DE4233420A1 - Vorrichtung zur Herstellung einer Wicklung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung ei­ ner Wicklung, insbesondere für Transformatoren und Drossel­ spulen, mit konzentrisch zu einer Wickelachse angeordneten Stützleisten, welche sich über jeweils wenigstens zwei ra­ dial angelenkte Hebel an einer Verstelleinheit abstützen, die aus einer Verstellspindel mit axial beweglichen Ver­ stellelementen zur Führung der Hebel gebildet ist, und so einen kreiszylindrischen Wickeldorn bilden.

Bei der Herstellung von Wicklungen für Transformatoren und Drosselspulen werden üblicherweise elektrische Leiter, z. B. aus Kupfer bzw. Kupferlegierung, um einen Wickeldorn gewickelt, so daß eine zylindrische Wicklung mit einem zen­ tralen zylindrischen Hohlraum entsteht, welcher beim ferti­ gen Transformator bzw. Drosselspule von einem Eisenkern ausgefüllt ist. Abhängig von den elektrischen Leistungsda­ ten und dem hieraus resultierenden magnetischen Fluß haben diese zentralen Wicklungshohlräume unterschiedlichen Durch­ messer. Demgemäß sind Wickeldorne mit unterschiedlichem Au­ ßendurchmesser erforderlich, um die entsprechenden Wicklun­ gen herstellen zu können.

Um den Aufwand für die Lagerhaltung von Wickeldornen mit unterschiedlichem Durchmesser möglichst gering zu halten wurden Wickeldorne geschaffen, deren Wickeldurchmesser, d. h. der Außendurchmesser der Wicklungsauflage, verstell­ bar ist. Eine solche bekannte Verstelleinrichtung weist zwei auf einer zentralen Welle axial beweglich geführte Ke­ gel auf, die mit den Spitzen einander zugewandt sind und mit einer aus konzentrisch angeordneten Stützleisten gebil­ deten Hülse zusammenarbeiten. Durch Veränderung des axialen Abstandes der beiden Kegel gleiten die Stützleisten auf dem Kegelmantel und werden so entsprechen radial nach innen oder nach außen bewegt, wodurch sich der Durchmesser des so gebildeten Wickeldorns ändert.

Eine andere Verstelleinrichtung für Wickeldorne beruht dar­ auf, daß eine zentral geführte Antriebswelle mit Kegelrit­ zeln versehen ist, welche einzelne mit Kegelrädern an einem Ende versehene Gewindehülsen beaufschlagt, in welche Gewin­ dehülsen passende Gewindestäbe eingreifen, die andererseits mit zur Welle konzentrisch angeordneten Stützleisten ver­ bunden sind. Durch Betätigung der Antriebswelle überträgt sich ihre Drehbewegung auf die Gewindehülsen, wodurch die Stützleisten radial nach auswärts bzw. nach innen bewegt werden und sich der Durchmesser des so gebildeten Wickel­ dorns verändert.

Eine weitere bekannte Verstelleinrichtung bedient sich ei­ nes Hebelsystems, bei welchem auf einer zentralen Gewinde­ spindel Spindelmuttern angeordnet sind, an welchen sich Stützhebel gelenkig abstützen, die mit jeweils einer die zentrale Gewindespindel konzentrisch umgebenden Stützlei­ sten verbunden sind. Durch Drehung der Gewindespindel ver­ ändern die Spindelmuttern ihre Lage und ziehen bzw. drücken über die Stützhebel die daran angelenkten Stützleisten ra­ dial nach innen bzw. nach außen, so daß sich der Durchmes­ ser des so gestalteten Wickeldorns veränderlich einstellen läßt.

Von Nachteil bei der letztgenannten Variante ist die ge­ ringe Steifigkeit der Anordnung bei einer Einstellung mit geringerem Durchmesser aufgrund der entsprechend großen Neigung der Stützhebel. Sieht man davon ab, daß die Anord­ nung mit dem Hebelsystem eine axiale Fixierung der Stütz­ leisten erfordert, ist diese Konstruktion nur in den jewei­ ligen Extremstellungen der Stützhebel, nämlich bei radialer oder axialer Ausrichtung, in der Lage, der maximalen Bean­ spruchung standzuhalten. In den Zwischenstellungen besteht die Gefahr des örtlichen Nachgebens aufgrund der labilen Führung der Stützhebel.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach aufgebaut ist, eine veränderbare Einstellung des Durchmessers erlaubt und in jeder beliebi­ gen Durchmessereinstellung die maximal auftretenden Bela­ stungen aufnehmen kann.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Demgemäß sind die Hebel als Winkelhebel ausgebildet, die sich in ortsfesten Schwenklagern schwenkbeweglich abstützen. Durch Betätigung der Verstelleinheit ist der Durchmesser des von den Stütz­ leisten gebildeten Wickeldorns veränderbar, indem durch axiale Verlagerung der Verstelleinheit die hierin form­ schlüssig eingreifenden Winkelhebel eine Schwenkbewegung um ihr Schwenklager ausführen und die Stützleisten in radialer Richtung bewegen.

In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung sind die Schwenklager an sternförmig ausgebildeten ortsfesten Stre­ ben angeordnet, deren radiale Erstreckung etwa der Länge des zugeordneten Schenkels des Winkelhebels entspricht.

Anstelle der sternförmigen Streben kann in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, die Schwenkla­ ger an einem ortsfesten Kreisscheibenring anzuordnen, des­ sen radiale Erstreckung etwa der Länge des zugeordneten Schenkels des Winkelhebels entspricht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Verbindung des Winkelhebels mit der Verstelleinheit bzw. mit dem Ver­ stellelement über eine Gleitführung-Gleitzapfen-Kombination vorgesehen. Dabei befinden sich an dem Verstellelement ra­ dial ausgerichtete Führungen für einen am zugeordneten Schenkelende des Winkelhebels angeformte Gleitzapfen. Die als Stützführung bezeichnete radial ausgerichte Führung an dem Verstellelement dient dabei zum Spielausgleich des in­ folge der Schwenkbewegung sich verlagernden Eingriffspunk­ tes des Winkelhebels an der Verstelleinheit.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind wenigstens zwei derartig gestaltete Winkelhebel pro Stützleiste vorge­ sehen, wobei in Abhängigkeit von der auf zunehmenden Bean­ spruchung bzw. von der erforderlichen Wickellänge eine grö­ ßere Anzahl von Hebeln je Stützleiste zweckmäßig sein kann. Um eine gleichförmige Krafteinleitung zu gewährleisten ist es vorteilhaft, einen bestimmten axialen Abstand der Win­ kelhebel bzw. der Verstelleinheiten zueinander einzuhalten.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfin­ dung ist die zur Verstellung der Winkelhebel dienende Ver­ stelleinheit in bezug auf die Wickelachse außermittig ange­ ordnet, wobei in diesem Fall wenigstens zwei diametral ge­ genüberliegend angeordnete Verstelleinheiten je Vorrichtung vorgesehen sind. Selbstverständlich ist es auch möglich, weitere, d. h. mehr als zwei, Verstelleinheiten in einer Vorrichtung anzuordnen, wodurch auch andere als kreis­ zylindrische Konfigurationen des Wickeldorns realisierbar sind, nämlich dann, wenn die einzelnen Verstelleinheiten unterschiedlich betätigt werden.

Auch ist es möglich, die Verstellung der Winkelhebel an­ statt durch eine Gewindespindel durch Beaufschlagung mit einer hydraulisch betätigten Zugstange zu erreichen.

Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegen­ stand der Unteransprüche.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei­ spiels sollen die Erfindung, vorteilhafte Ausgestaltungen sowie weitere Vorteile und Verbesserungen der Erfindung nä­ her erläutert und beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt entlang der Mittelachse durch eine Hälfte der erfindungsgemäßen Vor­ richtung

Fig. 2 eine ausschnittweise Vergrößerung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung

Fig. 3 die Ansicht der linken Stirnseite der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur Herstellung einer Wicklung im Teillängsschnitt wiedergege­ ben, wobei die oberhalb einer Mittellinie 12 befindlichen Einzelheiten der Vorrichtung 10 dargestellt sind.

Die Vorrichtung 10 besteht aus einer zentralen Stützanord­ nung 14 mit integrierten Verstelleinheiten 16, die über Winkelhebel 18 mit konzentrisch angeordneten Stützlei­ sten 20 in Wirkverbindung stehen.

Die Stützanordnung 14 ist gebildet aus einem zentralen Rohr 15, an welchem im axialen Abstand zueinander kreis­ ringförmige Stützscheiben 22 angeordnet sind, die an mit dem Rohr 15 verbundenen Flanschen 23 befestigt sind, z. B. mittels Schraubverbindung.

Die in die Stützanordnung 14 integrierte Verstelleinheit 16 besteht aus einem mit der Verstellspindel 24 in Wirkverbin­ dung befindlichen Verstellelement 16, das im vorliegenden Fall als Spindelmutter ausgebildet ist, die mit der ring­ förmig ausgebildeten Stützführung 26 verbunden ist. Wie aus der vergrößerten Darstellung in Fig. 2 gut ersichtlich ist hat die Stützführung 26 die Form eines Kreisscheibenrings, der von der Verstellspindel 24 ebenso wie die benachbarte Stützscheibe 22 durchgriffen ist.

Am außen liegenden Umfang der Stützscheibe 22 sind jeweils einer Stützleiste 20 zugeordnete Stützkonsolen 28 befe­ stigt, im vorliegenden Beispiel angeschraubt, die zur Auf­ nahme eines schwenkbeweglichen Schwenklagers 30 dienen. In dem Schwenklager 30 ist das Winkelende des Winkelhebels 18 schwenkbeweglich gelagert.

Bei axialer Verschiebung der Stützführung 26 wird der hierin formschlüssig geführte näherungsweise radial ange­ ordnete Schenkel des Winkelhebels 18 axial mitgeführt, so daß der Winkelhebel 18 eine Schwenkbewegung ausführt um das Schwenklager 30. Wie bereits erwähnt, wird die Stützleiste 20 über hieran befestigte Tragarme 21, die mit dem Winkel­ hebel 18 gelenkig verbunden sind radial nach außen bewegt. Der Winkelhebel 18 besitzt zwischen seinen beiden Schenkeln eine Verstärkung, welche dazu dient, über die Stützleisten 20 auf den hiermit verbundenen Schenkel des Winkelhebels 18 übertragene Beanspruchungen verformungsfrei aufzunehmen.

Die Verstelleinheit 16 ist gebildet aus jeweils einer Ver­ stellspindel 24 mit darauf formschlüssig geführten Stell­ elementen 26, die jeweils mit einer Stützführung 26 für die Winkelhebel 18 verbunden sind.

Bei dem hier gezeigten Beispiel sind insgesamt drei Ver­ stelleinheiten 16 gleichförmig über den Umfang, das heißt unter einem Winkel von 120° zueinander versetzt, angeord­ net, von denen jedoch in dieser Darstellung nur eine ge­ zeigt ist, alle drei Verstelleinheiten 16, die jeweils ei­ ner Stützscheibe 22 zugeordnet sind, sind jeweils über die Stützführungen 26 miteinander verbunden.

Durch gleichförmige Betätigung der entsprechenden Verstell­ spindeln 24, d. h. durch gleichförmige Drehung aller drei am Umfang verteilt angeordneten Verstellspindeln 24, werden die Verstelleinheiten 16 axial verlagert, wobei sie über die Stützführungen 26 den darin formschlüssig erfaßten Schenkel des Winkelhebels 18 mitnehmen und so eine Schwenk­ bewegung des Winkelhebels 18 um seinen Eckpunkt hervorru­ fen. Nähere Einzelheiten hierzu werden in Fig. 2 erläu­ tert. Infolge dieser Schwenkbewegung werden die den jewei­ ligen Winkelhebeln 18 zugeordneten Stützleisten 20 radial nach außen bewegt, bis sie schließlich die in Fig. 1 sowie in Fig. 3 gestrichelt dargestellte Position erreichen.

Die Betätigung der Verstellspindeln 24 erfolgt stirnseitig durch formschlüssigen Eingriff eines Drehwerkzeugs, z. B. Kurbel, mit dem als Vierkantzapfen 25 ausgebildeten Ende der Verstellspindel 24. Dabei dient ein auf die Verstell­ spindel 24 aufgesetztes und hiermit formschlüssig verbun­ denes Ritzel 32, das mit einem zentral um die Mittelachse 12 drehbeweglichen Zahnrad 34 im Eingriff ist, zur gleich­ förmigen Beaufschlagung der weiteren, hier nicht gezeigten Verstellspindeln 24.

Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist die Ver­ stellspindel 24 mehrteilig ausgebildet und über Kupplungs­ muffen 36 miteinander verbunden. Dies hat Kostenvorteile, da einerseits das zur Verstellung erforderliche Gewinde, das nicht auf der gesamten Spindellänge der Verstellspindel 24 benötigt wird, lediglich an den Stellen einzuformen ist, an denen dafür Bedarf besteht, und andererseits die Montage vereinfacht ist.

Die in Fig. 2 und 3 gezeigten Merkmale der erfindungsgemä­ ßen Vorrichtung 10 sind mit den entsprechend in Fig. 1 be­ nutzten Bezugsziffern versehen, deren Erläuterungen auch hierfür gelten.

Aus Fig. 3 ist insbesondere der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 realisierbare Bereich der Durchmesserände­ rung ersichtlich.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Herstellung einer Wicklung, insbe­ sondere für Transformatoren oder Drosselspulen, mit konzen­ trisch zu einer Wickelachse (12) angeordneten Stützleisten (20), welche sich über jeweils wenigstens zwei radial ange­ lenkte Hebel (18) an einer Verstelleinheit (16) abstützen, die aus einer Verstellspindel (24) mit axial beweglichen Verstellelementen (26, 27) zur Führung der Hebel (18) ge­ bildet ist, und so einen kreiszylindrischen Wickeldorn (10) bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel als Winkelhe­ bel (18) ausgebildet sind, die sich in ortsfesten Schwenk­ lagern (30) schwenkbeweglich abstützen, und daß durch Betä­ tigung der Verstelleinheit der Durchmesser des von den Stützleisten (20) gebildeten Wickeldorns (10) veränderbar ist, indem durch axiale Verlagerung der Verstelleinheit (16) die hierin formschlüssig eingreifenden Winkelhebel (18) eine Schwenkbewegung um ihr Schwenklager (30) aus­ führen und die Stützleisten (20) in radialer Richtung be­ wegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß jede Verstelleinheit (16) von einer Stützführung (26) gebildet ist, die als im Gewindeeingriff mit wenig­ stens einer Gewindespindel (24) befindlicher Kreisscheiben­ ring mit radialer Umfangsnut ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stützführung (26) mit einer als Spindelmutter dienenden Gewindehülse (27) drehfest verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stützleiste (20) mit we­ nigstens zwei Verstelleinheiten (26, 27) zusammenarbeitet.

5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Verstellspin­ deln (24) gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnet sind, die mit zugeordneten Verstelleinheiten (16) zusammenarbei­ ten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß zur gleichmäßigen Verstellung der Verstellspindel (24) Zahnräder (32, 34) vorgesehen sind, die miteinander im Eingriff sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellspindel (24) mehr­ teilig ausgeführt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Teile der Verstellspindel (24) mittels Kupp­ lungsmuffen (36) miteinander verbunden sind.