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Wickelmaschine zur Herstellung elektrischer Widerstände mit veränderlichen
Windungsabständ'en Die Erfindung betrifft eine Wickelmaschine zur Herstellung elektrisch@r
Widerstände, bei welcher zwischen der gemeinsamen Antriebswelle des Drahtführers
und der Wickelspindel und der den Drahtführer bewegenden Leitspindel o. dgl. oder
der Wickelspindel ein stufenloses Geschwindigkeitswechselgetriebe eingeschaltet
ist. Gegenüber den bekannten Wickelmaschinen dieser Art, bei denen das von Hand
zu verstellende Geschwindigkeitswechselgetriebe lediglich dazu dient, zu Beginn
des Wickelvorganges einen bestimmten gleichbleibenden Windungsabstand nach Maßgabe
der Drahtstärke oder des gewünschten Ohmwertes des Widerstandes einzustellen, verfolgt
die vorliegende Erfindung den Zweck, die Wickelmaschine so auszubilden, daß sie
die selbsttätige Herstellung von Widerständen mit stetig veränderlichen Windungsabständen
gestattet. Derartige Widerstände werden beispielsweise als Potentiometer zur Einstellung
der Lautstärke von Radioempfangsgeräten und in sonstigen Fällen gebraucht, in denen
die einzustellende Größe sich nicht direkt proportional zu der Änderung des Widerstandswertes,
sondern in einer nicht linearen, z. B. logarithmischen Funktion ändert.
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Erfindungsgemäß wird der erwähnte Zweck dadurch erreicht, daß das
Verstellorgan des Geschwindigkeitswechselgetriebes mit einem getriebenen Teil der
Wickelmaschine derart gekuppelt ist, daß es während des Wickelvorganges eine stetige
selbsttätige Verstellung erfährt. Auf diese Weise wird erreicht, daß dein Drahtführer
oder der Wickelspindel während des Wickelvorganges selbsttätig eine stetige Beschleunigung
erteilt wird, die zur Folge hat, daß die Abstände der aufgewickelten Drahtwindungen
ständig zu- bzw. abnehmen.
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Die Zeichnung zeigt beispielsweise eine erfindungsgemäß ausgeführte
Wickelmaschine zur Herstellung von Widerstandsstreifen für Potentiometer sowie einen
fertig gewickelten Widerstandsstreifen.
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Fig. i ist eine Draufsicht auf die Wickelmaschine.
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Fig. 2 ist ein Schnitt durch Fig. 3 in Richtung der Linie A-B.
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Fig. 3 ist ein Schnitt durch Fig. i in Richtung der Linie C-D.
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Fig.4 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Schnitt durch Fig. i in
Richtung der Linie E-F.
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Fig. 5 ist ein Grundriß zu Fig. 4.
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Fig. 6 zeigt einen durch die Maschine gewickelten Widerstandsstreifen.
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Auf der Grundplatte i ist in einer Lagerbuchse 2 eine Welle 3 gelagert,
auf der eine Handkurbel 4. und ein Zahnrad 5 befestigt sind. Das Zahnrad 5 steht
mit einem kleineren Zahnrad 6 in Eingriff, das auf dem einen Ende einer in Lagerbuchsen
7 und 8 gelagerten
Welle _9 sitzt. Die Lagerbuchsen 2 und '7 sind,in
Bohrungen einer auf der Grundplatte 'i befestigten Rahmenplatte 1Q und die Lagerbuchse
B in einer Bohrung einer zweiten Rah:.. menplatte; 1i eingesetzt und durch Schraubest'
o. dgl. gesichert. Die beiden Rahmenplatten i o und i i sind durch einen Bolzen
12 mitein,: ander versteift.
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Neben dem Lager 8 ist auf der 'Welle 9 eine Futterhülse 13 befestigt,
die an ihrem äußeren Ende einen diametralen Querschlitz 14 aufweist. In einem bestimmten*Abstand
von der Futterhülse 13 ist gleichachsig ein zweites Futter 15 vorgesehen, welches
einen Zapfen 16 trägt und in einem auf der Grundplatte i angeordneten Lager 17 axial
verschiebbar ist. Das Futter 15 besitzt einen dem Schlitz 14 entsprechenden Schlitz
18 und steht unter der Einwirkung einer den Zapfen 16 umschließenden Schraubenfeder
19, die bestrebt ist, das Futter 15 von dem Futter 13 fortzuziehen. Die Schlitze
14 und 18 dienen zum Einspannen eines zur Aufnahme der Wicklung bestimmten Streifens
2o, dessen Enden in die Futterschlitze eingeführt und durch Schrauben 2,1. bzw.
22 festgespannt werden.
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Gleichachsig mit der Welle 3 ist in einer Lagerbuchse 23, welche in
eine Bohrung der Platte i i eingesetzt ist, und in einem auf der Grundplatte i befestigten
Läger 24 eine Leit-oder Führungsspindel 25 gelagert. Die Rahmenplatte i i ist ferner
mit einer an dem Lager 24 angeordneten Platte 26 durch zwei parallel zur Spindel
25 gerichtete Führungsstangen 27 und 28 verbunden, die zur Führung des durch die
Spindel 25 bewegten Drahtführers dienen.
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Der Drahtführer besteht aus zwei seitlichen Rahmenplatten 29, 3o,
die durch auf den Führungsstangen 27,28 gleitende Hülsen 31 und 32 miteinander
verbunden sind (Fig. 4 und 5). Zwischen den Rahmenplatten 29 und 30 ist ferner
ein Zapfen 33 befestigt, auf dem die Nabe 34 eines Hebels 35 schwenkbar gelagert
ist. Der Hebel 35 trägt an seiner 'Unterseite eine Halbmutter 36, die durch eine
Zugfeder 37 gewöhnlich in Eingriff mit der Leit- oder Führungsspindel 25 gehalten
wird. Zum Entkuppeln der Mutter 36 von der Spindel 25 ist an dem Hebel 35 mittels
eines Stiftes 38 ein Schwenkhebel 39 gelagert, der mit einer zwischen den Rahmenplatten
29, 30 befestigten Stützfläche 4o zusammenwirkt (Fig..4). Durch Aufwärtsschwenken
des Hebels 39 kann der Hebel 35 um die Achse 33 geschwenkt und demnach die Mutter
36 außer Eingriff mit der Spindel 35 gebracht werden.
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Auf dem Zapfen 33 sind außerhalb der Rahmenplatte 29 zwei Hebel 41
und 42 befestigt, diesich schräg nach oben erstrecken. Der Hebel 41 trägt an seinem
freien Ende eine Rolle 43, während an dem äußeren Ende des Hebels 42 ein aus zwei
spitzwinklig zu-_einander angeordneten Platten bestehendes Piihrungsglied
44 einstellbar angebracht ist. ;-'=.Der auf den Streifen 2o aufzuwickelnde
':I3raht D läuft von einer in Fig. 4 angedeuteten Vorratsrolle 45 über die Rolle
43 und zwischen den Platten des Führungsgliedes 4.4 hindurch zu dem Streifen 20
oder zu dem sonstigen- Träger der herzustellenden ''Wicklung.
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Die Bewegung des Drahtführers erfolgt nun von der durch die Kurbel
4 gedrehten Antriebswelle 3 aus in der Weise, daß die Geschwindigkeit des Drahtführers
im Verlauf des Wickelvorganges gegenüber der Umlaufgeschwindigkeit des Wicklungsträgers
ständig fortschreitend zunimmt bzw. abnimmt. Dieser Zweck wird bei der dargestellten
Ausführungsform der Wickelmaschine dadurch erreicht, daß zwischen der Antriebswelle
3 und der Leit- oder Führungsspindel 25 des Drahtführers ein Geschwindigkeitswechselgetriebe
eingeschaltet ist, das während des Wickelvorganges eine stetige selbsttätige Verstellung
erfährt. Im vorliegenden Falle erfolgt die selbsttätige Schaltung des Geschwindigkeitswechselgetriebes
in Abhängig-]zeit von der Bewegung des Drahtführers, wo-. durch eine veränderliche
und verhältnismäßig stark zunehmende Beschleunigung des Drahtführers hervorgerufen
wird.
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Als Geschwindigkeitswechselgetriebe ist ein Reibradgetriebe vorgesehen,
das aus einer auf der treibenden Welle 3 angeordneten Scheibe 45, einer auf der
getriebenen Welle 25 angeordneten Scheibe 46 und zwei zwischen diesen beiden Scheiben
angeordneten Reibrollen 47 und 48 besteht. Die Reibscheiben 45 und 4.6 sind auf
den Wellen 3 bzw. 25 axial verschiebbar, aber nicht drehbar gelagert. Zu diesem
Zweck sind an den Außenseiten der Scheiben 45 und 46 axiale Stifte 49 bzw. So befestigt,
die in Bohrungen einer Scheibe 51 . bzw. 52 eingreifen. Die Scheibe 51 ist auf der
Welle 3 und die Scheibe 52 auf der Welle 25 starr befestigt, und. zwischen diesen
beiden Scheiben und der zugehörigen Reibscheibe ist je eine Schraubenfeder 53 bzw.
54 angeordnet, durch die die Scheiben gegen die dazwischenliegenden Reibrollen 47
und 48 gedrückt werden. An den einander zugekehrten Flächen sind die Reibscheiben
45 und .46 mit einer im Querschnitt kreisbogenförmig gestalteten Aussparung versehen,
deren Radius dem Radius der Reibrollen 47, 48 entspricht. Die aus Gummi, Leder o.
dgl. bestehenden Reibrollen 47 und-48 sind mit ihren Achsen 55, 56 in je einem Rahmen
oder Käfig 57 bzw. 58 gelagert. An der Ober- und Unterseite der Rahmen 57, 58 sind
Zapfen 59, 6o bzw.
6i, 62 angebracht, und diese Zapfen sind in Bohrungen
eines äußeren Rahmens 63 gelagert, der mittels einer senkrechten Stange 64. von
der Grundplatte i getragen wird.
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Auf den oberen Enden der Zapfen 59 und 61 ist je ein Zahnsegment 65
bzw. 66 so be= festigt, daß bei Drehung der einen Reibrolle .17 die andere Reibrolle
.18 durch die ineinandergreifenden Zähne der beiden Segmente zwangsläufig um den
gleichen Winkel, aber in entgegengesetzter Richtung gedreht wird. An dem einen Ende
des Zahnsegmentes 65 ist ein radialer Ansatz 67 vorgesehen, der dazu dient, die
Drehung des Zahnsegmentes in der einen Richtung zu begrenzen.
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Die Drehung des Zahnsegmentes 65 erfolgt z«vangsläufig in Abhängigkeit
von der Bewegung des Drahtführers. Zu diesem Zweck ist an dein Zahnsegment 65 ein
Hebelarm 68 angebracht, an dessen äußerem Ende ein Hebel 69 angreift, der andererseits
mit einem an der Rahmenplatte 3o des Drahtführers befestigten Hebel 70 schwenkbar
verbunden ist. Zur Verbindung des Hebels 69 mit dem Hebelarm 68 dient ein Stift
71, der durch ein Langloch 72
des Hebels 68 hindurchgeführt und in
der gewünschten Lage durch eine Mutter 73 gesichert ist. Nach Lösen der Mutter 73
kann Gier Stift 71 in den; Langloch 72 verschoben und in einer anderen Lage wieder
gesichert werden, um das Übersetzungsverhältnis zwischen der Bewegung des Drahtführers
und der hiervon abhängigen Drehung der Reibrollen 47 und .I8 zu verändern.
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Die Arbeitsweise der Wickelmaschine ist folgende. Der von der Vorratsrolle
45 komtnende und durch beliebige, in der Zeichnung nicht dargestellte Spannvorrichtungen
unter Spannung gehaltene Draht D wird vor Beginn des Wickelvorganges über die Drahtführerrolle
43 gelegt, in das Führungsglied .1.q. eingeführt und mit seinem freien Ende an dem
zwischen den Futtern 13 und 15 eingespannten Streifen 2o befestigt. Der Drahtführer
ist hierbei so eingestellt, daß der Draht D an dem einen Ende der zu bewickelnden
Länge des Streifens 2o aufläuft. Bei dieser Stellung des Drahtführers stehen die
Reibrollen .47 und 4.8 derart winklig zur Längsachse der Maschine, daß sie die Reibscheibe
4.5 auf einem kleinen Durchmesser und die Reibscheibe .a.6 auf einem großen Durchmesser
berühren. Bei dem Ingangsetzen der Maschine wird infolgedessen die Reibscheibe .46
mit einer erheblich geringeren Umlaufgeschwindigkeit in Drehung versetzt als die
Reibscheibe 45. Durch die Drehung der Scheibe .46 und der mit ihr gekuppelten Leitspindel
25 wird der Drahtführer parallel zn der durch die Futter 13 und 15 mit dem dazwischen
eingespannten Streifen 2o und die Welle 9 gebildeten Wickelspindel verschoben, und
zwar zunächst mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit. Durch die Drehung der
Antriebswelle 3 wird gleichzeitig über die Zahnräder 5 und 6 die Wickelspindel in
Umlauf versetzt, und zwar mit gleichbleibender Geschwindigkeit. Der dem Streifen
2o zugeführte Draht D wird infolgedessen zu Beginn des Wickelvorganges in dicht
neben einander liegenden Windungen aufgewickelt.
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Die Bewegung des Drahtführers hat nun zur Folge, daß das Zahnsegment
65 durch das Hebelgestänge 7o, 69, 68 allmählich gedreht wird, und zwar im Uhrzeigersinn
der Fig. r. Das mit dem Zahnsegment 65 gekuppelte "Zahnsegment 66 führt eine Drehung
um den gleichen Winkel, aber in entgegengesetzter Richtung aus. Die Reibrollen .47
und 48 werden hierdurch so gedreht, daß ihre Berührungsstellen mit der Reibscheibe
45 nach außen und die Berührungsstellen mit der Reibscheibe 4.6 nach innen wandern
und demnach die Drehgeschwindigkeit der Spindel 25 ständig zunimmt. Die Zunahme
der Drehgeschwindigkeit der Spindel 25 und der Vorschubgeschwindigkeit des Drahtführers
hat wiederum zur Folge, daß die Reibrollen ,47 und 4.8 mit entsprechend größerer
Geschwindigkeit uni die Achsen 59 -und 6o gedreht werden, wodurch wiederum die Spindel
25 eine zunehmende Beschleunigung erfährt.
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Dadurch, daß der Drahtführer in der vorerwähnten Weise mit ständig
zunehmender Beschleunigung bewegt wird, ergibt sich eine ständig ,zunehmende Vergrößerung
der Windungsabstände des auf den Streifen 2o gewickelten Drahtes D. Bei dem fertigen,
in Fig.6 dargestellten Widerstandsstreifen liegen demnach die Drahtwindungen an
dem einen Ende der Wicklung sehr dicht nebeneinander und an dem anderen Ende verhältnismäßig
weit voneinander entfernt. Das Verhältnis der Windungsabstände an den beiden Enden
der Wicklung kann beispielsweise i : io betragen.
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Die Hublänge des Drahtführers bei einer bestimmten Anzahl von Umläufen
der Wikkelspindel kann durch Austauschen der Zahnräder 5 und 6 gegen Zahnräder mit
anderem Übersetzungsverhältnis geändert werden. Durch Einstellen des Stiftes
71 in dem Langloch 72 des Hebelarmes 68 kann ferner der Winkel geändert werden,
um den die Reibrollen 47 und 4.8 bei einer bestimmten Verschiebung des Drahtführers
gedreht werden.
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An der zur Herstellung des Drahtwiderstandes verwendeten Wickelmaschine
können natürlich im Rahmen der E.rfindunb verschiedenartige Abänderungen vorgenommen
werden. So kann beispielsweise die Einstellung
des Reibradgetriebes
anstatt vän-.cler getriebenen auch von der treibenden Welle aus erfolgen, wobei
sich dann eine gleichbleibende Beschleunigung des Drahtführers ergibt. Ferner kann
auch der Drahtführer mit gleichbleibender Geschwindigkeit bewegt und statt dessen
die Wickelspindel mit gleichbleibender oder veränderlicher Beschleunigung angetrieben
werden. Wesentlich ist nur, daß der Drahtführer und die Wickelspindel relativ zueinander
eine gleichbleibende oder veränderliche. Beschleunigung erhalten.
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An Stelle eines Reibradgetriebes der in der Zeichnung dargestellten
Art können auch beliebige andere stufenlose Geschwindigkeitswechselgetriebe, beispielsweise
hydraulische Wechselgetriebe, vorgesehen werden. Ebenso können auch Reibrädergetriebe
anderer Bauart verwendet werden, beispielsweise solche, bei denen nur eine Reibrolle
vorgesehen ist, . die zwischen zwei in der Achsrichtung gegeneinander versetzten
Reibscheiben läuft, oder Reibradgetriebe mit kegelförmigen Reibscheiben v. dgl.
m. Der Antrieb der Wickelmaschine kann natürlich anstatt von Hand auch von Kraft
erfolgen, beispielsweise mittels eines unmittelbar gekuppelten Motors oder einer
Transmissionswelle.
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Die Beschleunigung bzw. Verzögerung der Bewegung des Drahtführers
in bezug auf die Umlaufbewegung der Wickelspindel kann schließlich anstatt durch
ein stufenloses Geschwindigkeitswechselgetriebe auch dadurch erreicht werden, daß
der Drahtführer durch Kurvenscheiben gesteuert wird, deren Kurvenbahn so ausgebildet
ist, daß der Drahtführer - mit ständig zunehmender Geschwindigkeit in der Längsrichtung
der Spindel verschoben wird. Der Widerstandsdraht kann natürlich anstatt auf einen
streifenförmigen Träger auch auf eine Hülse, einen zylindrischen oder beliebig anders
gestalteten Träger aufgewickelt werden.