig. 2 gezeigten Wicklungspaketes 46 am Anker 21 erstellt. In Fortführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden dann in einem weiteren Schritt (10) die voranstehend näher erläuterten Schritte (2) bis (9) so oft durchlaufen, bis die vorbe­ stimmte Windungszahl des in Fig. 2 beispielsweise gezeig­ ten Wicklungspakets 46 erreicht ist.

Wenn die vorgegebene Windungszahl des Wicklungspakets 46 erreicht ist, führt die Drahtdüse 30 entsprechend dem Ab­ schnitt F eine Bewegung in Richtung auf den Kommutator 24 bzw. den Lötkranz 25 desselben aus. Hierbei kann eine wei­ tere mit 65 bezeichnete Einrichtung, welche gegebenen­ falls mit der ersten Einrichtung 60 o.dgl. kombiniert wer­ den kann, auf den Wickeldraht 32 derart ein­ wirken, daß ein vorbestimmter Krümmungsradius am Drahtende 49 (siehe Fig. 2) des Wickeldrahts 32 erstellt wird. Die Drahtdüse 30 verlegt dann das Drahtende 48 des Wickeldrahts 32 zur Verschaltung am Lötkranz 25 durch einen entsprechen­ den Schlitz 26 desselben und fährt dann entsprechend dem Abschnitt G in ihre Ausgangsposition zurück. Gegebenen­ falls kann zuvor ein entsprechendes Längsstück des Wickel­ drahtes 32 zum Einlegen in den Schlitz 26 im Lötkranz 25 freigelegt werden. Hierzu dient die schematisch darge­ stellte Abisoliereinrichtung 50.

In einem mit H bezeichneten Schritt werden dann die durch die Schlitze 26 des Lötkranzes 25 verlegten Wickeldraht­ stücke mit Hilfe der Verstemmeinrichtung 35 am Lötkranz 25 verstemmt, und dann wird der Wickeldraht 32 mit Hilfe der Abtrenneinrichtung 34 zur Bildung des Drahtanfangs 47 und des Drahtendes 48 (siehe Fig. 2) durchgetrennt. Somit ist in den entsprechenden Nuten 22, 22′ usw. des Ankers 21 eine vorbestimmte Drahtwicklung mit einer vorbestimmten Win­ dungszahl unmittelbar ohne Hilfswerkzeuge erstellt und zu­ verlässig dicht gepackt eingelegt. Die Drahtdüse 30, welche sich in ihrer Ausgangsposition befindet, hält nunmehr den Wickeldreht 32 für die Ausführung eines weiteren Bewick­ lungsvorganges bereit. Bei dieser Bewicklung werden dann die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte (1) bis (10) wiederholt ausgeführt. Das Wickelverfahren wird fort­ gesetzt, bis der Anker 21 insgesamt mit dem jeweils ge­ wünschten Wickelmuster bewickelt ist. Der so bewickelte Anker 21 wird dann von der Aufnahmeeinrichtung 27 freige­ geben und wird aus der Ankerwickelmaschine 20 entnommen. Nach Einsetzen eines nächsten zu bewickelnden Ankers 21 in die Aufnahme 27 wird dann dieser entsprechend dem er­ findungsgemäßen Verfahrensablauf bewickelt.

Ergänzend ist in Fig. 1 noch eine Abtasteinrichtung 45 ge­ zeigt, die zweckmäßigerweise auf lichtoptischem Wege die Lage und die Teilung der Schlitze 26 im Lötkranz 25 erfaßt und feststellt. Auch kann die Abtasteinrichtung 45 die Tei­ lung der Nuten 22, 22′, usw. auf dem Anker 21 lesen.

Die Abtasteinrichtung 45 kann derart arbeiten, daß nach dem Einspannen des Ankers 21 in die Aufnahme 27 dieser mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit ein- oder mehrmals um seine Achse gedreht wird, so daß die Abtasteinrichtung 45 in zuverlässiger Weise die jeweiligen 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 näher dargestellt), wel­ cher zur Bewegung der Drahtdüse 30 entsprechend den voran­ stehenden Ausführungen bestimmt ist. Die mit Hilfe der Ab­ tasteinrichtung 45 erfaßten Daten können dann in der Steu­ erung derart aufbereitet werden, daß sie unter Berücksich­ tigung von vorgegebenen Wickelmustern die jeweiligen Dreh­ positionsstellungen des Ankers 21 und die Bewegungen der Drahtdüse 30 in vorbestimmter Weise koordinieren und die entsprechenden Steuerdaten ermitteln kann. Somit lassen sich auch komplizierte Wickelvorgänge mit Winkelversetzungen u.dgl. vollautomatisch mit Hilfe der Ankerwickelmaschine 20 durchführen.

Als eine Zusatzeinrichtung ist in Fig. 1 eine Vorschub­ einrichtung 40 gezeigt, welche eine Kolben-Zylinderanord­ nung 42 umfaßt und zweckmäßigerweise pneumatisch betreib­ bar ist. Die Vorschubeinrichtung 40 schiebt entsprechende Deckstreifen 41 in die jeweils fertig bewickelten Nuten 22 ein. Diese Vorschubeinrichtung 40 wird ebenfalls zweck­ mäßigerweise über die gemeinsame Steuerung der Ankerwickel­ maschine 20 angesteuert. Die Deckstreifen 41 können nach den jeweils fertig bewickelten Nuten 22 in diese eingeschoben werden oder die Deckstreifen 41 für alle Nuten werden nach dem Bewickeln des gesamten Ankers 21 eingeschoben. Selbst­ verständlich können auch mehrere Vorschubeinrichtungen 40 vorgesehen sein, so daß mehrere Deckstreifen 41 gleichzeitig in die Nuten 21 eingeschoben werden können.

In Fig. 3 ist ein Beispiel eines nach dem Verfahren und mit der Ankerwickelma­ schine bewickelten Ankers 21 gezeigt. Diese Darstellung ist stark vereinfacht. In die Nuten 22 des Ankers 21 sind unter entsprechender Berücksichtigung des gewünschten Wickel­ musters jeweils Wicklungspakete 46 mit Hilfe der Ankerwickel­ maschine 20 nach Fig. 1 erstellt und eingelegt worden, bei denen der Wickeldraht 32 mit 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 Wickeldrahtes 32 sind aus dem Wicklungspaket 46 herausgeführt und in den jeweils zugeordneten Schlitz 26 des Lötkranzes 25 des Kommutators 24 festgelegt, wie dies voranstehend beschrieben worden ist. Jeweils ein Schlitz 26 am Lötkranz 25 ist einem Drahtanfang des Wickeldrahts 32 und ein anderer Schlitz 26 einem Drahtende 48 des Wickel­ drahts 32 zugeordnet, so daß der Wickeldraht 32 mit Hilfe der Drahtdüse 30 auf den jeweils vorgegebenen Bahnen winkel­ versetzt zu den Schlitzen 26 verfahren werden muß. Diese Zuordnung der Bewegungsabläufe wird auch in Verbindung mit der Abtasteinrichtung 45 koordiniert, sowie auch even­ tuell erforderliche Weiterschaltvorgänge des Ankers 21 mit Hilfe der Taktschalteinrichtung 29 in Fig. 1.

Die zum Schutz und zum Niederhalten der in die Nuten 22 eingelegten Wicklungspakete 46 dienenden Deckstreifen 41 können aus irgendeinem geeigneten Material, vorzugsweise einem Kunststoffmaterial, hergestellt sein. Sie besitzen eine so ausreichende Eigensteifigkeit, daß der jeweilige Deckstreifen 41 mit Hilfe der Vorschubeinrichtung 40 auto­ matisch über die Steuerung der Ankerwickelmaschine 20 einge­ schoben werden kann. Mittels Formschluß ist der Deckstrei­ fen 41 dann sicher in der Nut 22 gehalten.

In Abweichung von dem dargestellten Beispiel kann beispiels­ weise die Abfolge der vorstehend erläuterten Verfahrens­ schritte entsprechend abgeändert werden, wenn dies zur Be­ wicklung von Spezialankern erforderlich ist. Die Einrich­ tungen 60 bis 64 können auch pro Verfahrensablauf mehrmals die verlegten Drahtstrecken des Wickeldrahts 32 beaufschlagen, wenn die hierbei zu er­ zielende Formung nicht in einem Arbeitsgang, beispielsweise auf Grund der vorhandenen Drahtstärke des Wickeldrahtes, durchgeführt werden kann. Gegebenenfalls können noch weitere Führungseinrichtungen vorgesehen sein, wenn dies für die Erstellung der Wicklungspakete 46 als zweckdienlich erscheint.

Die in den Nuten 22 des Ankers 21 zu verlegenden Wicklungen werden unmittelbar mit Hilfe der roboter­ gesteuerten Drahtdüse 30 in den Nuten 22 des Ankers 21 auf­ gebaut, ohne daß man Hilfswerkzeuge, wie Schablonen, Flyer o.dgl. benötigt.

Obgleich nicht näher dargestellt ist, kann an Stelle 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 Po­ sition unter Zuordnung zu der nächsten zu bewickelnden Nut 22 des Ankers 21 bewegt. Durch die entsprechende Aus­ legung der Robotersteuerung läßt sich dies verwirklichen. Auch ist eine Kombination beider Bewegungsarten mit einer drehenden Weiterschaltbewegung des Ankers und einer ent­ sprechenden Bewegung der Drahtdüse 30 möglich.

Die Abisoliereinrichtung 50 bei der Ankerwickelmaschine 20 kann gesondert gesteuert werden, oder ihre Ansteuerung er­ folgt ebenfalls über eine gemeinsame Robotersteuerung der gesamten Ankerwickelmaschine 20.

An Hand von Fig. 3 wird an einem Beispiel die Verfahrensweise zum direkten Bewickeln eines Ankers 21 näher erläutert, wobei als Beispiele für die Einrichtungen 60, 61, 62, 63, 65 fingerförmige Teile verdeutlicht sind. Diese Einrichtungen 60, 61, 62, 63, 65 können auch als Wickelfinger bezeichnet werden. Es wird wenigstens ein Wickelschritt, ausgehend vom Lötkranz 25 am Kommutator 24, in den mit einem Pfeil angedeuteten Wickel­ sinn, ausgehend von dem Startpunkt A1 bis zum Endpunkt F1, d. h. ausgehend vom Drahtanfang 47 bis zum Drahtende 48 un­ ter Bezugnahme auf diese Fig. 3 erläutert. Nach dem Einlegen des Drahtanfangs 47 in den zugeordneten Schlitz 26 des Löt­ kranzes 25 am Punkt A1 wird mittels einer zugeordneten Schaltverbindung die fingerförmige Einrichtung 65 in Rich­ tung auf die Achse des Ankers 21 zu bewegt, welche eine Formung und ein Niederdrücken des Wickeldrahtes 32 sowie ein Halten desselben bewirkt. Mit Hilfe der ebenfalls schematisch an­ gedeuteten Drahtdüse 30 und deren Robotersteuerung wird dann eine Verfahrbewegung zu dem Punkt B1 ausgeführt. Mit Hilfe einer entsprechend zugeordneten Bewegungsverbindung wird die fingerförmige Einrichtung 60 so bewegt, daß sie den Wickeldraht 32 mit einem vorbestimmten Wickelradius r formt, den Wickeldraht 32 in Richtung auf die Achse des Ankers 21 zu niederdrückt und in dieser Lage hält. Bei der weitergehenden Verfahrbewegung bzw. Verlegebewegung der Drahtdüse 30 in Richtung zu dem Punkt C1 wird dann die zwei­ te fingerförmige Einrichtung 61 wirksam, wobei der Wickel­ draht um dieselbe herumgeführt wird. Diese fingerförmige Einrichtung 61 bewirkt eine Formung eines vorbestimmten Wickelradius am Wickeldraht 32, drückt den Wickeldraht 32 in Richtung auf die Achse des Ankers 21 zu und spannt die verlegte Drahtstrecke des Wickeldrahtes 32 zwischen den beiden in Ein­ griff befindlichen Einrichtungen 60 und 61 in Längsrichtung, um die Drahtstrecke des Wickeldrahtes 32 zuverlässig in die Nut 22 einzudrücken. Bei der Weiterschaltbewegung des An­ kers 21 oder einer entsprechenden Bewegung der Drahtdüse 30 von C1 nach D1 wird über eine entsprechende Schaltbewe­ gung die fingerförmige Einrichtung 62 in Wirkverbindung mit dem Wickeldraht 32 gebracht, und zwar in einer solchen Wei­ se, daß ein vorbestimmter Wickelradius r an diesem Kopfende ausgebildet wird, der Wickeldraht 32 niedergedrückt und in diesem Zustand gehalten wird. Die erste Einrichtung 60 wird dann über eine entsprechende Bewegungsverbindung ent­ sprechend den in Fig. 1 dargestellten Pfeilen außer Eingriff von dem Wickeldraht 32 gebracht. Nunmehr verlegt die Drahtdüse 30 den Wickeldraht 32 längs der nächsten zu bewickelnden Nut 22′ vom Punkt D1 bis zum Punkt E1. Am Punkt E1 kommt die fingerförmige Einrichtung 63 zur Einwirkung auf den Wickel­ draht 32, formt am Wickeldraht 32 einen vorbestimmten Wickel­ radius r aus, drückt den Wickeldraht in Richtung der Achse des Ankers 21 nieder und hält diesen in Längsrichtung in dieser Lage gespannt im Zusammenwirken mit der noch in Eingriff befindlichen Einrichtung 62. Die Einrichtung 61 kann dann bereits den Wickeldraht 32 freigeben. Bei der Drahtverlegung vom Punkt E1 zum Punkt B1, bei der der Wickeldraht 32 um die Einrichtung 63 herumgeführt wird, wirkt dann wiederum die Einrichtung 60 ein und wird über eine entsprechende Schaltverbindung in die entsprechende Wirkstellung gebracht, welche in Fig. 3 gezeigt ist. Die Einrichtungen 61 und 62 können dann außer Eingriff über eine entsprechende Schaltbewegungsverbindung von dem Wickeldraht 32 gebracht werden. Dieser vorstehend beschrie­ bene Wickelablauf wird dann fortgesetzt, bis das entspre­ chende Wicklungspaket 46 mit der vorbestimmten Windungs­ zahl erstellt ist. Das Drahtende 48 des Wickeldrahts 32 wird dann zu dem Punkt F1 am zugeordneten Schlitz 26 des Lötkranzes 25 verlegt. Hierbei wirkt die fingerförmige Einrichtung 65 wiederum auf den Wickeldraht ein und formt diesen mit einem vorbestimmten Krümmungsradius, so daß nun­ mehr ein Wicklungspaket 46 erstellt ist, welches unmittelbar am Kommutator 24 verschaltet werden kann. Weitere Wicklungs­ pakete 46 werden dann unter entsprechender Anwendung der voranstehend beschriebenen Verfahrensschritte erstellt, bis der Anker 21 mit dem vorbestimmten Wickelmuster fertigge­ stellt ist.

In Fig. 1 ist der Wickelsinn zur Erstellung der Wicklungen ent­ gegengesetzt zu dem Wickelsinn in Fig. 3 gewählt, um die jeweils mit dem Draht und der Drahtstrecke in Eingriff kommende Ein­ richtungen für wenigstens eine Windung verdeutlichen zu können. Daher sind die in Fig. 3 gezeigten Einrichtungen bei dem Wickel­ sinn in Fig. 1 natürlich in spiegelbildlicher Anordnung vor­ zusehen.

Claims (11)

1. Verfahren zum direkten Bewickeln eines Ankers einer elek­ trischen Maschine mit am Umfang offenen Nuten und einem Kommutator mit einem Lötkranz, mit folgenden Schritten:

• 1) Nach dem Anlegen des Drahtanfangs an den Lötkranz wird der Draht mittels einer robotergesteuerten Drahtdüse zu einer Nutöffnung an der kommutatorseitigen Stirnseite des Ankers verlegt,
• 2) vor der Nutöffnung wird der Draht mittels einer ersten Einrichtung mit einem vorbestimmten Wickelradius geformt, in Richtung auf die Ankerachse zu niedergedrückt und in dieser Lage gehalten,
• 3) mittels der robotergesteuerten Drahtdüse wird der Draht durch die Nut zur gegenüberliegenden Stirnseite des Ankers lose, d. h. ohne einen nennenswerten Gegenzug, verlegt,
• 4) außerhalb der Nut wird der Draht sodann mittels einer zweiten Einrichtung mit einem vorbestimmten Wickelradius geformt, in Richtung auf die Ankerachse zu niederge­ drückt, im Zusammenwirken mit der ersten Einrichtung, vgl. Schritt (2), in Längsrichtung gespannt und in dieser Lage gehalten,
• 5) nach dem Herumführen des Drahtes um die zweite Einrichtung, vgl. Schritt (4), wird der Draht sodann zu der auf dieser Stirnseite des Ankers liegenden Öffnung der nächsten zu bewickelnden Nut verlegt,
• 6) noch außerhalb dieser Nut wird der Draht mittels einer dritten Einrichtung mit einem vorbestimmten Wickelradius geformt, in Richtung auf die Ankerachse zu niedergedrückt und in dieser Lage gehalten, und die Einwirkung der ersten Einrichtung, vgl. Schritt (2), auf den Draht wird aufgehoben,
• 7) der Draht wird mittels der robotergesteuerten Drahtdüse durch die Nut zur kommutatorseitigen Stirnseite des Ankers verlegt,
• 8) außerhalb der Nutöffnung wird der Draht mittels einer weiteren Einrichtung mit einem vorbestimmten Wickelradius geformt, in Richtung auf die Ankerachse zu niederge­ drückt, im Zusammenwirken mit der dritten Einrichtung, vgl. Schritt (6), in Längsrichtung gespannt und in dieser Lage gehalten, und die Einwirkung der zweiten Einrich­ tung, vgl. Schritt (4), auf den Draht wird aufgehoben,
• 9) nach Herumführen des Drahts um die vierte Einrichtung wird der Draht wieder zu der auf der gleichen Stirnseite des Ankers liegenden Öffnung der zuerst bewickelten Nut verlegt, und
• 10) die Schritte (2) bis (9) werden bis zum Erreichen der vorbestimmten Windungszahl wiederholt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den beiden gegenüberliegenden Einrichtungen in Längsrichtung gespannten Drahtstrecken in Richtung auf die Ankerachse und den Nutgrund zu niedergedrückt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Wickeln einer Spule mit einer vorbestimmten Windungszahl der Draht an den Lötkranz verlegt wird, wobei er durch die erste Einrichtung derart geformt wird, daß er mit einem geeigneten Krümmungsradius zum Lötkranz führt, und daß der Draht am Lötkranz befestigt und sodann dahinter abgetrennt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte für die Erstellung einer weiteren Spule mit vorbestimmter Windungzahl wiederholt werden.

5. Ankerwickelmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, aufweisend:
eine robotergesteuerte verfahrbare Drahtdüse (30) und
je eine nach Maßgabe der Drahtverlegungsschritte in Anspruch 1 zur Drahtverlegung betätigbare Einrichtung (60, 61, 62, 63) im Bereich jeder der Nutöffnungen der beiden jeweils gerade zu bewickelnden Nuten, also insgesamt vier Einrichtungen, deren jede zum Drahtformen, -halten und -spannen ausgebildet und bewegbar ist.

6. Ankerwickelmaschine nach Anspruch 5, bei welcher die beiden Einrichtungen (60, 61, 62, 63) jeder Stirnseite zu einer einzigen Einrichtung zusammengefaßt sind.

7. Ankerwickelmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei weitere, unabhängig bewegbare Zusatzeinrichtungen (64) vorgesehen sind, welche die Drahtstrecken zwischen jeweils zwei axial gegenüberlie­ genden Nutenden in Richtung auf die Ankerachse zu niederdrücken, und somit die Drahtstrecke zuverlässig in die Nuten eindrücken.

8. Ankerwickelmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch eine Drahtverstemmeinrichtung (35) und eine Abtrenneinrichtung (34) im Bereich des Lötkran­ zes (25).

9. Ankerwickelmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (21) mittels einer Weiterschalteinrichtung (29) verdrehbar ist oder die robotergesteuerte Drahtdüse (30) eine entsprechende Verfahrbewegung ausführt.

10. Ankerwickelmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (65) zum Biegen des zum Lötkranz (25) geführten Wickeldrahtstücks mit einem vorbestimmten Krümmungsradius.

11. Ankerwickelmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtungen zum Drahtformen, -halten und -spannen (60, 61, 62, 63) und die Einrichtung (65) zum Biegen des zum Lötkranz (25) geführten Drahtstücks fingerförmig ausgebildet sind.