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Wickelmaschine zur Herstellung elektrischer Spulen durch Aufwicklung
des Leitungsdrahtes auf ein offenes Trägerstück Die Erfindung bezieht sich auf eine
einfache und billige Konstruktion von Maschinen zur Bewicklung der Trägerstücke
mit Draht von beliebiger Querschnittsform, insbesondere zur Herstellung von Drahtspulen
für Rheostate.
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Es sind in der Elektrotechnik vielfach Widerstandsrheostate im Gebrauch,
bei denen ein Träger aus Isoliermaterial mit einem runden oder flachen blanken Draht
schraubenartig bewickelt ist und ein Stromzuführungskontakt auf der Wicklung schleift.
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Die Maschine nach der Erfindung ermöglicht es, derartige Widerstandselemente
mit beliebigen gewünschten Ganghöhen der Wicklung herzustellen, wobei die Änderung
der Ganghöhen in einfacher Weise durch Auswechselung nur eines einzigen Maschinenelementes
erfolgt. Dieses Maschinenelement dient zur allmählichen Vorschiebung des zu bewickelnden
Trägers und ist mit einem Schraubengewinde versehen, das in den aus Isolierstoff
bestehenden Träger sich eindrückt und die Ganghöhen bestimmt.
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Oft ist es erwünscht, die Widerstandsrheostate derart herzustellen,
daß ihr Wicklungsträger einen Teil eines Ringes bildet, wobei die Widerstandsänderung
durch Drehung eines konzentrisch mit diesem Ring gelagerten Kontaktarmes erfolgt.
Auch für derartige Rheostate eignet sich die Maschine nach der Erfindung sehr gut.
Das Wesen der Erfindung ist nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erklärt: Die Abbildungen der Zeichnung haben die folgende
Bedeutung: Abb. i ist eine Seitenansicht der Bewickelungsmaschine nach der Erfindung.
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Abb. a ist eine Endansicht der Maschine nach Abb. i, rechts gesehen.
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Abb. 3 ist eine Aufsicht auf die Maschine. Abb. q. ist gleichfalls
eine Aufsicht ähnlich wie Abb. 3, aber mit Auslassung einiger Teile bei einer veränderten
Lage der Umsteuerungsteile der Maschine.
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Abb. 5 ist ein senkrechter Teilschnitt der Maschine und dient zur
Veranschaulichung bestimmter Teile des Antriebes.
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Abb. 6 ist ein Diagramm zur Erklärung der in der Maschine vor sich
gehenden Bewegungen. Abb. 7 zeigt schematisch die Schaltung, die zur selbsttätigen
elektrischen Steuerung der Maschine verwendet werden kann.
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Abb. 8 ist eine Aufsicht des als Führung für das zu bewickelnde Trägerstück
dienenden Maschinenelementes.
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Abb.9 ist eine Ansicht eines mittels der Maschine nach der Erfindung
vollkommen bewickelten Widerstandselementes.
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Die ganze Maschine ruht auf einer Grundplatte i i (Abb. i bis 4.).
Die letztere hat ein Lagerstück i z für verschiedene drehbare Elemente,
insbesondere
für Vorrichtungen zum Halten und zum Vorschieben des mit dem Leiterdraht 14 (Abb.
i) zu bewickelnden Trägerstücks 13 (Abb. 3, 6 und 9). Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist das Trägerstück 13 bogenförmig dargestellt. Natürlich kann es auch jede andere
gewünschte Gestalt haben.
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Die Arbeitsweise der Bewicklungsmaschine kann am besten an Hand des
Diagramms (Abb.6) erklärt werden. Dieses zeigt das Trägerstück 13 im Schnitt und
in einer sich idrehenden Haltepatrone 15 genau zentrisch gehalten. Eine Vorschiebevorrichtung
16, in Schneckenform ausgeführt, greift an der Stelle 17 in die flache Seite des
Trägerstücks 13 ein. Das Schraubengewinde des Gliedes 16 schiebt das Trägerstück
13 vorwärts und schneidet zugleich an der Angriffsfläche entsprechende Gewindenuten
ein. Dadurch erfolgt das Vorschieben des Trägerstücks 13 entgegen der Reibungskraft
der das Trägerstück einklemmenden Haltepatrone 15.
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Da das rechteckige Trägerstück 13 selbst umläuft, so kann die erforderliche
und ununterbrochene Berührung zwischen diesem und dem Vorschieber 16 nur hergestellt
werden, indem dem Vorschieber eine planetarische Bewegung erteilt wird, so daß die
Achse des Vorschiebers 16 einen Kreis 18 beschreibt. Um dies zu ermöglichen, ist
der Vorschieber 16 in demselben gemeinschaftlichen Träger wie die Haltepatrone 15
drehbar gelagert. Die die Vorschiebung des Trägerstücks 13 bewirkende relative Drehung
des Vorschiebers 16 um seine eigene Achse kann durch irgendeinen passenden Antrieb
erfolgen, und eine Ausführungsweise dieses Antriebes wird unten bei der näheren
Beschreibung der Maschine gegeben. Wenn das Trägerstück 13 vorgeschoben und gedreht
wird, wird ihm der Draht 14 durch eine ortsfeste Führungsvorrichtung geliefert.
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Nach dieser vorläufigen Erklärung des Arbeitsprinzips der Maschine
wird die nachstehende weitere Erklärung der Konstruktion leichter verstanden werden.
Das Lagerstück i 2 trägt in seinem abgerundeten Tei12o eine Hülse 19, innerhalb
deren die Patronenweile 21 (Abb.5) drehbar gelagert ist, die an einem Ende die Haltepatrone
15 trägt. Zum Antrieb dieser Welle 21 dient ein Zahnrad 22, das mit ihr, z. B. mittels
Schrauben 23, die durch die Nabenflansche 24 und die Stirnfläche der Welle 21 durchgehen,
gekuppelt ist. Das erwähnte Zahnrad wird seinerseits durch ein weiteres mit ihm
im Eingriff stehendes, auf einer Welle 26 befestigtes Zahnrad 25 (Abb. 2 und 3)
angetrieben. Die Welle 26 ist in einem Lagerarm 27 des Lagerstücks 12 gelagert und
trägt an seinem anderen Ende eine Schnurscheibe 28, die irgendwie angetrieben wird.
Qie Einzelheiten der von der Patronenwelle 2 i getragenen, zum Einklemmen des Trägerstücks
13 dienenden Haltepatrone 15 können am besten den Abb. 2, 3, 5 und 8 entnommen
werden. Der untere Teil 29 der Haltepatrone 15 ist hier als Fortsetzung der Welle
21 dargestellt und von einer halbrunden Form. Auf diesem unteren Teil ist ein oberes
Führungsglied 3o befestigt und (wie dies besonders klar aus Abb.8 ersichtlich ist)
mit einem Führungsschlitz 31 versehen. Beim gegebenen Ausführungsbeispiel ist dieser
Führungsschlitz kreisbogenförmig entsprechend der im Beispiel gewählten Form des
zu bewickelnden Trägerstücks 13. Der Führungsschlitz 31 mündet in die Endfläche
der Haltepatrone 15 (s. insbesondere Abb. 2), so daß das Trägerstück 13 an dieser
Mündungsstelle eine im wesentlichan axiale Richtung hat. Der Boden 32 dieses Schlitzes,
an dem das Trägerstück i3 liegt, liegt auf solcher Höhe, daß der Mittelpunkt des
Querschnittes des Trägerstücks 13 an der Stelle, wo es axiale Richtung hat, im wesentlichen.
mit der Drehachse der Haltepatrone 15 zusammenfällt. Das- Führungsglied
30 ist an dem unteren Teil 29 der Haltepatrone in irgendeiner passenden Weise,
z. B. mittels Schraube 33 (Abb.3), befestigt.
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Um das Trägerstück 13 an den Boden 32 des Schlitzes 31 mit einer zur
Entstehung der notwendigen Reibung genügenden Kraft anzupressen, wird gegebenenfalls
ein Druckrad 34 gebraucht, das in den Schlitz hineinragt und auf die Oberfläche
des Trägerstücks 13 drückt. Das Druckrad ist in zwei von einem Arm 36 getragenen
Augen 35 drehbar gelagert. Der Arm 36 ist seinerseits drehbar an der Stelle 37 an
einem durch den oberen Teil 3o der Haltepatrone getragenen Auge 38 (Abb. 3, 8) gelagert.
Um diesen Arm zur Erzeugung der nötigen Druckkraft am Druckrad 34 nach unten abzudrücken,
ist ein Knaggen 39 (Abb.2) vorgesehen, in den ein Einstellungsbolzen 4o eingreift,
der durch den Arm 36 durchgeht und im Führungsglied 3o befestigt ist. Ein Handgriff
41 am Knaggen 39 dient zum Drehen des Bolzens 40.
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Die Einrichtung zum Vorschieben des Trägerstücks 13 im Führungsschlitz
31 ist nun wie folgt beschaffen: Der Vorderteil 42 (Abb.8) des Führungsschlitzes
31 ist ausgeschnitten, so daß eine mit Gewinde versehene Schnecke 43 in den Schlitz
eingreifen und in die untere Oberfläche des aus Isolierstoff bestehenden Trägerstücks
13 sich eindrücken kann. Zum Vorschieben des Trägerstücks 13 ist daher notwendig,
die Schnecke 43 um ihre zu der Drehachse der Patrone 15 parallel gelegene Achse
zu drehen. Um diese Drehung zustande zu bringen, ist die Schnecke mit einer Welle
44 fest gekuppelt,
und die Wellei44 ist drehbar und exzentrisch
innerhalb der Wellen i gelagert. Man sieht, daß bei der Drehung der Welle a i die
Welle 44 mit der Schnecke 43 eine planetarische Bewegung um die Achse der Welle
z i vollführen.- Das untere Glied z9 der Haltepatrone hat einen Ausschnitt 45 (s.
insbesondere Abb. a- und 5) zur Aufnahme der Schnecke 43.
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Die zum Vorschieben des Trägerstücks 13 und Einschneiden von Gewindenuten
an seinem unteren Teil notwendige relative Drehung der Schnecke 43 wird dadurch
hervorgebracht, da.ß die Welle 44 an der Drehung um ihre eigene Achse verhindert
wird. Zu diesem Zweck ist die Welle 44 durch einen Bolzen 48 mit einem Hebelarm
47 (Abb. i) und dieser letztere wiederum mit einem festen Element, z. B. mit -einem
in einer öse 5 i an der Grundplatte i i gelagerten Bolzen 5o, der in einen Schlitz
49 desselben Armes eingreift, verbunden. Diese Verbindung erlaubt dem Hebelarm 47
an der planetarischen Bewegung .der Welle 44 teilzunehmen, aber verhindert die Drehung
der Welle 44 relativ zu ihrer eigenen Achse. Betrachtet man das Diagramm (Abb.6),
worin das Element 16 die Schnecke darstellt, so sieht man, daß unter diesen
Bedingungen jeder planetarische Umlauf des Vorschiebers 16 auf dem Wege 18 denselben
vorschiebenden Effekt hervorbringt, als wenn die Teile 15 und 1 3
feststehend
wären und das Element 16 eine einmalige Umdrehung um seine eigene Achse machte.
Um dies klarer zu machen, möge man die Bewegung eines Punktes 52 des Vor-Schiebers
16 näher betrachten. Dieser Punkt ist bei der gezeichneten Lage um i 8o° von der
Berührung mit dem Trägerstück i ; abstehend; auch wenn sich die planetarische Bewegung
vollzieht, bleibt der Punkt 52 dauernd an der unteren Seite des Vorschiebers 16.
Nach Vollführung von i8o° der planetarischen Bewegung kommt dieser untere Punkt
des Vorschiebers in Eingriff mit dem Trägerstück i3, da ja in diesem Augenblick
der ganze Vorschieber 16 oberhalb des Trägerstücks ist und nicht unterhalb desselben
wie im Diagramm. Bei fortgesetzter Umdrehung um weitere i8o° kehrt der Punkt
52 allmählich in die Lage nach Abb. 6 zurück, - und das Trägerstück 13 wird
daher während des vollen Umlaufes aus der Schlitzöffnung um eine Ganghöhe des Gewindes
an der Schnecke 43 vorgeschoben.
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Die beschriebene Vorschubeinrichtung besitzt den wesentlichen Vorteil,
daß die Schnecke 4.3 von ihrer Welle 44 leicht entfernt und durch eine andere von
einer anderen Ganghöhe ersetzt werden kann. In dieser Weise ist es möglich, den
Vorschub des Trägerstücks zu ändern und =hiermit auch den Abstand der Drahtwindungen
voneinander. Wegen der großen Gleichförmigkeit der auf diese Weise hervorgebrachten
Vorschubbewegung ist es möglich, die Windungen ganz nahe aneinander zu verlegen,
ohne die Gefahr zu laufen, daß sich die benachbarten Windungen berühren.
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Der Leiterdraht 14 wird an das umlaufende Trägerstück 13 nahe an der
Stelle zugeführt, wo dieses Stück aus der Mündung des Schlitzes 3 i .(koaxial mit
der Drehung der Patrone 15
wie in Abb. i dargestellt) herauskommt. Dazu ist
eine Führung 53 vorgesehen, durch die der Draht hindurchgezogen wird. Ist das Trägerstück
13 gerade, so können die Drahtführung 13 und die Führung 53 einander nicht
im Wege stehen. Bei dem =gegebenen Ausführungsbeispiel dagegen kann das Trägerstück
13 bei fortgesetzter Vorschiebung durch die Schnecke 43 soweit aus dem Schlitz
3 i herausstehen, daß die Führung 53 es an der weiteren Bewegung hindern würde.
Diese Möglichkeit zeigt Abb. 3.
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Um diese Schwierigkeit zu überwinden und eine ungehinderte Vorschiebung
des Trägerstücks 13 ohne Zusammenstoß mit der Führung 53 zu ennöglichen,
ist diese Führung in der Weise angeordnet, daß sie von der in Abb.3 dargestellten
Lage in die Lage nach Abb.4 umgesteuert werden kann, ohne daß dabei die Zuführung
des Drahtes 14 durch die senkrechte Öffnung gestört wird. Zu diesem Zweck wird die
Anordnung so getroffen, daß die Führung 53 an einem Rahmen 54 (Abb. i j angebracht
ist, der sich um eine in der Grundplatte gelagerte senkrechte Achse 55 dreht. Die
geometrische Achse dieser Welle; .geht durch den Mittelpunkt der senkrechten Führungsöffnung
84,' so daß die Drehung des Rahmens 54 in keiner Weise den Angriffspunkt des Drahtes
14 an dem Trägerstück 13 beeinflussen kann. Die Führung 53 kann in der in
Abb. 3 dargestellten Lage mittels einer am Ende einer schwenkbaren Stange 56 befindlichen
Sperrnase festgestellt werden, die in ein auf der Achse 55 des Rahmens befindliches
Sperrad 53 eingreift. Eine Zugfeder 58 zwischen dem unteren Ende des Rahmens 54
und einem festen Punkt aufgespannt, strebt die Führung 53 in die Lage der Abb. 4
z4 drehen, ist aber daran normalerweise durch die oben beschriebene Sperreinrichtung
verhindert. Durch eine Feder 59 wird die Sperrstange 56 in ihrer Eingriffslage gehalten.
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Die Bewegung der Führung 53 in der Richtung der Lage der Abb. 4 ist
durch ein Anschlagstück 6o und die Bewegung in anderer Richtung durch einen anderen
Anschlag 61 begrenzt. Ferner kann, wenn gewünscht, der Rahmen 54 mit einem Flüssigkeitspuffer
verbunden sein, um zu starke Stöße am Rahmen bei der Auslösung des Sperrades 56
abzubremsen. Obwohl es möglich ist, die Führung
53 mit der Hand
umzusteuern, ist es besser, die Anordnung so zu treffen, daß die Führung selbsttätig
umgesteuert wird, sobald das Trägerstück 13 sich der Lage genähert hat, wo er auch
die Führung 53 anstoßen würde. Zu diesem Zweck wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ein Elektromagnet 63 vorgesehen, der die Sperrstange 56 im geeigneten Zeitpunkt
abzieht. Dazu trägt die bewegliche Armatur des Elektromagneten eine Stange 64, und
diese hat an ihrem Ende eine Führung 65, in die eine geschlitzte Endgabel
66 der Sperrstange 56 eingreift. Bei Erregung des Magneten 63 wird die Sperrstange
gegen die Kraft der Feder 59 in die in Abb. 4 dargestellte Lage verschwenkt und
erlaubt der Feder 58, den Rahmen 54 zu drehen.
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Damit die Auslösung der Sperrung 56 selbsttätig erfolgt, sind bestimmte
Kontaktvorrichtungen zur Regelung des Stromkreises des Magneten 63 vorgesehen. So
ist an einem Isolierstück 67, das an der Patrone 15 befestigt ist, eine Kontaktfeder
68 (s. insbesondere Abb.2) angebracht. Diese Feder kann mit einer geerdeten, an
einem Metallstück 70 (Abb. i und 2) der. Patrone i 5 befestigten Schraube
69 in Kontakt gebracht werden, jedoch wird die Feder 68 bei der Lage des. Steuerungssystems
nach Abb. 3 von der Schraube 69 durch das Trägerstück 13 ferngehalten, da dieses
zu der betreffenden Zeit gerade an der Eintrittsseite des Führungsschlitzes 32 herausragt
und die Kontaktfeder 68 eben gegenüber dieser Schlitzöffnung angeordnet ist. Ferner
ist die Anordnung so getroffen, daß das Führungsstück die Kontaktfeder 68 gerade
in dem Augenblick freigibt, wo sein anderes Ende im Begriff steht, auf die Führung
53 zu stoßen. Die freigegebene Feder 68 schließt mit der Kontaktschraube 69 den
Erregerkreis des Elektromagneten, und die Vorrichtung zum Umsteuern des Rahmens
54 tritt in Tätigkeit.
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Der Stromkreis der Kontaktfeder 68, die mit der Haltepatrone 15 mitgedreht
wird, muß noch durch einen Schleifring vervollständigt werden. Dieser Schleifring
7 i ist gegebenenfalls von einem auf der Lagerhülse i9 angebrachten Isolierring
72 fest getragen. Am Schleifring schleift eine an ihm federnd angepreßte, rotierende
Bürste 74; sie ist an einem Ende des Armes 73 befestigt, dessen anderes Ende auf
dem Block 67 befestigt und mit der Feder 68 verbunden ist.
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Es empfiehlt sich ferner, die Anordnung so zu treffen, daß die Erregung
des Magneten aufhört, sobald er die Sperrvorrichtung 56 in Tätigkeit gesetzt hat,
um an Strom zu sparen. Zu diesem Zweck sind im Erregerkreise des Magneten zwei _Kontaktfedern75
und 76, wie in Abb. 7 gezeigt, angeordnet, die normalerweise miteinander in, Berührung
stehen. Wenn die Führung 53 in der Läge nach Abb. 4 sich befindet, so drückt der
Rahmen 54 mittels eines an ihm angebrachten Isolierstreifens 77, (Abb. i, 2) auf
die Kontaktfeder 75 und drängt sie von dem Kontakt mit der Feder 76 ab. Diese beiden
Federn sind mit den anderen Enden an einem Isolierstück 78 angeordnet, das an einer
Seitenwand des Rahmens 12 befestigt ist.
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Der vollständige Stromkreis für den Elektromagneten 63 ist in Abb.
7 dargestellt. Ein Ende der Magnetwicklung isst geerdet (.am Prunkt 78). Das andere
Ende ist durch die Zuführung 79 an eine Klemme der Elektrizitätsquelle angschlossen.
Die andere Klemme der Quelle ist mittels Zuführung 8o mit der Feder 76 verbunden.
Der übrige Teil des Stromkreises enthält den Schleifring '7 i, Bürste 74, Feder
68, Schraube 69 und Erdung 8 i ; -während das Trägerstück 13 die Feder 68 von der
Schraube 69 abgehoben hält, ist der Magnet 63 nicht erregt. Sobald die Feder 68
die Schraube 69 berührt, entriegelt der Elektromagnet die Sperrstange 56. Die Führung
53 bewegt sich in ihre Linkslage, die Feder 7 5 wird von der Feder 76 abgedrückt
und die Erregung des Magneten aufgehoben.
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Die oben beschriebene Maschine arbeitet nun wie folgt: Bei stillstehender
Maschine und in der Lage der Führung 53 gemäß Abb. 3 wird an der Welle 44 eine Schnecke
43 befestigt, die entsprechend der gewünschten Ganghöhe der Wicklung zu wählen ist.
Der Klemmhandgriff 41 wird abgedrückt, um den Druck des Druckrades 34 zu verkleinern
oder aufzuheben, und ein Trägerstück i3 wird in den Schlitz 3i zwischen dein Druckrad
und der Schnecke 43 eingelegt. Nachdem das Trägerstück 13 in seine Anfangslage .gebracht
ist, wird mittels Handgriffes 41 das Druckrad 34 wieder in die Druckstellung gebracht.
Der aufzuwickelnde Draht 14 wird jetzt durch die Führung 82 der Führung 53 hindurchgeführt
und in einer geeigneten Weise an dem Trägerstück 13 verankert. Dann kann man die
Maschine in Bewegung bringen: jeder Umlauf der Maschine wickelt eine Windung auf
das Trägerstück 13 auf und schiebt es zugleich um die Ganghöhe des Gewindes
der Schnecke 43 vor. Im Anfang der Bewickelung ragt ein Teil des Trägerstücks
13 aus dem Sch_'itz 3 i unter der Feder 68 heraus. Da die Führung 53 in ihrer
rechten Lage ist, steht sie dem herausragenden Teil des Trägerstücks 13 nicht im
Wege. Eine genügend weitgehende Vorsehiebung des Trägerstücks 13 entfernt es von
der Feder 68 und verursacht die selbsttätige Umschaltung der Führung 53 nach links,
wie vorher beschrieben. Die Bewickelungsarbeit
kann daher weiter
vor sich gehen ohne Gefahr, daß das Trägerstück 13 auf die Führung 53 aufläuft.
Sobald die Bev#rickelung zu Ende gebracht ist, wird die Maschine abgestoppt, das
Druckrad 34 gehoben und das bewickelte Element aus der Maschine herausgezogen.
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Es ist klar, daß die Maschine für Bewickelung von verschiedenartigen
Trägerstücken verwendet werden kann, wenn man nur Jedesmal den Vorschieber 43 mit
einer geeigneten Schnecke versieht und den. Führungsschlitz- der Form des zu bewickelnden
Stückes anpaßt.