DE4303430A1 - Verfahren zur Herstellung von Hochfrequenz-Übertragungskernen und SMD-Übertragern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen, maschinellen Herstellung von Hochfrequenz-Übertragungs­ kernen und von SMD-Übertragern bzw. Impedanz-Wandlern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Hochfrequenz-Übertragungskerne werden in neuerer Zeit in der Hochfrequenztechnik in großen Mengen benötigt, wobei auch Stückzahlen von 1 bis 5 Millionen jährlich erfor­ derlich sind. Derartige Hochfrequenz-Übertragungskerne be­ stehen im wesentlichen aus einem mit engen Bohrungen ver­ sehenen Ferritkern oder aus einem in Form eines Ringkernes gestalteten Ferritkern.

Auf derartige, mit Bohrungen versehene Ferritkerne müssen unter Verwendung eines, einen verhältnismäßig geringen Durchmesser aufweisenden Drahtes einige, vorzugsweise eine bis vier Windungen aufgewunden werden. Hierbei ergibt sich das Problem, daß der verhältnismäßig dünne und daher recht schlaffe Draht nur mit Mühe in die in Ringkernen angeordne­ ten engen Bohrungen eingefädelt werden kann, um auf dem Ringkern die erforderlichen Windungen zu bilden, wobei der Durchmesser der Bohrungen in naturgetreuem Maßstab nur etwa 1,5 mm beträgt.

Bei bisher angewandten Verfahren mußten die erforderlichen Draht-Windungen von Hand aufgebracht werden, wobei eine Automatisierung des Arbeitsvorganges des Aufwindens der erforderlichen Anzahl von Drahtwindungen und eine maschi­ nelle Fertigung nicht möglich war.

Es ist bereits vorgeschlagen worden den Draht in eine mit einem Nadelöhr versehene Nähnadel einzufädeln und dann den Wickelvorgang mit der mit dem Draht verbundenen Nähnadel durchzuführen.

Hierdurch wird der Wickelvorgang wohl erleichtert, jedoch ergibt sich wiederum der Nachteil, daß das verhältnismäßig komplizierte Einfädeln des dünnen und daher nur eine ge­ ringe Steifigkeit aufweisenden Drahtes in das. Nadelöhr in Kauf genommen werden muß, wodurch der durch die Verwendung der Nähnadel erzielbare Vorteil für den Wickelvorgang dann durch den nur von Hand durchführbaren komplizierten Einfä­ delvorgang des dünnen Drahtes in das Nadelöhr der Nähnadel zunichte gemacht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum automatischen und maschinellen Aufwinden von jeweils eini­ gen Drahtwindungen auf mit Bohrungen versehene Ferritkerne unter Verwendung eines verhältnismäßig dünnen Drahtes mit nur geringer Steifigkeit zu schaffen.

Es sollen auch SMD-Übertrager, auch Impedanz-Wandler genannt, automatisch und maschinell hergestellt werden.

Derartige Übertrager bestehen im wesentlichen aus einem in mehreren Windungen mit dünnem Draht umwickelten Ferritkern, der auf eine, mit seitlich vorspringenden Füßchen versehene Grundplatte gesetzt wird, wobei auf den vorspringenden Füß­ chen der Grundplatte Windungs-Abgreifdrähte der Ferritkerne angeordnet werden, die mit auf diese aufzubringenden Draht­ windungen umwunden werden müssen.

Hierbei ergibt sich das Problem, daß das Umwinden der Füß­ chen der verhältnismäßig kleinen Grundplatte, die in natür­ licher Größe nur ca. 4×6 mm beträgt automatisch erfolgen müßte, um wirtschaftlich durchgeführt werden zu können, was bei der bisherigen Arbeitsweise nicht möglich war, so daß bisher ein Aufbringen der Drahtwindungen von Hand durchge­ führt werden mußte.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht somit auch darin, ein Verfahren zum schnellen automatischen Auf­ bringen von einigen Drahtwindungen auf Abgreifdrähte der Ferritkerne tragende, seitlich vorspringende Füßchen der Grundplatten von SMD-Übertragern zu schaffen.

Der sich auf die automatische Herstellung von Hochfrequenz- Übertragungskernen beziehende Teil der Aufgabe wird durch die Verfahrensansprüche 1 bis 4 und Vorrichtungsansprüche 6 bis 7 gelöst, wobei der sich auf die Herstellung von SMD-Übertragungskernen beziehende Teil der Aufgabe durch den Verfahrensanspruch 5 sowie durch die Vorrichtungsansprüche 6 bis 8 gelöst wird.

Ist die steife Nadel am freien Ende des dünnen Drahtes be­ festigt, so ergibt sich erfindungsgemäß der Vorteil, daß der Vorgang des Aufwindens der Drahtwindungen automatisiert werden kann, da der Arbeitsschritt des Durchfädelns des dünnen, eine nur geringe Steifigkeit aufweisenden Drahtes durch die verhältnismäßig engen, in den Ferritkernen vorge­ sehenen Bohrungen zur Bildung der auf den Ferritkernen auf­ zubringenden Drahtwindungen durch die Verwendung der am Ende des Drahtes befestigten steifen Nadeln einer Automa­ tisierung zugänglich gemacht wird. Hierbei wirkte sich für den Automatisierungsvorgang günstig aus, daß die steife Na­ del bequem von automatischen Arbeitsgreifern erfaßt und auch durch in den Ferritkernen angeordnete enge Bohrungen hindurch, zusammen mit dem mit der Nadel verbundenen Draht eingefädelt werden kann, um die erforderlichen Drahtwin­ dungen zu bilden, wobei die steife Nadel auch in durch be­ reits vorherig eingebrachte Drahtwindungen verengte Boh­ rungen ohne Schwierigkeiten hindurchgefädelt werden kann, wobei dadurch, daß die steife Nadel erfindungsgemäß an den Draht angelötet bzw. angeschweißt wird, der sich bei Ver­ wendung einer mit einem Nadelöhr versehenen Nähnadel er­ gebende Nachteil, daß der verhältnismäßig dünne und daher nur eine geringe Steifigkeit aufweisende Faden in das Na­ delöhr der Nähnadel eingefädelt werden muß, was nur von Hand durchführbar ist, vermieden wird.

Bei der Fertigung von SMD-Übertragern, bei welchen erfin­ dungsgemäß der mit einer steifen Nadel verbundene Draht zur Bildung von befestigenden Drahtwindungen auf die Füßchen der Grundplatte aufgebracht wird, ergibt sich der Vorteil, daß das Einbringen des mit der steifen Nadel verbundenen Drahtes in das oszillierende Düsenröhrchen auf einfache Weise problemlos durchführbar ist, wodurch eine Automati­ sierung des Wickelvorganges ermöglicht wird.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Gegen­ standes der Erfindung dargestellt.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis Fig. 5 zeigt

Fig. 1 einen, eine ovale Querschnittsfläche aufweisen­ den Ferritkern mit zwei sich axial durch diesen hindurcherstreckenden Bohrungen in vergrößertem Maß;

Fig. 2 den Ferritkern gemäß Fig. 1 mit einigen, vor­ zugsweise 1 bis 4, auf diesen aufgewundenen Drahtwindungen, in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 einen ringförmig gestalteten Ferritkern, mit auf diesem aufgewundenen Drahtwindungen in vergrößertem Maßstab;

Fig. 4 eine Drahtvorratsspule mit einer am Ende des Drahtes befestigten steifen Nadel;

Fig. 5 den Ferritkern gemäß Fig. 1 bis Fig. 3 in naturgetreuem Maßstab;
gemäß einem in den Fig. 6 bis 11 dargestell­ ten zweiten Ausführungsbeispiel zeigt:

Fig. 6 einen mit einigen Drahtwindungen versehenen, aus einem auf einer Grundplatte aufgeklebten, mit einigen Drahtwindungen versehenen Ferrit­ kern bestehenden SMD-Übertrager in Ansicht von vorn;

Fig. 7 den SMD-Übertrager gemäß Fig. 6 in rückwärti­ ger Ansicht;

Fig. 8 den SMD-Übertrager in perspektivischer Ansicht nach Fig. 6 während des Aufbringens der ein­ zelnen Drahtwindungen;

Fig. 9 den SMD-Übertrager nach Fig. 8 im Stadium des Aufbringens weiterer Drahtwindungen in per­ spektivischer Ansicht;

Fig. 10 den SMD-Übertrager in rückwärtiger perspektivi­ scher Ansicht gemäß Fig. 7;

Fig. 11 Das Anordnen von, einer jeweils unterschiedli­ chen Zahl von Windungen zugeordneter und auf den Füßchen der Grundplatte befestigbarer Ab­ greifdrähte.

Fig. 12 Die Anordnung der einzelnen Arbeitsstationen für die Fertigung von SMD-Übertragern bzw. Impedanz-Wandlern mittels eines linearen Transportsystemes.

In der Hochfrequenztechnik verwendete, sogenannte Über­ tragungskerne, bestehen entweder wie in Fig. 1 darge­ stellt, aus einem Ferritkern mit ovaler Querschnittsfläche durch welchen sich vorzugsweise zwei axiale Bohrungen 2 hindurcherstrecken, oder auch aus aus Ferrit bestehenden Ringkernen 3. Auf diese Ferritkerne 1 mit ovaler Quer­ schnittsfläche und mit zwei Bohrungen 2 oder auf die Ferrit-Ringkerne 3 müssen jeweils eine bis vier Windungen 4 aus dünnem und daher nur eine geringe Steifigkeit aufwei­ sendem Draht 5 auf gewunden werden.

Bisher mußte ein derartiges Aufwinden von Windungen 4 aus dünnem Draht 5 von Hand durchgeführt werden, da der dünne und daher nur eine geringe Steifigkeit aufweisende Draht 5 durch die verhältnismäßig engen Bohrungen 2 nur von Hand eingefädelt werden konnte, um die einzelnen Windungen 4 auf dem Ferritkern 1 zu bilden, da beim Einfädeln, insbesondere der zweiten und dritten, sowie insbesondere der vierten Windungsschlaufe die verhältnismäßig engen axialen Bohrun­ gen das Einfädeln des, eine nur geringe Steifigkeit auf­ weisenden Drahtes 5 erschwerten. Insbesondere, da der ge­ samte, in den Fig. 1 bis 4 zur besseren Verdeutlichung in vergrößertem Maßstab dargestellte Ferritkern 1 in Ax­ längsrichtung lediglich tatsächlich nur 7 mm lang ist und der Durchmesser der Bohrungen 2, in welche der Draht 5 zur Bildung der Windungen 4 hindurchgesteckt und eingebracht wird lediglich ca. 1,5 mm beträgt.

Erfindungsgemäß werden an das freie Ende des für die Bil­ dung der Drahtwindungen 4 benötigten und von der Drahtvor­ ratsspule 6 abgewickelten Drahtes jeweils eine aus Stahl oder Messing bestehende Nadel 7 vorzugsweise angelötet oder auch angeschweißt oder durch eine Laserstrahl-Schweißung befestigt, wie das in Fig. 4 dargestellt ist, wobei die Nadel 7 nach der Beendigung des Aufwickelvorganges am je­ weiligen Ferritkern vom Draht wieder abgetrennt und fort­ geworfen wird.

Die fertigen und jeweils eine bis vier Drahtwindungen 4 tragenden Übertragungskerne 1 können magnetisiert werden.

Das Anlöten bzw. Anschweißen der aus Stahl oder Messing be­ stehenden Nadeln 7 am freien Ende des Drahtes 5 kann in ei­ nem automatischen Arbeitsgang durchgeführt werden, wodurch bei der Herstellung der Hochfrequenz-Übertragungskerne 1 eine erhebliche Zeit- und Kostenersparnis erzielbar ist.

Sollen gemäß den Fig. 6 bis 12 SMD-Übertrager bzw. Impe­ danz-Wandler gefertigt werden, so bestehen diese SMD-Über­ trager aus einer Montage- oder Grundplatte 8 an deren beiden Seiten seitlich vorspringende Füßchen 9 angeordnet sind, wobei auf dieser Grundplatte ein, mit zwei axialen Bohrungen 2 versehener Ferritkern 1 angebracht bzw. auf­ geklebt wird, wobei dann am Ferritkern mehrere, vorzugs­ weise eine bis vier Windungen 4 aus dünnem Draht aufge­ bracht werden, wobei von den Windungen, ähnlich wie das bei Transformatoren der Fall ist, jeweils eine bestimmte Anzahl von Windungen zwischen den Punkten A und B bzw. C und D gemäß Fig. 11 durch abgreifende Abgreifdrähte 11 abgezapft werden, welche sich zu den Füßchen 9 der Grundplatte 8 hin erstrecken.

Diese zu den einzelnen Füßchen 9 der Grundplatten 8 geführ­ ten Abgreifdrähte werden dann in einem gesonderten Arbeits­ gang durch, auf die jeweils einen vorzugsweise quadrati­ schen Querschnitt aufweisenden Füßchen aufgewundene Draht­ windungen befestigt.

Die Füßchen 9 können auch als metallisierte Füßchen oder in Form von Drahtbeinchen gestaltet sein. Auf diese Füßchen 9 werden in einem gesonderten Arbeitsgang Drahtwindungen auf­ gebracht, was an sich nicht einfach ist, da die in tatsäch­ licher Größe vorherrschenden Ausmaße äußerst klein sind, da die beispielsweise bekannten Länge der gesamten Grundplatte nur 6×8 mm beträgt.

Zum Aufwinden der die Abgreifdrähte befestigenden Windungen auf diese Füßchen werden vorzugsweise lotrecht zu der Längsachse der Füßchen angeordnete oszillierende Anlege­ Düsenröhrchen 12 bzw. Führungsröhrchen verwendet, wobei der aufzuwickelnde Draht ins Innere dieser Röhrchen eingeführt und vom oszillierenden Röhrchen auf die Füßchen aufgewunden wird.

Bisher mußte das Einbringen des dünnen Drahtes in dieses Anlege-Düsenröhrchen 12 von Hand durchgeführt werden, was bei der tatsächlichen Größe bzw. Kleinheit dieser Teile äußerst zeit- und kostenaufwendig war.

Erfindungsgemäß wird nun vor dem Einbringen des Drahtes in das Anlege-Düsenröhrchen an den Draht 5 eine Nadel 7 ange­ bracht, wobei der mit der Nadel 7 verbundene dünne Draht 5 nunmehr auf bequeme Art und Weise sicher in das Innere des Anlege-Düsenröhrchens 12 eingebracht werden konnte, wodurch die Möglichkeit gegeben wurde, den Aufwickelvorgang mittels des oszillierenden Düsenröhrchens 12 automatisch durch­ führen zu können.

Gemäß der in Fig. 12 dargestellten Anordnung der einzelnen Arbeitsstationen für die Fertigung von SMD-Übertragern bzw. Impedanz-Wandlern mittels eines linearen Transportsystemes wird die Herstellung der SMD-Übertrager weitgehend automa­ tisiert und vereinfacht.

Hierbei wird für die vollautomatische Fertigung von SMD-Übertragern in der ersten Arbeitsstrecke einer linearen Förderstraße 14 eine Klebestation 15 vorgesehen, an deren einen Seite ein, Grundplatten 8 zuführender Schwingförderer 16 und an der gegenüberliegenden Seite ein, Ferritkerne 1 zuführender zweiter Schwingförderer 16′ angeordnet ist, wobei in Förderstraßenlaufrichtung anschließend eine Aus­ härtestrecke 17 zum Verkleben der vom Schwingförderer 16 zugeführten Grundplatten 8 mit dem vom Schwingförderer 16′ zugeführten Ferritkern 1 angeordnet ist, an die sich drei Wickelstationen 18, 18′ und 18′′ anschließen, deren jede eine seitlich angeordnete Drahtvorratsspule 19 bzw. 19′ bzw. 19′′ aufweist, sowie ein Nadelmagazin 20, 20′ und 20′′ und eine Anlöteinrichtung 21, 21′ und 21′′ vorgesehen ist, wobei zwischen dieser Anlöteinrichtung und der jeweiligen Wickelstation 18, 18′ bzw. 18′′ lotrecht ein oszillierendes Anlege-Düsenröhrchen 12, 12′ bzw. 12′′ angeordnet ist, in welches die mit dem Draht 5 verbundene Nadel 7 einführbar ist und in Förderstraßenlaufrichtung eine Lötstation 22 für das Verlöten der auf den Füßchen 9 der Grundplatten 8 aufgewickelten Drahtschlaufen vorgesehen ist, sowie eine Prüfstation 23 und eine Blisterstation 24.

Auf diese Weise ist eine volle Automatisierung des Her­ stellungsvorganges der SMD-Übertrager ermöglicht, durch die bei diesem Massenartikel, der von Jahr zu Jahr in steigen­ der Anzahl in Millionenhöhe benötigt wird, eine bei der Herstellung erhebliche Zeit- und Arbeitsersparnis gewähr­ leistet wird.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung von Hochfrequenz-Übertra­ gungskernen und von SMD-Übertragern durch Aufwinden eines Drahtes mit geringer Steifigkeit mittels einer Nadel auf einen Ferritkern, dadurch gekenn­ zeichnet, daß vor der Durchführung des Arbeits­ vorganges des Aufwindens von aus dünnem Draht beste­ henden Windungen am Ende des Drahtes eine nach Beendi­ gung des Arbeitsvorganges wieder entfernbare metalli­ sche aus steifen Draht bestehende Nadel starr be­ festigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Nadel am Draht durch Löten befestigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Nadel am Draht durch Schweißen be­ festigt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Nadel am Draht durch einen Laserstrahl- Schweißvorgang befestigt wird.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem dünnen Draht starr verbundene aus Draht bestehende Nadel in ein lotrecht zum zu umwickelnden Teil der Grundplatte ei­ nes SMD-Übertragers lagerndes, an sich bekanntes os­ zillierendes Anlege-Düsenröhrchen axial eingebracht und der Wickelvorgang des Drahtes durch die oszil­ lierende Bewegung des Anlege-Düsenröhrchens bewirkt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische steife Nadel (7) aus Messing besteht.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische steife Nadel (7) aus Stahl besteht.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur vollautomatischen Fertigung von SMD-Über­ tragern (13) eine lineare Förderstraße (14) ver­ wendet wird, deren erste Arbeitsstrecke eine Klebe­ station (15) ist, an deren einer Seite ein, Grund­ platten (8) zuführender Schwingförderer (16) und an deren gegenüberliegenden Seite ein, Ferritkerne (1) zuführender zweiter Schwingförderer (16′) angeordnet ist, wobei in Förderstraßenlaufrichtung anschließend eine Aushärtestrecke (17) vorgesehen ist, an die sich drei Wickelstationen (18, 18′, 18′′) anschließen, deren jede eine seitlich angeordnete Drahtvorratsspule (19, 19′, 19′′) aufweist, sowie ein Nadelmagazin (20, 20′, 20′′) und eine Anlöteinrichtung (21, 21′, 21′′), wobei zwischen der Anlöteinrichtung und der jeweiligen Wickelstation (18, 18′, 18′′) lotrecht ein oszil­ lierendes Anlege-Düsenröhrchen (12, 12′, 12′′) ange­ ordnet ist, in welches die mit dem Draht (5) verbun­ dene Nadel (7) einführbar ist und in Förderstraßen­ laufrichtung eine Lötstation (22) für das Verlöten der auf dem Füßchen (9) der Grundplatte (8) aufgewickelten Drahtschlaufen vorgesehen ist, sowie eine Prüfstation (23) und eine Blisterstation (24).