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Wickelmaschine zur Herstellung lagenweise gewickelter Zylinderspulen
für elektrotechnische Zwecke Mit den bisherigen Wickeleinrichtungen zur Herstellung
lagenweise gewickelter Spulen für elektrotechnische Zwecke, insbesondere für Transformatoren,
Drosselspulen usw., war ein maßhaltiges Fertigwickeln der Spulen nie möglich, weil
der Wicklungsleiter ohne axiale Pressung auf die Wickeltrommel auflief. Um die einzelnen
Wicklungslagen möglichst dicht aneinanderzubringen, war es deshalb notwendig, die
auflaufenden Windungen gegen die übrigen Windungen von Hand anzuklopfen. Je nachdem
dies mit kräftigen oder leichten Hieben geschah, hatte die fertige Wicklung mehr
oder weniger genau die endgültige Länge. Da aber in Richtung der Wickelachse keine
dauernd auf die Wicklung drückenden Mittel vorgesehen waren, konnten die Windungen
nach dem Anklopfen wieder auffedern. Auch wenn noch so sorgfältig gewickelt und
angeklopft wurde, war trotzdem mit dieser Methode nie eine Wicklung zu erhalten,
die nicht bei der nachfolgenden Wärme- und Druckbehandlung noch weiter zusammensackte
und ihre Länge änderte. Auf Grund dieser Tatsache wickelte man nach Erfahrungsgrundsätzen
die Wicklung von vornherein ein bestimmtes Stück länger als die fertige Wicklung
im Endzustand nach der Wärme- und Druckbehandlung haben sollte. Erst derartig verlängert
gewickelte Spulen wiesen nach der Wärme-und
Druckbehandlung und
dem dabei unvermeidlichen Zusammensacken tatsächlich die gewünschte Länge auf. Abgesehen
von der großen Umständlichkeit, die diesem bekannten Verfahren anhaftete, war vor
allem noch nachteilig, daß das Wickeln und Anklopfen von Hand sehr zeitraubend war.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wickelmaschine zu schaffen, die
alle vorgenannten Mißstände beseitigt, die außerdem billig und einfach in der Herstellung
ist und die nicht nur ein schnelles Wickeln ermöglicht, sondern vor allem ein unbedingt
maßhaltiges Wickeln auf das endgültige Einbaumaß der Spule in einem Arbeitsgang
gestattet. Eine Wickelmaschine zur Herstellung lagenweise gewickelter Zylinderspulen
für elektrotechnische Zwecke, insbesondere für Transformatoren und Drosselspulen,
die eine gegebenenfalls auswechselbare, mit einer Vorrichtung zum Befestigen des
Wicklungsleiteranfanges versehene Wickeltrommel aufweist, ist gemäß der Erfindung
dadurch ausgezeichnet, daß an einem in Richtung der Achse der Wickeltrommel unter
Druck stehenden, der Wicklungsschraubenlinie nachgebildeten, nicht umlaufenden,
aber im Bereich des auflaufenden Leiters mit einer Ausweichstelle versehenen Schablonenkörper
auf die Wicklungsstirn wirkende und zusammen mit der Wickeltrommel umlaufende Druckzylinder
abgestützt sind.
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An Hand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel einer nach der
Erfindung ausgebildeten Wickelmaschine zeigt, soll die Erfindung näher erläutert
«Werden.
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Mit I ist die Wickeltrommel bezeichnet, die auswechselbar sein kann
und die in geeigneter Weise zwischen den beiden Widerlagern 2 und 3 gelagert ist.
In dem Widerlager 2 kann in ähnlicher Weise wie bei Drehbänken der Antrieb für die
Trommel mit eingebaut sein. Dieser bewegt über die Planscheibe 4 die Trommel. 5
bezeichnet den Schablonenkörper. Dieser besteht beim Ausführungsbeispiel aus einem
entlang der Trommel auf die beiden Widerlager 2 und 3 verbindenden Führungsstangen
6 verschiebbaren, aber sich nicht drehenden Ring 7. In diesem Ring 7 ist ein anderer
Ring 8 in geeigneter Weise, z. B. mittels Kugeln oder Rollen gelagert. Der Ring
8 hat am l Umfang vorteilhaft gleichmäßig verteilte Tragarme 9. In diesen sind die
Führungsstangen I0 der auf die Wicklungsstirn I5 wirkenden Druckglieder, z. B. Druckstößel
II, gelagert. Diese Stößel werden mittels der auf der Führungsstange I0 angebrachten
Federn I2, die einerseits an den Tragarmen und andererseits an den Stößeln abgestützt
sind, mit einer an dem nicht umlaufenden Körper 5 vorgesehenen Führungsbahn I3 kraftschlüssig
verbunden. Diese Bahn ist eine Kurvenbahn und ist so ausgebildet, daß sie in der
dem auflaufenden Wicklungsleiter gegenüberliegenden Stelle einen größeren Abstand
von der Wicklungsstirn hat als an den übrigen Stellen des ganzen Umfanges.
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Auf diese Weise ist für die Druckglieder eine Ausweichstelle geschaffen.
Zweckmäßig ist die Kurve an dieser Ausweichstelle so gewählt, daß sie ein kleines
Stück vor dem auflaufenden Leiter beginnt und ein gewisses Stück, nachdem der Leiter
aufgelaufen und bereits eine endgültige Rundung angenommen hat, endigt. An dem der
Führungsbahn I3 zugekehrten Ende der Führungsstange I0 der Druckglieder sind Laufrollen
I4 angebracht. Dadurch wird die Reibung der auf der Schablone gleitenden Führungsstangen
I0 verringert.
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Der sich nicht drehende, aber entlang den Führungsstangen 6 in Richtung
der Wickelachse verschiebbare Körper 5 wird mitsamt den an ihm sitzenden Druckgliedern
gegen die Wicklungsstirn I5 gedrückt. Im Ausführungsbeispiel geschieht dies mit
Hilfe der über entsprechend angeordnete Umlenkrollen I6 geführten Seilzüge I7, die
unter der Gewichtsbelastung I8 stehen.
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Da der Körper 5 ständig gegen die Wicklungsstirn drückt, laufen die
an der Wicklung angreifenden Druckglieder II infolge der auftretenden großen Reibung
mitsamt ihren Tragarmen und dem Ring 8 ständig mit der Wickeltrommel um. Um mit
Bestimmtheit ein Rutschen und damit ein Beschädigen der Leiterisolation zu vermeiden,
kann man das Mitnehmen der Druckglieder auch durch besondere Mitnehmerglieder erzwingen.
Diese müssen so beschaffen sein, daß sie ein Zurückbleiben der Druckorgane in der
Drehbewegung gegenüber der Trommel zwar verhindern, daß sie aber trotzdem deren
Verschieben längs der Trommel in der Richtung der Wickelachse zulassen. In einfacher
Weise ist dies beispielsweise dadurch zu erreichen, daß man die an den Druckgliedern
angebrachten Mitnehmerteile in Längsschlitze der Wickeltrommel gleiten läßt.
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Die Wickelmaschine kann selbstverständlich in mancherlei Beziehung
abgeändert werden. So kann vor allem der Preßdruck an Stelle durch Gewichtsbelastung
und durch Seilzüge auf pneumatischem und hydraulischem Wege oder durch Federkräfte
erzeugt werden. Auch das Verschieben des Körpers braucht nicht in der angegebenen
Weise vorgenommen zu sein. Diese kann beispielsweise auch von dem im Widerlager
2 untergebrachten Getriebe direkt, ähnlich wie dies beim Leitspindelantrieb von
Drehbänken gemacht ist, bewegt werden. Dabei ist lediglich darauf zu achten, daß
der Vorschub jeweils entsprechend dem Wickelvorgang und der jeweiligen Stärke des
verwendeten Leiters erfolgt. Auch die Lagerung des drehbaren Ringes 8 auf dem sich
nicht drehenden Schablonenkörper 5 sowie die Halterung der Druckglieder II kann
beliebig ausgeführt sein. Damit das kraftschlüssige Anliegen der Druckglieder auf
der Führungsbahn 13 stets gewährleistet ist, können die Federn 12 dadurch einstellbar
gemacht werden, daß die Widerlager ig auf den Führungsstangen der Druckglieder ii
als Stellmuttern ausgebildet sind. Auch die Führungsbahn 13 selbst braucht nicht
als eine senkrecht zur Wickelachse stehende flache Kurvenbahn ausgeführt zu sein.
Sie kann vielmehr auch eine endlose Nutbahn sein, die auf dem Außenumfang eines
unmittelbar über der Wickeltrommel angeordneten Ringkragens des sich nicht drehenden
Ringes 7 eingefräst ist. In diesem Fall müssen die Führungsstangen io der Druckglieder
mit ihren Gleitrollen i¢ in geeigneter Weise in diese Nutbahn eingreifen und in
ihr geführt werden. Bei einer solchen Ausführung kann dann auf die Federn 12 verzichtet
werden, weil die Nut allein schon eine
zwangsläufige Führung, insbesondere
aber ein Abheben der Druckorgane an der Ausweichstelle, d. i. im Bereich des auflaufenden
Leiters, erzwingt. Unter Umständen kann als Schablonenkörper auch eine Walze dienen,
auf der eine fortlaufende, der Wicklungsschraubenlinie nachgebildete Nut angebracht
ist. Die Druckglieder gelangen bei jeder vollen Windung in eine neue Kurvenbahn.
Um das Übersetzen der Druckglieder an der Auflaufstelle des Leiters zu sichern,
muß jede volle Kurvenbahnwindung eine Ausweichstelle haben. Sollen mit ein und derselben
Wickelvorrichtung Wicklungen verschiedenen Durchmessers hergestellt werden können,
so werden die Druckglieder zweckmäßig in radialer Richtung verstellbar gemacht.
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Das Arbeiten mit der Wickelvorrichtung gemäß der Erfindung geschieht
wie folgt: Zunächst wird die Wickeltrommel I mit einem Durchmesser, der dem Innendurchmesser
der herzustellenden Wicklung entspricht, zwischen die beiden Lagerböcke 2 und 3
eingesetzt und einerseits an der Planscheibe 4 befestigt und andererseits auf einem
durch Handrad 2o verstellbaren Zapfen 2I des Lagerbockes 3 gelagert. Hierauf wird
der Anfang des Wicklungsleiters 24 an der Trommel befestigt, und zwar so, daß er
in axialer Richtung ein entsprechendes Widerlager findet. Beispielsweise kann er
sich gegen die Planscheibe 4 legen, oder er kann sich an einen auf der Wickeltrommel
aufgebrachten Strahlungsring anlegen. Der Schablonenkörper 5 ist während dieses
Arbeitsvorganges von der Planscheibe 4 gegen das Widerlager 3 geschoben. Wenn der
Leiteranfang also auf der Wickeltrommel befestigt ist, dann dreht man die Wickeltrommel
ein Stück und rückt dann den Körper 5 mit den Druckgliedern II an den Leiter heran.
In der Nähe der Auflaufstelle des Leiters auf die Trommel stehen die Druckglieder
II von dem Leiter ab, weil sie an der Ausweichstelle, nämlich der Kurvenausbuchtung
23, durch die Federn I2 gegen die Bahn I3 gedrückt werden. Ist die Trommel bereits
genügend gedreht, beispielsweise um eine halbe Umdrehung, dann liegen jetzt auf
dem aufgelaufenen Leiter alle in der eingezeichneten Pfeilrichtung P hinter der
Kurvenausbuchtung liegenden Druckglieder auf dem Leiter auf und drücken ihn. Der
Druck ist auch durch Wahl der Gewichtsgrößen I8 beliebig veränderbar. Setzt man
nun die Trommel I mittels des im Widerlager 2 untergebrachten Antriebs in Bewegung,
so läuft der Wicklungsleiter 24 auf die Trommel auf. Die Druckglieder laufen dabei,
mitgenommen durch die Reibungskräfte bzw. mittels der gegebenenfalls angebrachten
Mitnehmer zusammen mit der Trommel und ihrem Halteteil (Ring 8) um. Während der
ganzen Trommelbewegung drückt der unter der Gewichtsbelastung I8 stehende Körper
5 über die Rollen I4 und die Führungsstangen I0 sowie die Druckglieder II auf die
Wicklungsstirn. Im Bereich der Kurvenausbuchtung 23 heben sie sich unter dem Druck
der Federn I2, die für die kraftschlüssige Verbindung der Druckorgane II mit dem
Körper, d. h. dessen Führungsbahn I3, sorgen, von der Wicklungsstirn I5 ab. Der
Leiter 24 kann also ungehemmt auf die Trommel auflaufen. Die Druckglieder legen
sich selbsttätig infolge der der Wicklungsschraubenlinie nachgebildeten Führungsbahn
I3 gegen den neu aufgelaufenen und bereits seine endgültige Rundung angenommenen
Leiter. Dieser Vorgang wiederholt sich bei jeder Wicklungswindung. Sollte der stirnseitige
Druck bei höherer Windungszahl nicht mehr genügend groß oder evtl. auch zu groß
sein, so kann er durch Veränderung der Gewichtsbelastung I8 in beliebiger Weise
den jeweiligen Verhältnissen angepaßt werden.
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Mit der Wickelmaschine nach der Erfindung ist es ohne weiteres möglich,
mehrere in radialer Richtung übereinanderliegende Wicklungen gleichzeitig zu einer
Spule aufzuwickeln. Ein Voneinanderabgleiten des oberen Leiters, wie dies beim nacheinanderfolgenden
Wickeln der einzelnen Windungslagen im bisherigen Wickelverfahren sehr leicht möglich
war, ist nicht möglich, weil der ständig und stets unmittelbar nach der Auflaufstelle
des Leiters einsetzende Druck für ein lagenrichtiges Übereinanderliegen der einzelnen
Leiter sorgt.
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Die Wickelmaschine nach der Erfindung bringt eine Reihe von Vorteilen.
Der wesentlichste ist, daß man mit ihr auf einfache und vor allem billige Weise
eine lagenweise gewickelte Spule herstellen kann, die infolge des bereits während
des Wickelvorganges einsetzenden axialen Druckes schon während des Rufwickelns so
stark zusammengedrückt wird, daß sie nach dem Abnehmen von der Wickelbank bereits
ihre für den Einbau endgültige Länge hat. Eine durch Erfahrenswerte errechnete Wicklungsverlängerung
über das endgültige Wicklungsmaß hinaus, um die die Wicklung bei der nachfolgenden
Druck- und Wärmebehandlung bisher schwand, ist also nicht mehr vonnöten. Aus diesem
Grunde ist es also möglich, die Wicklung nunmehr gleich auf der Wickelbank fertig
zu backen. Besonders hervorzuheben ist noch, daß die Herstellung der Wicklungen
mit dieser Art von Wickelmaschinen nur einen Bruchteil der Zeit verlangt, wie sie
für das bisherige Wickelverfahren aufzuwenden war. Auch an Arbeitskräften kann gespart
werden, da die neue Wickelmaschine selbsttätig arbeitet und ohne weiteres selbst
bei großen Spulen von einer Person bedient werden kann, während bei dem bisherigen
Verfahren bei großen Spulen zwei oder mehrere Arbeiter nötig waren.